دليل تصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في غرف الأبحاث: تغييرات الهواء والترشيح والضغط

تخيل تجهيزًا صيدلانيًا: تم رسم غرفة التعبئة وفقًا لمعايير ISO 7، وطلب الألواح، ثم يسأل شخص ما مقاول التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) عن كمية الهواء التي تحتاجها الغرفة. بحلول ذلك الوقت، تكون شبكة السقف ومسار العودة وسلسلة الضغط قد تم إصلاحها بالفعل، لذلك يجب ضغط نظام معالجة الهواء في تصميم لم يتم تصميمه حوله مطلقًا.

يعمل تصميم نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في غرف الأبحاث بشكل أفضل بالترتيب المعاكس. قم بإصلاح فئة النظافة وسلسلة الضغط والحمل الحراري الداخلي أولاً، ومتابعة التعامل مع الهواء والترشيح وتوزيع الهواء. هناك ثلاثة أرقام تقود الباقي: تغيرات الهواء في الساعة (ACH)، وحصة السقف الذي تغطيه المرشحات الطرفية، والضغط التفاضلي بين المناطق المجاورة.

وإليك كيفية اختيار هذه الأرقام عمليًا، حيث تفشل التصميمات عادةً، وما يجب أن يقدمه المغلف للنظام للاحتفاظ بنقاط الضبط الخاصة به.

ابدأ بالفصل، ثم قم بقياس الهواء

يحدد المعيار ISO 14644-1 حدًا لتركيز الجسيمات، وليس معدل تغير الهواء. ACH هو الطريق العملي للوصول إلى هذا الحد، وهو أيضًا ما يسمح للغرفة بالتعافي بعد فتح الباب أو نقل الدفعة. إن اقتباس 25 ACH لكل غرفة نظيفة هو عادة وليس حسابًا.

هناك نتيجتان مهمتان. يتم حساب ACH على حجم الغرفة الحقيقي، لذا فإن السقف الذي يبلغ ارتفاعه 4 أمتار يحتاج إلى هواء أكثر بنسبة 50 بالمائة تقريبًا من السقف الذي يبلغ ارتفاعه 2.7 مترًا لنفس العدد. ومن ISO 5 لأعلى، يصبح تدفق الهواء سرعة اتجاهية فوق المنطقة الحرجة بدلاً من متوسط ​​الغرفة، لذا فإن تغيرات الهواء وحدها لا تخبرك إلا بالقليل جدًا.

الترشيح: قطار الترشيح يحمل المخاطر الحقيقية

تتم إزالة الجزيئات على مراحل، ونادرا ما يؤدي تخطي مرحلة إلى توفير المال؛ ينقل التكلفة إلى عامل التصفية الطرفي. يبدو القطار العملي كما يلي:

• الفلتر المسبق، ISO Coarse أو ISO ePM10: يحمي الملفات ومجاري الهواء، ويتم تغييره مرتين إلى أربع مرات في السنة.
• الفلتر الثانوي ISO ePM1 (من F7 إلى F9): يحمل معظم حمل الغبار وهو أرخص مرحلة للاستبدال.
• محطة HEPA H13 أو H14: كفاءة بنسبة 99.95% إلى 99.995% عند حجم الجسيمات الأكثر اختراقًا، مع ختم هلامي أو حشية ووصلة قابلة للاختبار بالمسح الضوئي.
• ULPA U15 وما فوق: محجوز لمعيار ISO 4 وما فوق، أو عندما يكون المنتج نفسه خطرًا على الجسيمات.

فلتر بديل OEM/ODM FFU لوحدات فلتر مروحة غرف الأبحاث مرشح HEPA البديل لوحدات مرشح المروحة، متوفر بدرجات H13-U17 والأحجام الشائعة، مع خيارات إغلاق هلامية أو حشية. عرض المنتج →

هناك تسامحان أكثر أهمية من تصنيف الكفاءة. يأتي الختم أولاً: يتسرب مرشح H14 الموجود في إطار رديء مثل قناة غير محكمة الغلق، ولهذا السبب يتطلب ISO 14644-3 فحص PAO أو DOP لكل مرشح مثبت في موضعه النهائي. والثاني هو نقطة التغيير: يتم استبدال المرشحات عند ضعف انخفاض الضغط النظيف تقريبًا، أو حوالي 450 إلى 500 باسكال لمحطة HEPA، وليس وفقًا لجدول سنوي ثابت.

نمط تدفق الهواء: أحادي الاتجاه أو مختلط

يتطلب ISO 5 والمنظف تدفق المكبس: إمداد HEPA عبر السقف الكامل، وعائدات منخفضة على الجدار المقابل للمنطقة الحرجة، وعدم وجود أي شيء يعيق المسار بينهما. تتراوح سرعة التصميم من 0.3 إلى 0.5 م/ث، ويتم قياسها من 15 إلى 30 سم من وجه الفلتر، مع تجانس زائد أو ناقص 20 بالمائة تقريبًا عبر منطقة العمل. الغرفة التي متوسط ​​سرعتها 0.45 m/s والتي تنخفض إلى 0.2 m/s خلف طاولة الآلة ليست أحادية الاتجاه بأي معنى مفيد.

يمكن لـ ISO 6 إلى 8 استخدام التدفق المختلط مع تغطية جزئية للسقف وبتكاليف أقل بكثير. تناسب وحدات مرشح المروحة هذا التصميم لأن كل وحدة يتم تشذيبها بشكل فردي، ووحدة 1200 × 600 مم بسرعة 0.45 م/ث تتحرك حوالي 1000 إلى 1300 م3/ساعة مع إضافة 150 إلى 250 وات من حرارة المروحة. يمكن لعشرين منها إضافة 3 إلى 5 كيلووات والتي غالبًا ما تُنسب حسابات التحميل إلى معدات المعالجة بدلاً من ذلك.

وحدة فلتر مروحة مثبتة على السقف OEM/ODM لإمداد هواء غرف الأبحاث تجمع وحدة FFU المثبتة على السقف بين المروحة والفلتر عالي الكفاءة، مع استخدام معياري، والتحكم في السرعة، وULPA اختياري أو تحكم مركزي. عرض المنتج →

تستحق العوائد اهتمامًا متساويًا. يعود الجدار المنخفض المستوى بحوالي 30 سم فوق الأرض مما يحافظ على اجتياح الهواء للمساحة المشغولة بدلاً من حدوث ماس كهربائي عبر السقف.

تتالي الضغط ودرجة الحرارة والرطوبة

الضغط هو ما يمنع الملوثات من الانتقال من مكان أكثر قذارة إلى مكان أنظف. القيم النموذجية:

1. من 10 إلى 15 باسكال بين المساحات المتجاورة ذات الطبقات المختلفة، على أن تكون 5 باسكال أرضية عملية عندما تكون الأبواب مغلقة والظرف محكم.
2. الضغط السلبي من 10 إلى 30 باسكال لغرف المناولة الخطرة أو السامة للخلايا، يتم قياسه مقابل الممر وليس الهواء الخارجي.
3. أقفال الأبواب، وأقفال معادلة الضغط، ونوافذ المرور المتشابكة للحفاظ على الشلال سليمًا أثناء تحرك المواد.

إن تسمية درجة الحرارة والرطوبة أسهل من الاحتفاظ بها. تعمل غرف الأجهزة الصيدلانية والطبية عادة في درجة حرارة تتراوح من 20 إلى 24 درجة مئوية مع نسبة تفاوت تتراوح بين 1 إلى 2 كلفن ورطوبة نسبية تبلغ 45% ± 5%؛ تعمل مناطق أشباه الموصلات والبطارية على تشديد كليهما. هناك، يحمي التحكم في الرطوبة المساحيق الاسترطابية، ويحد من التفريغ الساكن ويمنع التكثيف من الأسطح الباردة داخل المظروف.

يقرر المغلف ما إذا كانت نقاط الضبط ستصمد أم لا

لا يمكن لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) الحفاظ على سلسلة متتالية إلا إذا كانت الغرفة تتسرب بدرجة أقل مما يفترضه التصميم. مفاصل الألواح وحشيات الأبواب واختراقات الكابلات وإطارات النوافذ هي الأماكن التي يختفي فيها الضغط؛ يمكن للجدار الذي يسرب 5 بالمائة من هواء الإمداد أن يسحب شلالًا بقوة 15 باسكال إلى بضعة باسكال ويترك حلقة التحكم تقاتل نفسها.

ألواح ساندويتش للغرف النظيفة وأنظمة لوحات الحائط المعيارية فئة شطيرة غرف الأبحاث وألواح الجدران المعيارية، بما في ذلك الخيارات المصنوعة آليًا واليدوية والأبواب والنوافذ والمقاطع الجانبية ومكونات البناء محكمة الغلق. عرض المنتج →

ولهذا السبب تنتمي مواصفات اللوحة إلى محادثة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بدلاً من مجلد شراء منفصل. إن الألواح المعزولة ذات النوى المستمرة والأبواب ذات الحشوات المزدوجة ومقاطع الألمنيوم ذات الأختام المدمجة تمنح المصمم الميكانيكي نسبة تسرب يمكن التنبؤ بها، في حين أن الأسطح المستوية ذات الحواف الدنيا تترك أماكن أقل لاستقرار الجزيئات.

الطاقة والضوابط والتكليف

تتم عملية إعادة التدوير عادةً بنسبة 70 إلى 90 بالمائة من هواء الإمداد، مع سحب حجم المكياج فقط من الخارج. يؤثر هذا القرار المبكر على تكلفة التشغيل أكثر من أي ترقية للمرشح، لأن الهواء الخارجي يحمل الحمل الكامل والمعقول.

يجب أن تكون الضوابط مستقلة عن الضغط. تحافظ محطات VAV أو مروحة إعادة التدوير المعدلة على توازن الغرفة أثناء تحميل المرشحات؛ توفر المروحة ذات السرعة الثابتة كمية أقل من الهواء كل شهر حتى ينجرف عدد الجسيمات. عادة ما يكون التراجع الليلي إلى 60 أو 70 بالمائة من سرعة المروحة مقبولاً عندما يتم التحقق من وقت الاسترداد.

يثبت التشغيل التصميم: أحجام الهواء، وسلامة المرشح، وضغط الغرفة، وأعداد الجسيمات، ووقت الاسترداد بعد محاكاة حدث التلوث، مع إعادة التحقق على فترات زمنية تحددها ممارسات التصنيع الجيدة المعمول بها أو نظام الجودة الداخلي. إذا كانت أنواع اللوحات وطرق البناء لا تزال مفتوحة، فلدينا دليل اختيار نظام غرف الأبحاث يغطي المفاضلات التي تقع في الجزء العلوي من تصميم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).

الأسئلة المتداولة

ما هو عدد مرات تغيير الهواء في الساعة التي تحتاجها غرفة الأبحاث ISO 7؟

تم تصميم معظم غرف ISO 7 بين 25 و60 ACH، ومن 30 إلى 40 ACH هو الشائع. يجب أن يأتي الرقم من توليد الجسيمات والحمل الحراري الداخلي ووقت الاسترداد المطلوب، وليس من القيمة المنسوخة بين المشاريع.

هل يمكن لوحدة معالجة هواء واحدة أن تخدم عدة فئات نظافة؟

نعم، إذا كان كل فرع يحتوي على جهاز تحكم مستقل عن الضغط وما زال التتالي صامدًا عند ضبط كل طرفية. لا تعمل قناة واحدة ذات مخمدات يدوية، لأن تحميل الفلتر يغير التوازن خلال أشهر.

ما هو الحد الأدنى لفرق الضغط بين غرفة الأبحاث والممر الخاص بها؟

تصميم من 10 إلى 15 باسكال. خمسة باسكال هي الأرضية العملية ولا تترك أي هامش لفتح الباب أو الاختراق. الغرف الخطرة تعمل بنفس الحجم في الاتجاه السلبي.

كيف يتم إجراء اختبار التسرب؟

يتم إطلاق تحدي الهباء الجوي، PAO أو DOP، قبل الفلتر المثبت، ويتم مسح الوجه والإطار في اتجاه مجرى النهر باستخدام مقياس ضوئي يتبع ISO 14644-3. يتم التحقق من اتجاه تدفق الهواء بشكل منفصل مع وجود دخان عند الأبواب وفتحات النقل.

إن التصميم الجيد لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في غرف الأبحاث هو في الغالب نظام تسلسلي: الفصل، والتتالي، والتحميل أولاً؛ ثم حجم الهواء، والترشيح والتوزيع؛ ثم مظروفًا محكمًا بدرجة كافية لجعله كله قابلاً للتكرار. تسوء المشاريع عندما يتم عكس هذا الترتيب ويصبح النظام الميكانيكي رقعة على مخطط معماري ثابت.

إذا كنت في مرحلة لا تزال فيها اللوحات واستراتيجية معالجة الهواء بحاجة إلى الاتفاق مع بعضهما البعض، أرسل جدول الغرفة والرسومات إلى فريقنا الهندسي وسنعمل معك من خلال التتالي وتغطية الفلتر وتفاصيل المغلف.