1. Análise das características de salas limpas altas
(1). Salas limpas altas têm suas próprias características inerentes. Em geral, salas limpas altas são utilizadas principalmente no processo de pós-produção e, geralmente, para a montagem de equipamentos de grande porte. Elas não exigem alta limpeza e a precisão do controle de temperatura e umidade não é alta. O equipamento não gera muito calor durante o processo de produção e há relativamente poucas pessoas envolvidas.
(2). Salas limpas altas geralmente possuem estruturas de estrutura grande e frequentemente utilizam materiais leves. A placa superior geralmente não suporta facilmente uma carga grande.
(3). A geração e distribuição de partículas de poeira Para salas limpas altas, a principal fonte de poluição é diferente daquela de salas limpas gerais. Além da poeira gerada por pessoas e equipamentos esportivos, a poeira da superfície é responsável por uma grande proporção. De acordo com os dados fornecidos pela literatura, a geração de poeira quando uma pessoa está parada é de 105 partículas/(min·pessoa), e a geração de poeira quando uma pessoa está em movimento é calculada como 5 vezes aquela quando a pessoa está parada. Para salas limpas de altura comum, a geração de poeira da superfície é calculada como a geração de poeira da superfície de 8m2 do solo é equivalente à geração de poeira de uma pessoa em repouso. Para salas limpas altas, a carga de purificação é maior na área de atividade de pessoal inferior e menor na área superior. Ao mesmo tempo, devido às características do projeto, é necessário tomar um fator de segurança apropriado para a segurança e considerando a poluição de poeira imprevista. A geração de poeira da superfície deste projeto é baseada na geração de poeira da superfície de 6m2 do solo, que é equivalente à geração de poeira de uma pessoa em repouso. Este projeto é calculado com base em 20 pessoas trabalhando por turno, e a geração de poeira do pessoal representa apenas 20% da geração total de poeira, enquanto a geração de poeira do pessoal em uma sala limpa geral representa cerca de 90% da geração total de poeira.
2. Decoração de sala limpa de oficinas altas
A decoração de salas limpas geralmente inclui pisos, painéis de parede, tetos, ar-condicionado, iluminação, proteção contra incêndio, abastecimento e drenagem de água, entre outros itens relacionados a salas limpas. De acordo com os requisitos, a envolvente do edifício e a decoração interna da sala limpa devem utilizar materiais com boa estanqueidade e pouca deformação quando a temperatura e a umidade variam. A decoração de paredes e tetos em salas limpas deve atender aos seguintes requisitos:
(1). As superfícies das paredes e tetos em salas limpas devem ser planas, lisas, livres de poeira, sem brilho, fáceis de remover a poeira e ter menos superfícies irregulares.
(2). Salas limpas não devem utilizar paredes de alvenaria e reboco. Quando necessário, deve-se realizar o trabalho a seco e utilizar reboco de alta qualidade. Após o reboco das paredes, a superfície da tinta deve ser pintada, sendo selecionada uma tinta que seja resistente a chamas, sem rachaduras, lavável, lisa e que não absorva água, deteriore e mofe facilmente. Em geral, a decoração de salas limpas opta principalmente por painéis de parede metálicos com revestimento em pó de melhor qualidade como materiais de decoração de interiores. No entanto, para fábricas de grande porte, devido à altura elevada do piso, a instalação de divisórias de painéis de parede metálicos é mais difícil, com baixa resistência, alto custo e incapacidade de suportar peso. Este projeto analisou as características de geração de poeira em salas limpas de grandes fábricas e os requisitos para a limpeza das salas. Os métodos convencionais de decoração de interiores com painéis de parede metálicos não foram adotados. Foi aplicado revestimento epóxi nas paredes originais de engenharia civil. Não foi instalado forro em todo o espaço para aumentar o espaço útil.
3. Organização do fluxo de ar em salas limpas altas
De acordo com a literatura, para salas limpas altas, o uso de um sistema de ar condicionado para salas limpas pode reduzir significativamente o volume total de suprimento de ar do sistema. Com a redução do volume de ar, é particularmente importante adotar uma organização razoável do fluxo de ar para obter um melhor efeito de condicionamento de ar limpo. É necessário garantir a uniformidade do sistema de suprimento e retorno de ar, reduzir o vórtice e o turbilhão do fluxo de ar na área de trabalho limpa e aprimorar as características de difusão do fluxo de ar de suprimento de ar para dar pleno efeito de diluição ao fluxo de ar de suprimento de ar. Em oficinas limpas altas com requisitos de limpeza de classe 10.000 ou 100.000, o conceito de projeto de espaços altos e amplos para condicionamento de ar de conforto pode ser citado, como o uso de bicos em grandes espaços, como aeroportos e salas de exposição. Usando bicos e suprimento de ar lateral, o fluxo de ar pode ser difundido por uma longa distância. O suprimento de ar por bico é uma maneira de obter o suprimento de ar contando com jatos de alta velocidade expelidos pelos bicos. É usado principalmente em locais de ar condicionado em salas limpas altas ou espaços de edifícios públicos com pé-direito alto. O bico adota suprimento de ar lateral, e o bico e a saída de ar de retorno são dispostos no mesmo lado. O ar é ejetado concentradamente de vários bicos colocados no espaço a uma velocidade e um volume de ar maiores. O jato flui de volta após uma certa distância, de modo que toda a área com ar condicionado esteja na área de refluxo, e então a saída de ar de retorno definida na parte inferior extrai-o de volta para a unidade de ar condicionado. Suas características são alta velocidade de suprimento de ar e longo alcance. O jato impulsiona o ar interno para se misturar fortemente, a velocidade decai gradualmente, e um grande fluxo de ar em turbilhão é formado dentro de casa, de modo que a área com ar condicionado obtenha um campo de temperatura e campo de velocidade mais uniformes.
4. Exemplo de projeto de engenharia
Uma oficina alta e limpa (40 m de comprimento, 30 m de largura e 12 m de altura) requer uma área de trabalho limpa abaixo de 5 m, com um nível de purificação estático de 10.000 e dinâmico de 100.000, temperatura tn = 22℃±3℃ e umidade relativa fn = 30%~60%.
(1). Determinação da organização do fluxo de ar e da frequência da ventilação
Dadas as características de uso desta sala limpa alta, com mais de 30 m de largura e sem teto, o método convencional de fornecimento de ar limpo para oficinas é difícil de atender aos requisitos de uso. O método de fornecimento de ar em camadas por bico é adotado para garantir a temperatura, a umidade e a limpeza da área de trabalho limpa (abaixo de 5 m). O dispositivo de fornecimento de ar por bico para sopro é disposto uniformemente na parede lateral, e o dispositivo de saída de ar de retorno com uma camada de amortecimento é disposto uniformemente a uma altura de 0,25 m do solo na parte inferior da parede lateral da oficina, formando uma forma de organização do fluxo de ar na qual a área de trabalho retorna do bico e retorna do lado concentrado. Ao mesmo tempo, para evitar que o ar na área de trabalho não limpa acima de 5 m forme uma zona morta em termos de limpeza, temperatura e umidade, reduzir o impacto da radiação fria e térmica do teto externo na área de trabalho e descarregar oportunamente as partículas de poeira geradas pelo guindaste superior durante a operação e fazer uso total do ar limpo difundido para mais de 5 m, uma fileira de pequenas saídas de retorno de ar em tiras são dispostas na área de ar condicionado não limpo, formando um pequeno sistema de retorno de ar circulante, o que pode reduzir significativamente a poluição da área superior não limpa para a área de trabalho limpa inferior.
De acordo com o nível de limpeza e a emissão de poluentes, este projeto adota uma frequência de ventilação de 16 h-1 para a área climatizada limpa abaixo de 6 m, e adota exaustão adequada para a área superior não limpa, com uma frequência de ventilação inferior a 4 h-1. De fato, a frequência média de ventilação de toda a planta é de 10 h-1. Dessa forma, em comparação com o ar condicionado limpo de toda a sala, o método de fornecimento de ar por bico em camadas limpas não apenas garante melhor a frequência de ventilação da área climatizada limpa e atende à organização do fluxo de ar da planta de grande porte, como também economiza significativamente o volume de ar, a capacidade de resfriamento e a potência do ventilador do sistema.
(2). Cálculo do fornecimento de ar do bico lateral
Diferença de temperatura do ar fornecido
A frequência de ventilação necessária para o ar condicionado de salas limpas é muito maior do que a do ar condicionado geral. Portanto, aproveitar ao máximo o grande volume de ar do ar condicionado de salas limpas e reduzir a diferença de temperatura do ar de insuflação no fluxo de ar de insuflação pode não apenas economizar capacidade do equipamento e custos operacionais, mas também torná-lo mais propício para garantir a precisão do ar condicionado da área de ar condicionado de salas limpas. A diferença de temperatura do ar de insuflação calculada neste projeto é ts = 6 ℃.
A sala limpa tem um vão relativamente grande, com uma largura de 30 m. É necessário garantir os requisitos de sobreposição na área intermediária e garantir que a área de trabalho do processo esteja na área de retorno de ar. Ao mesmo tempo, os requisitos de ruído devem ser considerados. A velocidade de fornecimento de ar deste projeto é de 5 m/s, a altura de instalação do bico é de 6 m e o fluxo de ar é enviado do bico na direção horizontal. Este projeto calculou o fluxo de ar de fornecimento de ar do bico. O diâmetro do bico é de 0,36 m. De acordo com a literatura, o número de Arquimedes é calculado em 0,0035. A velocidade de fornecimento de ar do bico é de 4,8 m/s, a velocidade axial na extremidade é de 0,8 m/s, a velocidade média é de 0,4 m/s e a velocidade média do fluxo de retorno é inferior a 0,4 m/s, o que atende aos requisitos de uso do processo.
Como o volume de ar do fluxo de ar de insuflação é grande e a diferença de temperatura do ar de insuflação é pequena, ele é quase igual ao do jato isotérmico, facilitando a garantia do comprimento do jato. De acordo com o número de Arquimedes, é possível calcular o alcance relativo x/ds = 37 m, atendendo ao requisito de sobreposição de 15 m do fluxo de ar de insuflação do lado oposto.
(3). Tratamento de condições de ar condicionado
Considerando as características de grande volume de ar de insuflação e pequena diferença de temperatura no projeto de sala limpa, o ar de retorno é totalmente aproveitado, e o ar de retorno primário é eliminado no tratamento de ar condicionado de verão. A proporção máxima de ar de retorno secundário é adotada, e o ar fresco é tratado apenas uma vez e, em seguida, misturado a uma grande quantidade de ar de retorno secundário, eliminando assim o reaquecimento e reduzindo a capacidade e o consumo de energia operacional do equipamento.
(4). Resultados de medições de engenharia
Após a conclusão deste projeto, foi realizado um teste de engenharia abrangente. Um total de 20 pontos de medição horizontais e verticais foram instalados em toda a planta. O campo de velocidade, o campo de temperatura, a limpeza, o ruído, etc. da planta limpa foram testados em condições estáticas, e os resultados reais das medições foram relativamente bons. Os resultados medidos nas condições de trabalho de projeto são os seguintes:
A velocidade média do fluxo de ar na saída de ar é de 3,0 a 4,3 m/s, e a velocidade na junção dos dois fluxos de ar opostos é de 0,3 a 0,45 m/s. A frequência de ventilação da área de trabalho limpa é garantida em 15 vezes/h, e sua limpeza é medida dentro da classe 10.000, o que atende perfeitamente aos requisitos de projeto.
O ruído de nível A interno é de 56 dB na saída de ar de retorno, e outras áreas de trabalho ficam abaixo de 54 dB.
5. Conclusão
(1). Para salas limpas altas com requisitos não muito elevados, pode ser adotada uma decoração simplificada para atender aos requisitos de uso e de limpeza.
(2). Para salas limpas altas que exigem apenas que o nível de limpeza da área abaixo de uma determinada altura seja de classe 10.000 ou 100.000, o método de fornecimento de ar com bicos de ar condicionado em camadas limpas é um método relativamente econômico, prático e eficaz.
(3). Para este tipo de salas limpas altas, uma fileira de saídas de ar de retorno em tiras é instalada na área de trabalho superior não limpa para remover a poeira gerada perto dos trilhos do guindaste e reduzir o impacto da radiação fria e térmica do teto na área de trabalho, o que pode garantir melhor a limpeza, a temperatura e a umidade da área de trabalho.
(4). A altura de uma sala limpa alta é mais de 4 vezes maior que a de uma sala limpa geral. Em condições normais de produção de poeira, deve-se dizer que a carga de purificação do espaço unitário é muito menor do que a de uma sala limpa geral baixa. Portanto, sob essa perspectiva, a frequência de ventilação pode ser determinada como sendo menor do que a frequência de ventilação da sala limpa recomendada pela norma nacional GB 73-84. Pesquisas e análises mostram que, para salas limpas altas, a frequência de ventilação varia devido às diferentes alturas da área limpa. Geralmente, 30% a 80% da frequência de ventilação recomendada pela norma nacional pode atender aos requisitos de purificação.
Data de publicação: 18 de fevereiro de 2025