Riduzione della turbolenza: l’impatto delle finestre per ambienti a contaminazione controllata montate a filo

Un pericolo nascosto negli ambienti critici, come le sale operatorie negli ospedali, le fabbriche farmaceutiche e le camere bianche per la produzione di semiconduttori, è la turbolenza dell’aria. Le particelle vengono intrappolate in vortici turbolenti, formano zone stagnanti e riducono l’efficienza delle unità filtranti a flusso laminare (FFU). Una delle fonti più trascurate di turbolenza è la finestra della camera bianca: infatti, grande attenzione viene solitamente rivolta alla posizione delle FFU, dei diffusori e delle griglie di ripresa dell’aria. Sporgenze verso l’esterno dei telai delle finestre, davanzali profondi o superfici irregolari delle finestre non garantiscono un flusso laminare. Con una finestra per camera bianca montata a filo, invece, non si verificano perturbazioni.

1. Eliminazione di telai e sporgenze sporgenti

La dimensione tipica delle finestre rispetto alla superficie della parete è compresa tra 10 e 30 mm. In corrispondenza del punto di sporgenza si genera un distacco che comporta una variazione del profilo della parete in tale tratto. Quando l’aria ad alta velocità discende dal soffitto e incontra questa barriera, essa si allontana dalla superficie della parete generando una scia di vortici. Questi vortici possono estendersi fino a 200–500 mm a valle e determinare un’area di turbolenza in cui le particelle non vengono convogliate verso le griglie di estrazione. Per risolvere questo problema, le finestre montate a filo saranno allineate con la superficie della camera pulita del pannello. Grazie al design di montaggio a filo, con Huaao non è necessario prevedere sporgenze, gradini o incassi per il fissaggio della cornice della finestra. Transizione uniforme tra pannello e vetro. La simulazione mediante dinamica dei fluidi computazionale (CFD) delle finestre montate a filo di Huaao rivela che la velocità dell’aria al confine tra finestra e parete è inferiore al 5%, valore notevolmente più basso rispetto al 20–30% registrato per le finestre tradizionali. Poiché la turbolenza nelle camere pulite di classe ISO 5 è ridotta (flusso unidirezionale compreso tra 0,2 e 0,5 m/s), la diminuzione della turbolenza è direttamente proporzionale all’eliminazione delle particelle e, di conseguenza, il rischio di contaminazione viene ridotto.

2. Transizione uniforme tra vetro e telaio senza fessure

La turbolenza può essere causata anche da sporgenze di grandi dimensioni. Vortici microscopici si generano inoltre all’interfaccia tra vetro e telaio a causa di piccoli interstizi, fessure e superfici irregolari. Tali vortici microscopici, che si verificano in particolare nelle immediate vicinanze della superficie della parete, dove è più probabile il deposito di particelle, rappresentano un problema particolarmente rilevante. Con il passare del tempo, le particelle si accumulano in queste fessure e non possono più essere rimosse mediante pulizia, costituendo così una fonte continua di contaminazione.

Le finestre della stanza pulita di Huaao sono installate a filo con il pannello murale e presentano telai in alluminio estruso con precisione, dotati di una guarnizione continua in silicone o EPDM per ottenere una superficie liscia e a filo tra il vetro e il telaio. La guarnizione è compressa per garantire che il gioco non superi 0,5 mm. I bordi del vetro sono levigati e non presentano sbavature né irregolarità, e il vetro è temprato o stratificato. La sua superficie liscia riduce i residui e l’accumulo di sostanze chimiche nelle stanze pulite farmaceutiche, dove si utilizzano spesso vapori di perossido di idrogeno o salviette alcoliche per la sanificazione, e garantisce un flusso laminare e un elevato livello di pulizia.

3. Superficie murale uniforme per lo sviluppo del flusso d’aria laminare

In regime di flusso laminare, lo strato limite dovrebbe svilupparsi in modo uniforme su tutta la superficie della parete. Una nuova zona di flusso di transizione si crea a valle ogni volta che si verifica un’interruzione, ad esempio una finestra o una porta, una presa elettrica, ecc. Le finestre tradizionali possono causare numerosi disturbi allo strato limite lungo la parete; se nella stessa stanza sono presenti diverse finestre sulla medesima parete, potrebbe non realizzarsi un flusso laminare completamente sviluppato prima che l’aria raggiunga le griglie di ripresa.

Le finestre a filo con la parete presentano una superficie continua della parete tra di esse. Le finestre installate nei cleanroom Huaao hanno lo stesso finitura superficiale degli altri pannelli del cleanroom (telai in alluminio verniciati a polvere e vetro liscio). Il coefficiente di attrito e la rugosità superficiale sono abbinati per ridurre al minimo le turbolenze del flusso. Infine, se il cleanroom è molto lungo e stretto e gli FFU sono montati su tutta la superficie del soffitto, l’efficienza di rimozione delle particelle è massimizzata quando l’uso di finestre a filo sfrutta l’effetto di flusso laminare che può svilupparsi in tutto il cleanroom e mantenuto sia sul lato di immissione che su quello di ripresa degli FFU.

4. Compatibilità con elevati tassi di ricambio d’aria

La portata tipica di ricambio d'aria per una stanza pulita in un ospedale è compresa tra 20 e 300 ricambi d'aria all'ora (ACH). In genere, una sala operatoria è impostata su 20–25 ACH, mentre una tipica stanza pulita farmaceutica è impostata su 50–150 ACH. A elevate velocità dell'aria, se sono presenti piccole irregolarità sulla superficie, si genera un effetto turbolento. Vortici significativi possono svilupparsi a 100 ACH in presenza di una piccola sporgenza (cornice della finestra sporgente di 5 mm). Le finestre utilizzate per il test da parte di Huaao sono montate a filo e sono state sottoposte a prova con velocità dell'aria fino a 1,0 m/s (corrispondente a circa 200 ACH in una stanza con soffitto alto 3 metri).

Gli anemometri a filo caldo sono utilizzati per dimostrare che non vi è alcun aumento dell’intensità di turbolenza nel profilo affiorante rispetto a quello presente sulla superficie di una parete solida. Il profilo affiorante è stato confermato mediante mappatura della velocità effettuata con anemometri a filo caldo ed è stato dimostrato non produrre alcun aumento misurabile dell’intensità di turbolenza rispetto alla superficie di una parete solida. Se le aperture per finestre esistenti devono essere riutilizzate in un intervento di ristrutturazione, è possibile impiegare gli infissi Huaao per installare una finestra con un’intera superficie interna della controtelaio completamente liscia.

Sintesi

I quattro metodi con cui le finestre a filo per ambienti controllati eliminano le turbolenze sono: l’eliminazione dei telai sporgenti, la realizzazione di una transizione continua tra vetro e telaio, una superficie uniforme della parete per garantire un flusso laminare e la compatibilità con elevati tassi di ricambio d’aria. Le finestre a filo sono prodotte dall’impresa nazionale ad alta tecnologia Huaao Clean Technology Group, che dispone di sei stabilimenti per una superficie totale di 250.000 m², 800 tecnici qualificati e un volume d’affari annuo pari a 1 miliardo di RMB. Siamo fornitori di pannelli sandwich per ambienti controllati, porte e finestre, profili in alluminio, pavimenti in PVC, apparecchiature di purificazione, lampade senza ombra e valvole di ventilazione. Contattate oggi Huaao per scoprire come migliorare il controllo delle turbolenze mediante finestre nel vostro progetto di ristrutturazione di un ambiente controllato.