Влияние окон чистых помещений на ламинарный поток в чистых помещениях с FFU

Основной принцип контроля загрязнений в чистых помещениях с использованием блоков вентилятор-фильтр (FFU) основан на ламинарном потоке воздуха. Это может быть фармацевтическая линия розлива, литографический проектор для полупроводниковых пластин или операционный стол в больнице; при этом воздушный поток всегда направлен от критической зоны к месту удаления частиц. Однако ламинарный поток чувствителен: его может нарушить любая неровность поверхности, а также перепады давления или температуры. Окна считаются пассивным архитектурным элементом, однако они фактически влияют на эффективность ламинарного потока, и это влияние поддается измерению. Существует четыре способа, которыми окна воздействуют на ламинарный поток в чистых помещениях с FFU.

1. Выступы на поверхности создают турбулентные следы

Физический профиль — это первое воздействие, которое окно оказывает на ламинарный поток. «Зазор» между традиционными окнами и их рамами, а также между ручками/подоконниками и окном составляет 10–30 мм в направлении, перпендикулярном плоскости. Поток воздуха, создаваемый FFU, направлен вниз (типичная скорость воздушного потока — от 0,3 до 0,5 м/с в чистых помещениях класса ISO 5) и сталкивается с этим выступом, отрываясь от стены. За препятствием вниз по потоку образуется турбулентный след высотой от 10 до 20 кратной высоте самого препятствия. Протяжённость турбулентной зоны при выступающей раме толщиной 20 мм составляет от 200 до 400 мм от стены.

При использовании окон с «утопленным монтажом» это можно устранить. Окна для чистых помещений Huaao предназначены для установки «сэндвичем» в проём окна чистого помещения. Рама скрыта за плоскостью стекла, ручек нет. Численное моделирование методом вычислительной гидродинамики (CFD) показывает, что разница в скорости между стеной и границей окна составляет менее 5 % для утопленных окон Huaao и менее 20–30 % — для традиционных окон. Эта разница напрямую влияет на количество частиц, образующихся в операционном поле в критически важных ламинарных потоках, например, в операционных больниц.

2. Шероховатость поверхности нарушает пограничный слой

Если рама окна не выступает за плоскость стены, ламинарный поток всё равно может быть нарушен текстурой поверхности рамы и стекла. Ламинарные пограничные слои представляют собой чрезвычайно тонкие слои, а в чистых зонах их толщина составляет всего несколько миллиметров. Шероховатость поверхности, превышающая толщину пограничного слоя, может вызвать переход потока в турбулентный режим.

Производство оконных рам компанией Huaao основано на порошковом покрытии алюминия, толщина которого составляет менее 0,8 микрометра. Стекло — гладкое полированное стекло с оптическими характеристиками. Все соединения рамы со стеклом выполнены непрерывно (без ступеней или зазоров). Такой уровень отделки обеспечивает ламинарный поток и пограничный слой по всей поверхности стены. Шероховатость поверхности является чрезвычайно важным фактором при подсчёте частиц в чистых помещениях, особенно в чистых помещениях класса ISO 4 и ISO 5.

3. Утечка воздуха обходит фильтрацию через FFU

Герметичность по давлению имеет большое значение, как и плавность воздушного потока для обеспечения ламинарного воздушного потока. Нормативная утечка воздуха для типичных окон среднего качества составляет 1 м³/ч при перепаде давления 50 Па. Если окно пропускает 1 м³/ч/Па, то в чистое помещение будет поступать неочищенный воздух. Такой воздух минует фильтрацию через FFU, и содержащиеся в нём частицы не удаляются, что приводит к образованию зон с высоким уровнем загрязнения частицами.

Все окна и стеклянные панели Huaao проходят испытание на воздухопроницаемость в соответствии со стандартами GB/T 7106 и ISO 13830. В наших окнах используются уплотнительные прокладки из этиленпропиленового каучука (EPDM) с закрытыми порами или из силикона, а также многоточечные запоры сжатия, обеспечивающие коэффициент воздухопроницаемости менее 0,5 м³/ч при перепаде давления 50 Па. Для критически важных применений доступна также двухконтурная уплотнительная конструкция, включая опциональную тестируемую полость, позволяющую проверять целостность уплотнения без демонтажа окна. Окна Huaao предотвращают утечки, обеспечивая прохождение воздуха в чистом помещении исключительно через HEPA-фильтры FFU.

4. Температурные градиенты вызывают локальное накопление

Другим эффектом силы плавучести является течение идеального газа в установившемся режиме. Если температура одной из поверхностей окна значительно выше или ниже температуры в помещении, возникают конвекционные потоки. Эти потоки направлены противоположно нисходящему потоку от FFU и создают зоны «оседания» частиц в виде рециркуляционных зон.

Окна чистых помещений Huaao имеют двойное или тройное остекление с заполнением аргоном или криптоном. Холодные мосты предотвращаются за счет использования терморазрывов в рамах. Теплоизоляционные свойства особенно выгодны в чистых помещениях больниц, где окна устанавливаются в наружных стенах, а также в фармацевтических чистых помещениях, где температура должна поддерживаться в строго заданном диапазоне, обычно ±0,5 °C. Это обеспечивает ламинарное течение воздушного потока, которое является однородным и предсказуемым.

РЕЗЮМЕ

Выступы на поверхности, вызывающие турбулентные следы, шероховатость поверхности, нарушающая пограничный слой, утечки вокруг блоков подачи чистого воздуха (FFU), обход фильтра и перепад температур, приводящий к рециркуляции за счет силы плавучести, — это четыре механизма, влияющих на ламинарное течение в чистых помещениях с использованием блоков подачи чистого воздуха (FFU). Проблемы решаются окнами для чистых помещений, производимыми национальной высокотехнологичной группой Huaao Clean Technology Group, которая располагает 6 заводами, площадью производственных линий 250 000 м², 800 опытными сотрудниками и годовым оборотом в 1 млрд юаней. Комплексная модульная система «под ключ» для чистых помещений включает панели для чистых помещений, двери и окна, алюминиевые профили, ПВХ-напольные покрытия, оборудование для очистки воздуха, бестеневые светильники, вентиляционные клапаны и т. д., всё это поставляется компанией Huaao. Свяжитесь с Huaao уже сегодня, чтобы окна для ваших чистых помещений с блоками подачи чистого воздуха (FFU) не нарушали, а способствовали формированию ламинарного потока.