Снижение турбулентности: влияние окон чистых помещений, устанавливаемых заподлицо

Скрытая опасность в критически важных средах, таких как операционные в больницах, фармацевтические заводы, чистые помещения для производства полупроводников и т.д., — это турбулентность воздушного потока. Частицы улавливаются в турбулентных вихрях, образуют застойные зоны и снижают эффективность блоков вентиляции и фильтрации (FFU). Одним из наиболее игнорируемых источников турбулентности являются окна чистых помещений; при этом значительное внимание уделяется расположению блоков вентиляции и фильтрации (FFU), рассеивателей и решёток обратного воздуха. Выступающие элементы оконных рам, глубокие подоконники или неровные поверхности окон нарушают ламинарный поток. При установке окон чистых помещений заподлицо нарушений воздушного потока не возникает.

1. Устранение выступающих рам и выступов

Типичный выступ окон от поверхности стены составляет 10–30 мм. В месте выступа возникает отклонение потока воздуха, что приводит к изменению профиля стены в этой зоне. При высокоскоростном воздушном потоке, движущемся вниз от потолка и сталкивающемся с этим барьером, воздух отклоняется от поверхности стены, образуя след из вихрей. Эти вихри могут распространяться на расстояние до 200–500 мм по ходу потока и создавать зону турбулентности, где частицы не удаляются через вытяжные решётки. Чтобы решить эту проблему, окна заподлицо монтируются так, чтобы их поверхность совпадала с поверхностью панели чистой комнаты. Благодаря конструкции заподлицо при монтаже рамы окна Huaao не требуется ни выступа, ни ступени, ни углубления. Обеспечивается плавный переход между панелью и стеклом. Расчёт методом численного моделирования течения жидкости и газов (CFD) для заподлицо установленных окон Huaao показал, что скорость воздуха на границе окна и стены составляет менее 5 %, что значительно ниже показателя 20–30 % для традиционных окон. В чистых помещениях класса ISO 5 (однонаправленный поток воздуха со скоростью 0,2–0,5 м/с) снижение турбулентности напрямую пропорционально удалению частиц, а риск загрязнения уменьшается.

2. Плавный переход от стекла к раме без щелей

Турбулентность может также возникать из-за крупных выступов. Микровихри также образуются на границе стекло–рама вследствие малых зазоров, щелей и неровных поверхностей. Особенно проблемными являются микровихри, возникающие в непосредственной близости от поверхности стенки, где наиболее вероятно осаждение частиц. Со временем частицы оседают в этих щелях и уже не могут быть удалены при очистке, становясь источником постоянного загрязнения.

Окна чистой комнаты от Huaao установлены заподлицо с панелями стен и имеют алюминиевые рамы, полученные методом прецизионного экструзии, с непрерывным силиконовым или EPDM-уплотнением для обеспечения гладкой заподлицо поверхности между стеклом окна и рамой. Уплотнение сжимается таким образом, чтобы зазор не превышал 0,5 мм. Края стекла обработаны гладко, чтобы исключить зацепление или шероховатость; стекло закаленное или ламинированное. Гладкая поверхность снижает образование остатков и скопление химических веществ в фармацевтических чистых помещениях, где для дезинфекции часто применяется пар перекиси водорода или спиртосодержащие салфетки, и обеспечивает ламинарный поток воздуха и чистоту.

3. Единая поверхность стен для формирования ламинарного воздушного потока

При ламинарном течении пограничный слой должен быть равномерно развит по всей поверхности стены. Новый участок переходного течения образуется ниже по потоку каждый раз, когда происходит нарушение — например, из-за окна или двери, розетки и т. д. Традиционные окна могут вызывать ряд возмущений пограничного слоя вдоль стены; если в одной комнате на одной стене расположено несколько окон, то полностью развитое ламинарное течение может не успеть сформироваться до того, как воздух достигнет решёток обратного забора.

Оконные блоки, установленные заподлицо со стеной, обеспечивают непрерывную поверхность стены между ними. Окна, применяемые в чистых помещениях компании Huaao, имеют такую же отделку поверхности, как и другие панели чистого помещения (алюминиевые рамы с порошковым покрытием и гладкое стекло). Коэффициент трения и шероховатость поверхности подобраны таким образом, чтобы минимизировать нарушения воздушного потока. Наконец, если чистое помещение имеет вытянутую и узкую форму, а FFU установлены по всей площади потолка, эффективность удаления частиц достигает максимума при использовании оконных блоков, установленных заподлицо со стеной, поскольку это позволяет использовать эффект ламинарного потока, который формируется по всему чистому помещению и сохраняется как на стороне подачи, так и на стороне возврата воздуха в FFU.

4. Совместимость с высокой кратностью воздухообмена

Типичная кратность воздухообмена в чистом помещении больницы составляет от 20 до 300 обменов воздуха в час (ACH). Обычно в операционной кратность воздухообмена устанавливается на уровне 20–25 ACH, а в типичном фармацевтическом чистом помещении — 50–150 ACH. При высоких скоростях воздушного потока даже небольшие неровности на поверхности вызывают турбулентный эффект. Крупные вихри могут возникать при 100 ACH при наличии небольшого выступа (рама окна, выступающая на 5 мм). Окна, использованные Huaao для испытаний, установлены заподлицо и испытывались при скорости воздушного потока до 1,0 м/с (что соответствует примерно 200 ACH в помещении с высотой потолка 3 метра).

Термоанемометры с нагреваемой нитью используются для демонстрации отсутствия увеличения интенсивности турбулентности в случае заподлицо установленного профиля по сравнению с твёрдой стеновой поверхностью. Факт отсутствия увеличения интенсивности турбулентности при использовании заподлицо установленного профиля подтверждён картографированием скорости с применением термоанемометров с нагреваемой нитью. Если существующие оконные проёмы необходимо использовать повторно при проведении реконструкции, оконные блоки Huaao позволяют установить окно с полностью гладкой внутренней поверхностью проёма.

РЕЗЮМЕ

Четыре метода, с помощью которых встраиваемые окна для чистых помещений устраняют турбулентность: устранение выступающих рам, обеспечение бесшовного перехода между стеклом и рамой, создание однородной поверхности стен для ламинарного потока и совместимость с высокими скоростями обмена воздуха. Встраиваемые окна производит национальное предприятие высоких технологий «Huaao Clean Technology Group», располагающее шестью заводами общей площадью 250 000 м², 800 квалифицированными техниками и годовым объемом бизнеса в 1 млрд юаней. Мы являемся поставщиком сэндвич-панелей для чистых помещений, дверей и окон, алюминиевых профилей, ПВХ-полов, очистительного оборудования, бестеневых светильников и вентиляционных клапанов. Свяжитесь с Huaao уже сегодня, чтобы узнать, как улучшить контроль турбулентности с помощью окон в рамках вашего проекта реконструкции чистого помещения.