Як вікна чистих приміщень впливають на ламінарний потік повітря в чистих приміщеннях із FFU

Основним принципом контролю забруднення в чистих приміщеннях з FFU (вентиляторно-фільтруючими блоками) є ламінарний потік повітря. Це може бути фармацевтична лінія розливу, литографічний проектор для напівпровідникових пластин або операційний стіл у лікарні; потік повітря завжди спрямований із критичної зони туди, де видаляються частинки. Однак ламінарний потік є чутливим: його може порушити будь-яка нерівність поверхні, різниця тиску або температури. Вікна вважаються пасивним архітектурним елементом, але насправді вони впливають на ефективність ламінарного потоку — і цей вплив піддається вимірюванню. Існує чотири способи, якими вікна впливають на ламінарний потік у чистих приміщеннях з FFU.

1. Виступи на поверхні створюють турбулентні сліди

Фізичний профіль — це перший вплив, який вікно здійснює на ламінарний потік. «Зазор» між традиційними вікнами та їхніми рамами, а також між ручками/підвіконнями та вікном становить 10–30 мм у напрямку, перпендикулярному до площини. Повітряний потік, створений FFU, спрямований униз (типова швидкість повітряного потоку — 0,3–0,5 м/с у чистих приміщеннях класу ISO 5) і зустрічає цей виступ, після чого відшаровується від стіни. Нижче за течією від перешкоди утворюється турбулентна слідова зона висотою в 10–20 разів більшою за висоту самої перешкоди. Протяжність турбулентної зони для виступаючої рами завширшки 20 мм становить від 200 до 400 мм від стіни.

Це можна усунути за допомогою «вбудованих у площину стіни» вікон. Вікна для чистих приміщень Huaao виготовлені так, щоб їх можна було вбудувати в стіну чистого приміщення. Рама прихована за площиною скла, ручок немає. За результатами числового моделювання методом обчислювальної гідродинаміки (CFD) різниця швидкості між стіною та границею вікна становить менше 5 % для вбудованих у площину стіни вікон Huaao й менше 20–30 % — для звичайних вікон. Ця різниця безпосередньо впливає на кількість частинок, що утворюються в хірургічному полі в критичних середовищах з ламінарним потоком, наприклад, у операційних залах лікарень.

2. Шорсткість поверхні порушує пограничний шар

Навіть якщо рама вікна не виступає за площину стіни, ламінарний потік все одно може бути порушений текстурою поверхні рами та скла. Ламінарні пограничні шари — це надзвичайно тонкі шари, а в чистих зонах їх товщина становить лише кілька міліметрів. Шорсткість поверхні, що перевищує товщину пограничного шару, може спричинити перехід потоку в турбулентний режим.

Виробництво віконних рамок компанією Huaao здійснюється з порошкового алюмінію, поверхня якого має товщину покриття менше 0,8 мікрометра. Скло — гладке плавлене скло з оптичними характеристиками. Усі з’єднання рамки зі склом є безперервними (без сходинок або зазорів). Такий рівень оздоблення забезпечує ламінарний потік повітря та приграничний шар по всій поверхні стіни. Шорсткість поверхні є дуже важливим фактором при підрахунку частинок у чистих кімнатах, особливо в чистих кімнатах класу ISO 4 та ISO 5.

3. Обхідна витічка повітря, що минає фільтрацію FFU

Збереження тиску є важливим, як і забезпечення гладкого руху повітря для ламінарного потоку. Норма витічки повітря для типових вікон середньої якості становить 1 м³/год при тиску 50 Па. Якщо вікно пропускає 1 м³/год/Па, то повітря потрапляє до чистої кімнати без фільтрації. Це обхідне повітря, що містить частинки, які не видаляються FFU, і спричиняє високий рівень забруднення частинками.

Усі вікна та скляні панелі Huaao проходять повітряне випробування згідно з GB/T 7106 та ISO 13830. У наших вікнах використовуються ущільнювальні кільця з ЕПДМ або силікону із закритою пористістю, а також багатоточкові замки стиснення, що забезпечують рівень повітряного проникнення менше ніж 0,5 м³/год при тиску 50 Па. Для критичних застосувань також доступна конфігурація з подвійним ущільненням, включаючи додаткову опцію тестування герметичності порожнини без демонтажу вікна. Вікна Huaao запобігають протіканню, забезпечуючи проходження повітря в чистій кімнаті виключно через HEPA-фільтри FFU.

4. Температурні градієнти спричиняють локальне накопичення

Інший ефект плавучості — це вплив на стаціонарний потік ідеального газу. Якщо температура однієї поверхні вікна значно вища або нижча за температуру в приміщенні, виникають природні конвекційні потоки. Ці потоки мають напрямок, протилежний до низхідного потоку від FFU, і створюють зони «осідання» частинок у вигляді рециркуляційних зон.

Вікна чистої кімнати Huaao мають подвійне або потрійне скління з заповненням аргоном або криптоном. Холодні мости запобігаються за рахунок вбудованих теплових розривів у рамах. Теплові характеристики особливо корисні в лікарняних чистих кімнатах, де їх використовують у зовнішніх стінах, а також у фармацевтичних чистих кімнатах, де температуру необхідно точно підтримувати в обмеженому діапазоні, зазвичай ±0,5 °C. Це забезпечує ламінарне поле потоку, яке є однорідним і передбачуваним.

Резюме

Виступи на поверхні, що утворюють турбулентні сліди, шорсткість поверхні, порушення пограничного шару, витікання повітря навколо блоків фільтрації та очищення (FFU), обхід фільтра та різниця температур, що призводить до рециркуляції повітря за рахунок плавучості, — це чотири механізми, які впливають на ламінарний потік у чистих кімнатах з використанням FFU. Ці проблеми вирішуються за допомогою вікон для чистих кімнат, вироблених національною високотехнологічною групою «Huaao Clean Technology Group», яка має 6 заводів, площу виробничих ліній 250 000 м², 800 досвідчених працівників і річний обсяг продажів у розмірі 1 млрд юанів. Повна модульна система «одного вікна» для чистих кімнат охоплює панелі для чистих кімнат, двері та вікна, алюмінієві профілі, ПВХ-підлоги, обладнання для очищення повітря, безтіньові лампи, повітророзподільні клапани тощо — все це надає компанія Huaao. Зв’яжіться з Huaao вже сьогодні, щоб вікна для ваших чистих кімнат з FFU не порушували, а сприяли створенню ламінарного потоку.