Зменшення турбулентності: вплив вікон для чистих приміщень, встановлених заподлиць

Прихована небезпека в критичних середовищах, таких як операційні залі в лікарнях, фармацевтичні заводи, чисті приміщення для виробництва напівпровідників тощо, — це турбулентність повітряного потоку. Частинки захоплюються турбулентними завихреннями, утворюють зони застою й знижують ефективність блоків вентиляції з фільтрами (FFU). Одним із найбільш ігнорованих джерел турбулентності є вікно в чистому приміщенні, тоді як значна увага приділяється розташуванню блоків вентиляції з фільтрами (FFU), розподільників повітря та решіток для забору повітря. Виступаючі частини рам вікон, глибокі підвіконня або нерівні поверхні вікон порушують ламінарний потік повітря. При монтажі вікна в чистому приміщенні у запланованій площині перешкод для потоку не виникає.

1. Усунення виступаючих рам і карнизів

Типовий виступ вікон від поверхні стіни становить 10–30 мм. У місці виступу виникає відхилення потоку повітря, що призводить до зміни профілю стіни в цьому напрямку. При русі повітря з великою швидкістю зі стелі вниз і його зіткненні з цим бар’єром повітря відступає від поверхні стіни, утворюючи зону вихорів. Ці вихори можуть простягатися на відстань до 200–500 мм за течією й спричиняти зону турбулентності, де частинки не виносяться через витяжні решітки. Щоб усунути цю проблему, вікна, вмонтовані заподлиць, будуть вирівняні з чистою поверхнею панелі чистої кімнати. Завдяки конструкції вмонтованих заподлиць вікон Huaao для кріплення рами вікна не потрібно жодного виступу, сходинки або заглибини. Плавний перехід між панеллю та склом. Результати комп’ютерного моделювання динаміки рідини (CFD) вікон Huaao, вмонтованих заподлиць, показують, що швидкість повітря на межі вікна та стіни становить менше 5 %, що значно нижче, ніж 20–30 % для традиційних вікон. У чистих кімнатах класу ISO 5 (односпрямований потік повітря зі швидкістю 0,2–0,5 м/с), де турбулентність низька, зменшення турбулентності прямо пропорційне ефективності видалення частинок, а ризик забруднення відповідно знижується.

2. Плавний перехід від скла до рами без щілин

Турбулентність також може виникати через великі виступи. Мікро-вихори утворюються також на межі скло–рама через малі зазори, щілини та нерівні поверхні. Особливо проблемними є мікро-вихори, які виникають саме в безпосередній близькості до поверхні стінки, де найбільш ймовірне осідання частинок. З часом частинки осідають у цих щілинах і вже не піддаються очищенню, стаючи джерелом постійного забруднення.

Вікна чистої кімнати від Huaao встановлено заподільно з панелями стін і мають алюмінієві рами, отримані методом точного екструзії, з безперервним силиконовим або EPDM-уплотнювальним кільцем для забезпечення рівної заподільної поверхні між склом вікна та його рамою. Ущільнювальне кільце стискається таким чином, щоб зазор не перевищував 0,5 мм. Краї скла гладкі, не зачеплюються та не стають шорсткими; скло є закаленим або ламінованим. Гладкість поверхні зменшує накопичення залишків та затримку хімічних речовин у фармацевтичних чистих кімнатах, де для дезінфекції часто використовують пари пероксиду водню або спиртові серветки, а також забезпечує ламінарний потік повітря й чистоту.

3. Однорідна поверхня стіни для формування ламінарного потоку повітря

При ламінарному потоці пограничний шар повинен рівномірно розвиватися по всій поверхні стіни. Кожне порушення — наприклад, вікно або двері, розетка тощо — створює нову зону перехідного потоку вниз за течією. Традиційні вікна можуть спричиняти низку порушень пограничного шару вздовж стіни; якщо в одній кімнаті на одній стіні розташовано кілька вікон, то повністю сформований ламінарний потік може й не встановитися до того, як повітря досягне решіток зворотнього повітря.

Вбудовані в стіну вікна забезпечують неперервну поверхню стіни між ними. Вікна, встановлені в чистих кімнатах Huaao, мають таке саме оздоблення поверхні, як і інші панелі чистої кімнати (алюмінієві рами з порошковим покриттям та гладке скло). Коефіцієнт тертя й шорсткість поверхні узгоджені для мінімізації порушень потоку. Нарешті, якщо чиста кімната дуже довга й вузька, а FFU встановлені по всьому стелі, ефективність видалення частинок максимізується завдяки використанню вбудованих у стіну вікон, що сприяє ефекту ламінарного потоку, який може формуватися по всій чистій кімнаті й підтримуватися як на стороні подачі, так і на стороні повернення повітря в FFU.

4. Сумісність з високими показниками кратності повітрообміну

Типова швидкість обміну повітря в чистій кімнаті лікарні становить 20–300 обмінів повітря на годину (ACH). Зазвичай операційна залa працює при 20–25 ACH, а типова фармацевтична чиста кімната — при 50–150 ACH. При високих швидкостях повітря навіть невеликі нерівності на поверхні спричиняють турбулентний ефект. Великі вихори можуть утворюватися при 100 ACH у разі наявності невеликого виступу (рама вікна, що виступає на 5 мм). Вікна, які використовувалися для тестування компанією Huaao, встановлені заподлиць і випробувані при швидкості повітря до 1,0 м/с (що відповідає приблизно 200 ACH у приміщенні з висотою стелі 3 метри).

Термоанемометри з нагріваючим дротом використовуються для демонстрації того, що інтенсивність турбулентності у западинному профілі не збільшується порівняно з твердою стінкою. Западинний профіль був підтверджений за допомогою картування швидкості за допомогою термоанемометрів з нагріваючим дротом і продемонстровано, що він не призводить до вимірюваного збільшення інтенсивності турбулентності порівняно з твердою стінкою. Якщо існуючі віконні отвори потрібно використати повторно під час ремонту, віконні блоки Huaao можна використати для встановлення вікна з абсолютно гладкою (100 %) внутрішньою поверхнею отвору.

Резюме

Чотири методи, за допомогою яких вмонтовані у стіну вікна для чистих приміщень зменшують турбулентність: усунення виступаючих рам, забезпечення безшовного переходу між склом і рамою, рівна поверхня стіни для ламінарного потоку повітря та сумісність з високими швидкостями обміну повітря. Вмонтовані вікна виробляє національне підприємство високих технологій Huaao Clean Technology Group, що має шість заводів загальною площею 250 000 м², 800 кваліфікованих техніків і річний обсяг бізнесу в 1 млрд юанів. Ми є постачальником сендвіч-панелей для чистих приміщень, дверей і вікон, алюмінієвих профілів, ПВХ-підлог, обладнання для очищення повітря, безтіньових ламп і вентиляційних клапанів. Зв’яжіться з Huaao вже сьогодні, щоб дізнатися, як покращити контроль над турбулентністю за допомогою вікон у вашому проекті реконструкції чистого приміщення.