RIFERIMENTO ALLA PROGETTAZIONE DI CAMERE BIANCHE ALTE

1. Analisi delle caratteristiche delle camere bianche alte

(1). Le camere bianche alte hanno caratteristiche intrinseche. In generale, le camere bianche alte vengono utilizzate principalmente nel processo di post-produzione e sono generalmente utilizzate per l'assemblaggio di apparecchiature di grandi dimensioni. Non richiedono un livello di pulizia elevato e la precisione del controllo di temperatura e umidità non è elevata. L'apparecchiatura non genera molto calore durante il processo di produzione e il personale impiegato è relativamente ridotto.

(2). Le camere bianche alte hanno solitamente strutture a telaio di grandi dimensioni e spesso utilizzano materiali leggeri. La piastra superiore generalmente non è in grado di sopportare carichi elevati.

(3). Generazione e distribuzione delle particelle di polvere. Per le camere bianche alte, la principale fonte di inquinamento è diversa da quella delle camere bianche generali. Oltre alla polvere generata da persone e attrezzature sportive, la polvere superficiale rappresenta una quota significativa. Secondo i dati forniti dalla letteratura, la generazione di polvere quando una persona è ferma è di 105 particelle/(min·persona), e la generazione di polvere quando una persona è in movimento è calcolata come 5 volte superiore a quella quando la persona è ferma. Per le camere bianche di altezza ordinaria, la generazione di polvere superficiale è calcolata come la generazione di polvere superficiale di 8 m² di terreno equivalente alla generazione di polvere di una persona a riposo. Per le camere bianche alte, il carico di purificazione è maggiore nell'area di attività del personale inferiore e minore nell'area superiore. Allo stesso tempo, a causa delle caratteristiche del progetto, è necessario adottare un fattore di sicurezza appropriato per la sicurezza e considerare l'inquinamento da polvere imprevisto. La generazione di polvere superficiale di questo progetto si basa sulla generazione di polvere superficiale di 6 m² di terreno, che è equivalente alla generazione di polvere di una persona a riposo. Questo progetto è calcolato sulla base di 20 persone che lavorano per turno e la produzione di polvere del personale rappresenta solo il 20% della produzione totale di polvere, mentre la produzione di polvere del personale in una camera bianca generale rappresenta circa il 90% della produzione totale di polvere.

2. Decorazione della camera bianca dei laboratori alti

La decorazione delle camere bianche generalmente include pavimenti, pannelli murali, soffitti e sistemi di condizionamento, illuminazione, protezione antincendio, approvvigionamento idrico e scarico e altri elementi correlati alle camere bianche. In base ai requisiti, l'involucro edilizio e la decorazione interna della camera bianca devono essere realizzati con materiali con buona tenuta all'aria e ridotte deformazioni al variare della temperatura e dell'umidità. La decorazione di pareti e soffitti nelle camere bianche deve soddisfare i seguenti requisiti:

(1). Le superfici delle pareti e dei soffitti nelle camere bianche devono essere piane, lisce, prive di polvere, prive di riflessi, facili da rimuovere e avere meno superfici irregolari.

(2). Le camere bianche non devono utilizzare pareti in muratura e pareti intonacate. Quando è necessario utilizzarle, è necessario eseguire lavori a secco e utilizzare intonaci di alta qualità. Dopo l'intonacatura delle pareti, la superficie verniciata deve essere verniciata e si deve scegliere una vernice ignifuga, priva di crepe, lavabile, liscia e che non assorba facilmente acqua, deterioramento e muffa. In generale, la decorazione delle camere bianche si basa principalmente sulla scelta di pannelli murali metallici verniciati a polvere come materiali di decorazione d'interni. Tuttavia, per gli stabilimenti di grandi dimensioni, a causa dell'elevata altezza del pavimento, l'installazione di pannelli murali metallici è più difficile, con scarsa resistenza, costi elevati e incapacità di sostenere il peso. Questo progetto ha analizzato le caratteristiche di generazione di polvere delle camere bianche in grandi stabilimenti e i requisiti di pulizia degli ambienti. Non sono stati adottati metodi convenzionali di decorazione d'interni con pannelli murali metallici. È stato applicato un rivestimento epossidico sulle pareti originali dell'ingegneria civile. Non è stato installato alcun controsoffitto nell'intero spazio per aumentare lo spazio utilizzabile.

3. Organizzazione del flusso d'aria nelle camere bianche alte

Secondo la letteratura, per le camere bianche alte, l'uso di un sistema di condizionamento dell'aria per camere bianche può ridurre notevolmente il volume totale di aria immessa dal sistema. Con la riduzione del volume d'aria, è particolarmente importante adottare un'organizzazione razionale del flusso d'aria per ottenere un migliore effetto di condizionamento dell'aria pulita. È necessario garantire l'uniformità del sistema di mandata e di ritorno dell'aria, ridurre il vortice e il vortice del flusso d'aria nell'area di lavoro pulita e migliorare le caratteristiche di diffusione del flusso d'aria di mandata per sfruttare appieno l'effetto di diluizione del flusso d'aria di mandata. Nelle officine alte e pulite con requisiti di pulizia di classe 10.000 o 100.000, si può citare il concetto di progettazione di spazi alti e ampi per il condizionamento dell'aria comfort, come l'uso di ugelli in spazi di grandi dimensioni come aeroporti e padiglioni fieristici. Utilizzando ugelli e alimentazione d'aria laterale, il flusso d'aria può essere diffuso su lunghe distanze. L'alimentazione d'aria tramite ugelli è un modo per ottenere l'alimentazione d'aria sfruttando i getti ad alta velocità soffiati dagli ugelli. Viene utilizzato principalmente in ambienti di climatizzazione in camere bianche alte o in edifici pubblici con pavimenti alti. L'ugello adotta un'alimentazione d'aria laterale e sia l'ugello che l'uscita dell'aria di ritorno sono disposti sullo stesso lato. L'aria viene espulsa in modo concentrato da diversi ugelli installati nello spazio a una velocità maggiore e con un volume d'aria maggiore. Il getto d'aria ritorna dopo una certa distanza, in modo che l'intera area climatizzata si trovi nell'area di riflusso, quindi l'uscita dell'aria di ritorno posta in basso la estrae nuovamente verso l'unità di climatizzazione. Le sue caratteristiche sono l'elevata velocità di immissione dell'aria e la lunga gittata. Il getto d'aria spinge l'aria interna a miscelarsi fortemente, la velocità diminuisce gradualmente e si forma un ampio flusso d'aria vorticoso all'interno, in modo che l'area climatizzata ottenga un campo di temperatura e un campo di velocità più uniformi.

4. Esempio di progettazione ingegneristica

Un'officina pulita alta (40 m di lunghezza, 30 m di larghezza, 12 m di altezza) richiede un'area di lavoro pulita inferiore a 5 m, con un livello di purificazione statico di 10.000 e dinamico di 100.000, temperatura tn = 22℃±3℃ e umidità relativa fn = 30%~60%.

(1). Determinazione dell'organizzazione del flusso d'aria e della frequenza di ventilazione

Considerate le caratteristiche di utilizzo di questa camera bianca alta, larga più di 30 m e priva di soffitto, il metodo convenzionale di erogazione dell'aria pulita per officina risulta difficile da soddisfare. Per garantire la temperatura, l'umidità e la pulizia dell'area di lavoro pulita (inferiore a 5 m), viene adottato il metodo di erogazione dell'aria a strati con ugelli. Il dispositivo di erogazione dell'aria a ugelli per il soffiaggio è disposto uniformemente sulla parete laterale, mentre il dispositivo di uscita dell'aria di ritorno con uno strato di smorzamento è disposto uniformemente a un'altezza di 0,25 m dal suolo, nella parte inferiore della parete laterale dell'officina, formando un sistema di organizzazione del flusso d'aria in cui l'area di lavoro ritorna dall'ugello e ritorna dal lato concentrato. Allo stesso tempo, per evitare che l'aria nell'area di lavoro non pulita sopra i 5 m formi una zona morta in termini di pulizia, temperatura e umidità, ridurre l'impatto delle radiazioni di freddo e calore dal soffitto esterno sull'area di lavoro e scaricare tempestivamente le particelle di polvere generate dalla gru superiore durante il funzionamento e sfruttare appieno l'aria pulita diffusa a più di 5 m, una fila di piccole prese d'aria di ritorno a strisce è disposta nell'area di condizionamento dell'aria non pulita, formando un piccolo sistema di ritorno dell'aria circolante, che può ridurre notevolmente l'inquinamento dell'area non pulita superiore nell'area di lavoro pulita inferiore.

In base al livello di pulizia e alle emissioni inquinanti, questo progetto adotta una frequenza di ventilazione di 16 h-1 per l'area climatizzata pulita al di sotto dei 6 m, e adotta un'estrazione adeguata per l'area non climatizzata superiore, con una frequenza di ventilazione inferiore a 4 h-1. Infatti, la frequenza di ventilazione media dell'intero impianto è di 10 h-1. In questo modo, rispetto al condizionamento dell'aria pulita dell'intero ambiente, il metodo di immissione dell'aria pulita a ugelli stratificati non solo garantisce meglio la frequenza di ventilazione dell'area climatizzata pulita e soddisfa l'organizzazione del flusso d'aria dell'impianto di grandi dimensioni, ma consente anche un notevole risparmio di volume d'aria, capacità di raffreddamento e potenza dei ventilatori del sistema.

(2). Calcolo dell'alimentazione dell'aria dell'ugello laterale

Differenza di temperatura dell'aria di mandata

La frequenza di ventilazione richiesta per il condizionamento dell'aria in camera bianca è molto maggiore rispetto a quella del condizionamento generale. Pertanto, sfruttare appieno l'ampio volume d'aria del condizionamento dell'aria in camera bianca e ridurre la differenza di temperatura dell'aria di mandata nel flusso d'aria di mandata può non solo far risparmiare capacità e costi operativi delle apparecchiature, ma anche contribuire a garantire la precisione del condizionamento dell'aria nell'area climatizzata della camera bianca. La differenza di temperatura dell'aria di mandata calcolata in questo progetto è ts = 6 °C.

La camera bianca ha una campata relativamente ampia, con una larghezza di 30 m. È necessario garantire i requisiti di sovrapposizione nell'area centrale e assicurarsi che l'area di lavoro del processo si trovi nell'area di ritorno dell'aria. Allo stesso tempo, è necessario considerare i requisiti di rumorosità. La velocità di alimentazione dell'aria di questo progetto è di 5 m/s, l'altezza di installazione dell'ugello è di 6 m e il flusso d'aria viene emesso dall'ugello in direzione orizzontale. Questo progetto ha calcolato la portata d'aria di alimentazione dell'ugello. Il diametro dell'ugello è di 0,36 m. Secondo la letteratura, il numero di Archimede è pari a 0,0035. La velocità di alimentazione dell'aria all'ugello è di 4,8 m/s, la velocità assiale all'estremità è di 0,8 m/s, la velocità media è di 0,4 m/s e la velocità media del flusso di ritorno è inferiore a 0,4 m/s, il che soddisfa i requisiti di utilizzo del processo.

Poiché il volume d'aria del flusso d'aria di mandata è elevato e la differenza di temperatura dell'aria di mandata è ridotta, è pressoché uguale a quella del getto isotermico, quindi la lunghezza del getto è facilmente garantita. In base al numero di Archimede, è possibile calcolare la portata relativa x/ds = 37 m, che soddisfa il requisito di una sovrapposizione di 15 m del flusso d'aria di mandata sul lato opposto.

(3). Trattamento delle condizioni dell'aria condizionata

Considerate le caratteristiche di un elevato volume d'aria di mandata e di una ridotta differenza di temperatura dell'aria di mandata nella progettazione di camere bianche, nel metodo di trattamento dell'aria condizionata estiva si sfrutta appieno l'aria di ritorno, eliminando l'aria di ritorno primaria. Si adotta la massima percentuale di aria di ritorno secondaria e l'aria fresca viene trattata una sola volta e poi miscelata con una grande quantità di aria di ritorno secondaria, eliminando così il riscaldamento e riducendo la capacità e il consumo energetico operativo dell'apparecchiatura.

(4). Risultati delle misurazioni ingegneristiche

Dopo il completamento di questo progetto, è stato eseguito un test ingegneristico completo. Sono stati installati complessivamente 20 punti di misura orizzontali e verticali nell'intero impianto. Il campo di velocità, il campo di temperatura, la pulizia, il rumore, ecc. dell'impianto pulito sono stati testati in condizioni statiche e i risultati effettivi delle misurazioni sono stati relativamente buoni. I risultati misurati nelle condizioni di lavoro di progetto sono i seguenti:

La velocità media del flusso d'aria all'uscita dell'aria è di 3,0~4,3 m/s, mentre la velocità all'incrocio dei due flussi d'aria opposti è di 0,3~0,45 m/s. La frequenza di ventilazione dell'area di lavoro pulita è garantita a 15 volte/ora e la sua pulizia è classificata nella classe 10.000, il che soddisfa ampiamente i requisiti di progettazione.

Il rumore interno di livello A è di 56 dB all'uscita dell'aria di ritorno, mentre nelle altre aree di lavoro è inferiore a 54 dB.

5. Conclusion

(1). Per le camere bianche alte con requisiti non molto elevati, è possibile adottare una decorazione semplificata per soddisfare sia i requisiti di utilizzo che quelli di pulizia.

(2). Per le camere bianche alte, in cui è richiesto solo che il livello di pulizia dell'area al di sotto di una certa altezza sia di classe 10.000 o 100.000, il metodo di alimentazione dell'aria tramite ugelli di condizionamento dell'aria a strati puliti è un metodo relativamente economico, pratico ed efficace.

(3). Per questo tipo di camere bianche alte, una fila di prese d'aria di ritorno a strisce è installata nell'area di lavoro superiore non pulita per rimuovere la polvere generata vicino alle rotaie della gru e ridurre l'impatto delle radiazioni di freddo e calore dal soffitto sull'area di lavoro, il che può garantire meglio la pulizia, la temperatura e l'umidità dell'area di lavoro.

(4). L'altezza di una camera bianca alta è più di 4 volte superiore a quella di una camera bianca generica. In normali condizioni di produzione di polvere, si può affermare che il carico di purificazione dello spazio unitario è molto inferiore a quello di una camera bianca generica bassa. Pertanto, da questa prospettiva, la frequenza di ventilazione può essere determinata come inferiore alla frequenza di ventilazione della camera bianca raccomandata dalla norma nazionale GB 73-84. Ricerche e analisi dimostrano che per le camere bianche alte, la frequenza di ventilazione varia a causa delle diverse altezze dell'area pulita. Generalmente, il 30%~80% della frequenza di ventilazione raccomandata dalla norma nazionale può soddisfare i requisiti di purificazione.