1. Analisi delle caratteristiche delle camere bianche alte
(1). Le camere bianche alte hanno le loro caratteristiche intrinseche. In generale, le camere bianche alte sono utilizzate principalmente nel processo di post-produzione e sono generalmente utilizzate per l'assemblaggio di grandi apparecchiature. Non richiedono un'elevata pulizia e la precisione del controllo della temperatura e dell'umidità non è elevata. L'apparecchiatura non genera molto calore durante il processo di produzione e vi è un numero relativamente ridotto di persone.
(2). Le camere bianche alte hanno solitamente grandi strutture a telaio e spesso utilizzano materiali leggeri. La piastra superiore in genere non è in grado di sopportare un carico elevato.
(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 parte considerevole. Secondo i dati forniti dalla letteratura, la generazione di polvere quando una persona è ferma è di 10⁵ particelle/(min·persona), mentre la generazione di polvere quando una persona è in movimento è calcolata come 5 volte quella quando è ferma. Per le camere bianche di altezza normale, la generazione di polvere superficiale è calcolata considerando che la generazione di polvere superficiale di 8 m² del pavimento è equivalente alla generazione di polvere di una persona a riposo. Per le camere bianche alte, il carico di purificazione è maggiore nell'area inferiore di attività del personale e minore nell'area superiore. Allo stesso tempo, a causa delle caratteristiche del progetto, è necessario adottare un adeguato fattore di 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 del pavimento, che è equivalente alla generazione di polvere di una persona a riposo. Questo progetto è stato calcolato ipotizzando 20 persone al lavoro per turno, e la produzione di polvere da parte del personale rappresenta solo il 20% della produzione totale di polvere, mentre in una camera bianca generica la produzione di polvere da parte del personale rappresenta circa il 90% della produzione totale di polvere.
2. Decorazione di ambienti puliti in officine di grandi dimensioni
La decorazione delle camere bianche comprende generalmente pavimenti, pannelli a parete, soffitti e i relativi impianti di climatizzazione, illuminazione, protezione antincendio, approvvigionamento idrico e drenaggio, nonché altri elementi correlati. In base ai requisiti, l'involucro edilizio e la decorazione interna delle camere bianche devono essere realizzati con materiali che garantiscano una buona tenuta all'aria e una minima deformazione in caso di variazioni di temperatura e umidità. La decorazione di pareti e soffitti nelle camere bianche deve soddisfare i seguenti requisiti:
(1). Le superfici delle pareti e dei soffitti delle camere bianche devono essere piane, lisce, prive di polvere, prive di riflessi, facili da spolverare e con meno superfici irregolari.
(2). Le camere bianche non dovrebbero utilizzare pareti in muratura e pareti intonacate. Quando è necessario utilizzarle, si dovrebbe eseguire un lavoro a secco e utilizzare standard di intonacatura di alta qualità. Dopo l'intonacatura delle pareti, la superficie della vernice dovrebbe essere verniciata e dovrebbe essere selezionata una vernice ignifuga, anti-crepa, lavabile, liscia e che non assorba facilmente acqua, non si deteriori e non ammuffi. In generale, per la decorazione delle camere bianche si scelgono principalmente pannelli a parete in metallo verniciato a polvere come materiali di decorazione degli interni. Tuttavia, per gli stabilimenti di grandi dimensioni, a causa dell'elevata altezza del pavimento, l'installazione di pareti divisorie in pannelli metallici è più difficile, con scarsa resistenza, costi elevati e incapacità di sopportare il peso. Questo progetto ha analizzato le caratteristiche di generazione di polvere nelle camere bianche in grandi stabilimenti e i requisiti di pulizia degli ambienti. Non sono stati adottati i metodi convenzionali di decorazione degli interni con pannelli metallici. È stato applicato un rivestimento epossidico sulle pareti originali in muratura. Non è stato installato alcun controsoffitto nell'intero spazio per aumentare lo spazio utilizzabile.
3. Organizzazione del flusso d'aria in camere bianche di grandi dimensioni
Secondo la letteratura, per le camere bianche di grandi dimensioni, l'utilizzo di un sistema di climatizzazione specifico può ridurre significativamente il volume totale di aria immessa. Con la riduzione del volume d'aria, diventa particolarmente importante adottare un'organizzazione razionale del flusso d'aria per ottenere un migliore effetto di climatizzazione. È necessario garantire l'uniformità del sistema di immissione e ricircolo dell'aria, ridurre i vortici e le turbolenze del flusso d'aria nell'area di lavoro pulita e migliorare le caratteristiche di diffusione del flusso d'aria immesso per sfruttare appieno l'effetto di diluizione. Nelle officine bianche di grandi dimensioni con requisiti di pulizia di classe 10.000 o 100.000, si può citare il concetto di progettazione di spazi ampi e alti per la climatizzazione del comfort, come l'utilizzo di ugelli in grandi ambienti quali aeroporti e padiglioni fieristici. Utilizzando ugelli e l'immissione d'aria laterale, il flusso d'aria può essere diffuso su lunghe distanze. L'immissione d'aria tramite ugelli è un metodo che sfrutta getti ad alta velocità emessi dagli ugelli stessi. Viene utilizzato principalmente per la climatizzazione di ambienti con soffitti alti, come camere bianche o spazi pubblici. Il sistema di aerazione è a flusso laterale, con ugelli e bocchette di ripresa dell'aria posizionati sullo stesso lato. L'aria viene espulsa in modo concentrato da diversi ugelli disposti nello spazio, con una velocità e un volume maggiori. Dopo una certa distanza, il getto d'aria ritorna nella zona di riflusso, raggiungendo l'intera area da climatizzare. Successivamente, la bocchetta di ripresa dell'aria, situata nella parte inferiore, la convoglia nuovamente all'unità di climatizzazione. Le sue caratteristiche principali sono l'elevata velocità di immissione dell'aria e la lunga gittata. Il getto d'aria favorisce una forte miscelazione dell'aria interna; la velocità diminuisce gradualmente, creando un ampio vortice che uniforma la temperatura e la velocità dell'aria nell'ambiente climatizzato.
4. Esempio di progettazione ingegneristica
Un'officina alta e pulita (40 m di lunghezza, 30 m di larghezza, 12 m di altezza) richiede un'area di lavoro pulita al di sotto dei 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 metri e priva di soffitto, il metodo convenzionale di alimentazione dell'aria per officine pulite non è sufficiente a soddisfare i requisiti di utilizzo. Pertanto, è stato adottato un sistema di alimentazione dell'aria a ugelli a strati per garantire la temperatura, l'umidità e la pulizia dell'area di lavoro pulita (al di sotto dei 5 metri). I dispositivi di immissione dell'aria tramite ugelli sono disposti uniformemente sulla parete laterale, mentre i dispositivi di ripresa dell'aria con uno strato di smorzamento sono disposti uniformemente a un'altezza di 0,25 metri dal pavimento nella parte inferiore della parete laterale dell'officina, creando un flusso d'aria organizzato in cui l'aria ritorna dall'ugello all'area di lavoro e ritorna dal lato concentrato. Allo stesso tempo, per evitare che l'aria nell'area di lavoro non pulita al di sopra dei 5 m formi una zona morta in termini di pulizia, temperatura e umidità, per ridurre l'impatto delle radiazioni di freddo e calore provenienti dal soffitto esterno sull'area di lavoro e per espellere tempestivamente le particelle di polvere generate dalla gru superiore durante il funzionamento, e per sfruttare appieno l'aria pulita diffusa a oltre 5 m, è stata disposta una fila di piccole bocchette di ripresa dell'aria nell'area di condizionamento dell'aria non pulita, formando un piccolo sistema di ricircolo dell'aria, che può ridurre notevolmente l'inquinamento dell'area non pulita superiore verso l'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 un'adeguata estrazione per l'area non pulita superiore, con una frequenza di ventilazione inferiore a 4 h⁻¹. In realtà, la frequenza di ventilazione media dell'intero impianto è di 10 h⁻¹. In questo modo, rispetto alla climatizzazione dell'intero ambiente con aria pulita, il metodo di immissione dell'aria pulita tramite bocchette a strati non solo garantisce una migliore 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 la climatizzazione di una camera bianca è molto maggiore rispetto a quella della climatizzazione generale. Pertanto, sfruttare appieno l'elevato volume d'aria disponibile per la climatizzazione di una camera bianca e ridurre la differenza di temperatura dell'aria di mandata non solo consente di risparmiare capacità e costi operativi, ma contribuisce anche a garantire una maggiore precisione nella climatizzazione dell'area climatizzata della camera bianca. La differenza di temperatura dell'aria di mandata calcolata in questo progetto è ts = 6℃.
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 ricircolo dell'aria. Allo stesso tempo, è necessario considerare i requisiti di rumorosità. La velocità di alimentazione dell'aria in 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 il flusso d'aria di alimentazione dell'ugello. Il diametro dell'ugello è di 0,36 m. Secondo la letteratura, il numero di Archimede è calcolato pari a 0,0035. La velocità di alimentazione dell'aria dell'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 ricircolo 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 alimentazione è elevato e la differenza di temperatura dell'aria di alimentazione è piccola, è quasi identico a quello di un getto isotermico, quindi la lunghezza del getto è facile da garantire. In base al numero di Archimede, si può calcolare la gittata relativa x/ds = 37 m, che può soddisfare il requisito di sovrapposizione di 15 m del flusso d'aria di alimentazione sul lato opposto.
(3). Trattamento delle condizioni di condizionamento dell'aria
Considerando le caratteristiche di elevato volume d'aria di mandata e ridotta differenza di temperatura dell'aria di mandata nella progettazione di camere bianche, si sfrutta appieno l'aria di ricircolo, eliminando l'aria di ricircolo primaria nel metodo di trattamento dell'aria condizionata estiva. Si adotta la massima percentuale di aria di ricircolo secondaria, e l'aria fresca viene trattata una sola volta e poi miscelata con una grande quantità di aria di ricircolo secondaria, eliminando così il riscaldamento e riducendo la capacità e il consumo energetico dell'apparecchiatura.
(4). Risultati delle misurazioni ingegneristiche
Al termine del progetto, è stata condotta una prova ingegneristica completa. Nell'intero impianto sono stati predisposti 20 punti di misurazione orizzontali e verticali. Il campo di velocità, il campo di temperatura, la pulizia, la rumorosità, ecc. dell'impianto pulito sono stati testati in condizioni statiche e i risultati delle misurazioni effettive sono stati relativamente buoni. I risultati misurati nelle condizioni operative di progetto sono i seguenti:
La velocità media del flusso d'aria all'uscita è di 3,0~4,3 m/s, mentre la velocità nel punto di confluenza 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 il suo livello di pulizia è stato misurato e risulta essere di classe 10.000, soddisfacendo pienamente i requisiti di progettazione.
Il livello di rumore interno di tipo A è di 56 dB all'uscita dell'aria di ripresa, mentre nelle altre aree di lavoro i valori sono tutti inferiori a 54 dB.
5. Conclusion
(1). Per le camere bianche alte con requisiti non molto elevati, si può adottare una decorazione semplificata per soddisfare sia i requisiti di utilizzo che i requisiti di pulizia.
(2). Per le camere bianche alte che richiedono 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 uscite di ritorno dell'aria a striscia è installata nella zona di lavoro non pulita superiore 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 quella di una camera bianca generale. In condizioni normali di produzione di polvere, si può affermare che il carico di purificazione dell'unità di spazio è molto inferiore a quello di una camera bianca bassa generale. 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. La ricerca e l'analisi mostrano che per le camere bianche alte, la frequenza di ventilazione varia a causa delle diverse altezze dell'area pulita. In generale, il 30%~80% della frequenza di ventilazione raccomandata dalla norma nazionale può soddisfare i requisiti di purificazione.
Data di pubblicazione: 18 febbraio 2025