تاسیسات نوین | دوره آموزش و طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان شامل نرم افزار تاسیسات، کتابهای تاسیسات و مقالات آموزشی هر هوایی که وارد منطقه کنترل‌شده (کلین روم) می‌شود، باید فیلتر شود. فیلتراسیون در کلین روم شامل جداسازی “ذرات” از جریان‌های هوا است. روش‌های حذف این ذرات تقریباً به اندازه طیف اندازه‌های مختلف ذراتی که تولید می‌شوند، متنوع هستند. درک تکنیک‌های جداسازی نیاز به تعریف دقیق از “ذرات” دارد. زمانی که ذرات بسیار کوچک می‌شوند، رفتارشان بیشتر شبیه مولکول‌های فاز گازی می‌شود تا ذرات جامد. تشخیص اینکه چنین ذرات کوچکی در واقع در هوا معلق هستند (ذرات) یا در آن منتشر شده‌اند (گاز یا بخار) دشوار است.
حد پایینی که در آن ذرات به‌عنوان ذرات واقعی رفتار می‌کنند، حدود 0.01 میکرون است. نظریه‌های معمول جداسازی برای ذراتی که اندازه‌شان کمتر از این مقدار است، اعمال نمی‌شود و حذف آنها از هوا به تکنیک‌هایی نیاز دارد که معمولاً برای مواد گازی استفاده می‌شود. ذراتی با اندازه بالاتر از 0.01 میکرون معمولاً قابل فیلتراسیون هستند.
چه مواردی سیستم‌های HVAC در کلین روم را از سیستم‌های دیگر متمایز می‌کند؟
طراحی اتاق تمیز بسیار فراتر از کنترل معمولی دما و رطوبت است. هوای ساختمان اداری معمولی حاوی 500،000 تا 1،000،000 ذره (0.5 میکرون یا بزرگتر) در هر فوت مکعب هوا است. اتاق تمیز کلاس 100 طوری طراحی شده است که هرگز بیش از 100 ذره (0.5 میکرون یا بزرگتر) در هر فوت مکعب هوا را وارد نکند. اتاق‌های تمیز کلاس 1000 و کلاس 10،000 به ترتیب برای محدود کردن ذرات به 1000 و 10،000 طراحی شده‌اند. یک اتاق تمیز از نظر موارد زیر با یک فضای تهویه مطبوع معمولی متفاوت است.
- افزایش هوای رفت: در حالی که تهویه مطبوع معمولی نیاز به حدود 2 تا 10 بار تعویض هوا در ساعت دارد، یک کلین روم معمولی معمولاً به 20 تا 60 بار تعویض هوا نیاز دارد و برای تمیزی مطلق می‌تواند تا 600 بار نیز افزایش یابد. این حجم زیاد هوا عمدتاً برای جلوگیری از ته‌نشین شدن ذرات و کاهش غلظت آلودگی تولید شده در اتاق به سطح قابل قبول فراهم می‌شود.
- فیلترهای با کارایی بالا: استفاده از فیلترهای هوای ذرات با کارایی بالا (HEPA) که راندمان فیلتراسیون 99.97 درصد تا اندازه 0.3 میکرون را دارند، یکی دیگر از ویژگی‌های متمایز کلین روم‌ها است. این فیلترها در کلین روم‌های سخت‌گیرانه معمولاً در انتهای ترمینال نصب می‌شوند و در بیشتر موارد تمام سقف را پوشش می‌دهند.
- فشار مثبت و منفی: کلین روم نسبت به مناطق مجاور دارای فشار مثبت (0.05 اینچ ستون آب) است. این کار با تأمین هوای بیشتر و تخلیه هوای کمتری از اتاق نسبت به هوای تأمین شده انجام می‌شود.
طراحی کلین روم‌ها شامل جزئیات بیشتری در زمینه تکنولوژی تجهیزات، نوع فیلتراسیون، راندمان، توزیع جریان هوا، میزان فشار، افزونگی، مسائل مربوط به نویز، صرفه‌جویی در انرژی و موارد دیگر می‌شود.
فیلتراسیون در کلین روم
تمام هوایی که وارد کلین روم می‌شود باید توسط یک یا چند فیلتر تصفیه شود. فیلترهای هوای ذرات با کارایی بالا (HEPA) و فیلترهای نفوذ فوق‌العاده کم (ULPA) رایج‌ترین فیلترهایی هستند که در کاربردهای کلین روم استفاده می‌شوند.
فیلترهای هوا از مواد فیلتری (مدیا)، درزگیرها، قاب و گاهی محافظ سطح ویا واشر تشکیل شده‌اند.
- مدیا: مدیا ماده‌ای است که عمل فیلتراسیون را انجام می‌دهد. انواع رایج مدیا شامل الیاف شیشه‌ای، الیاف مصنوعی، الیاف غیربافته و PTFE (پلی‌تترافلوئورواتیلن) می‌باشد. فیلترهای با کارایی بالا از مدیای الیاف شیشه‌ای زیرمیکرونی که در یک قاب آلومینیومی قرار دارد، استفاده می‌کنند. این نوع مدیا به دلیل توانایی بالا در جداسازی ذرات ریز، برای کاربردهایی که نیاز به پاکیزگی شدید دارند، بسیار مناسب است.
- درزگیر: درزگیر ماده‌ای چسبنده است که برای ایجاد یک مهر و موم غیرقابل نفوذ بین مدیای فیلتر و قاب استفاده می‌شود تا از نشت هوا جلوگیری کند.
- قاب: قاب بخشی است که مدیای فیلتر در آن قرار می‌گیرد. این قاب می‌تواند از مواد مختلفی مانند آلومینیوم، فولاد ضدزنگ، پلاستیک یا چوب ساخته شود.
- محافظ سطح: یک توری یا صفحه‌ای است که به فیلتر متصل می‌شود تا مدیای فیلتر را در هنگام جابجایی و نصب محافظت کند.
- واشر: واشر ماده‌ای شبیه به لاستیک یا اسفنج است که برای جلوگیری از نشت هوا بین فیلتر و محفظه آن استفاده می‌شود. واشر با فشرده‌سازی بین دو سطح باعث ایجاد آب‌بندی می‌شود.
هوا از سمت بالادست وارد فیلتر می‌شود. سپس از طریق مدیای فیلتر عبور کرده و آلاینده‌ها از هوا جدا می‌شوند، و هوای تمیز از سمت پایین‌دست خارج می‌شود. میزان تمیزی هوای خروجی از سمت پایین‌دست به کارایی فیلتر بستگی دارد.
اصول فیلتراسیون در کلین روم
فیلتراسیون ذرات به چهار اصل اصلی متکی است: (1) برخورد اینرسی، (2) تداخل، (3) پخش، و (4) جذب الکترواستاتیک. سه مورد اول از این مکانیسم‌ها عمدتاً به فیلترهای مکانیکی مربوط می‌شوند و تحت تأثیر اندازه ذرات قرار دارند.
- برخورد اینرسی: این پدیده زمانی رخ می‌دهد که ذره‌ای که در جریان هوا حرکت می‌کند به دلیل اینرسی خود از جریان هوا منحرف شده و با یک الیاف برخورد کند. به‌طور کلی، فیلترهای برخورد اینرسی فقط می‌توانند به‌طور رضایت‌بخشی ذراتی با اندازه بالای 10 میکرون را جمع‌آوری کنند و بنابراین فقط به‌عنوان پیش‌فیلتر در سیستم‌های فیلتراسیون چندمرحله‌ای استفاده می‌شوند. هر چه سرعت جریان هوا بالاتر باشد، انرژی بیشتری به ذرات منتقل می‌شود و اثر بخشی اصل برخورد اینرسی افزایش می‌یابد.
- تداخل: این پدیده زمانی رخ می‌دهد که یک ذره بزرگ به دلیل اندازه‌اش با الیافی که جریان هوا از آن عبور می‌کند، برخورد کند. در این روش، ذرات به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند جریان هوا را دنبال کنند. این ذرات با الیاف، تماس پیدا کرده و به دلیل وجود یک پیوند مولکولی ضعیف به نام “نیروهای وندروالس به الیاف “چسبیده” باقی می‌مانند.
- پخش شدن: پخش زمانی رخ می‌دهد که حرکت تصادفی یک ذره باعث تماس آن ذره با یک الیاف می‌شود. پخش با ذرات بسیار کوچک کار می‌کند و در فیلترهای HEPA و ULPA مؤثر است. این ذرات آن‌قدر کوچک هستند که به صورت تصادفی حرکت کرده و حالت ارتعاشی به خود می‌گیرند. به خاطر این حالت ارتعاش، ذرات شانس خوبی برای تماس با الیاف دارند. هر چه اندازه ذره کوچکتر باشد، این اثر قوی‌تر است. برای ذرات بزرگتر از یک میکرون، این مکانیزم فیلتراسیون عملاً تأثیری ندارد.
در لیست فوق، مهم‌ترین حوزه‌ها بین تداخل و پخش قرار دارند. برخورد اینرسی برای جمع‌آوری ذرات بزرگتر از 1 میکرون هستند و پخش برای ذرات کوچکتر از 1 میکرون غالب است.
4) جذب الکترواستاتیک: چهارمین مکانیزم، نقش بسیار جزئی در فیلتراسیون مکانیکی ایفا می‌کند. اگر یک ذره دارای بار الکتریکی از یک میدان الکترواستاتیک عبور کند، به یک جسم دارای بار مخالف جذب می‌شود. چنین باری می‌تواند به ذرات در یک جریان هوا انتقال یابد، به شکلی مشابه باری که در حین شانه کردن مو یا راه رفتن روی یک فرش ایجاد می‌شود.
فیلترهای هوای الکترواستاتیک معمولاً از رشته‌های پلی‌استر یا پلی‌پروپیلن ساخته شده‌اند که به طور فرضی هنگام عبور هوا از آنها بارگذاری می‌شوند. خواه بار ذرات از طریق اعمال انرژی به یک جریان هوای کثیف القا شود یا به‌طور طبیعی ایجاد شود، می‌تواند ابزارهای ارزشمندی برای افزایش کارایی پاکسازی هوا باشد.