1. Analyse van de kenmerken van hoge cleanrooms
(1). Hoge cleanrooms hebben hun inherente kenmerken. Over het algemeen worden hoge cleanrooms voornamelijk gebruikt in het postproductieproces en worden ze doorgaans gebruikt voor de assemblage van grote apparatuur. Ze vereisen geen hoge mate van reinheid en de regelnauwkeurigheid van temperatuur en vochtigheid is niet hoog. De apparatuur genereert weinig warmte tijdens het productieproces en er zijn relatief weinig mensen nodig.
(2). Hoge cleanrooms hebben meestal grote frameconstructies en gebruiken vaak lichte materialen. De bovenplaat is over het algemeen niet bestand tegen een zware belasting.
(3). De productie en verspreiding van stofdeeltjes Voor hoge cleanrooms is de belangrijkste bron van vervuiling anders dan die van algemene cleanrooms. Naast stof dat wordt gegenereerd door mensen en sportuitrusting, is oppervlaktestof verantwoordelijk voor een groot deel. Volgens de gegevens uit de literatuur bedraagt de stofproductie wanneer een persoon stilstaat 105 deeltjes/(min·persoon), en wordt de stofproductie wanneer een persoon beweegt berekend als 5 keer zo hoog als wanneer de persoon stilstaat. Voor cleanrooms van normale hoogte wordt de oppervlaktestofproductie berekend als de oppervlaktestofproductie van 8 m2 van de grond gelijk is aan de stofproductie van een persoon in rust. Voor hoge cleanrooms is de reinigingsbelasting groter in het onderste gedeelte van het personeelsactiviteit en kleiner in het bovenste gedeelte. Tegelijkertijd is het, vanwege de kenmerken van het project, noodzakelijk om een passende veiligheidsfactor te nemen voor de veiligheid en rekening te houden met onvoorziene stofvervuiling. De oppervlaktestofproductie van dit project is gebaseerd op de oppervlaktestofproductie van 6 m2 van de grond, wat gelijk is aan de stofproductie van een persoon in rust. In dit project wordt uitgegaan van 20 personen die per dienst werken. De stofproductie van het personeel bedraagt slechts 20% van de totale stofproductie, terwijl de stofproductie van het personeel in een algemene cleanroom ongeveer 90% van de totale stofproductie bedraagt.
2. Schone kamerinrichting van hoge werkplaatsen
De decoratie van cleanrooms omvat doorgaans cleanroomvloeren, wandpanelen, plafonds, ondersteunende airconditioning, verlichting, brandbeveiliging, watertoevoer en -afvoer en andere elementen die verband houden met cleanrooms. Volgens de eisen moeten de gebouwschil en de binnenhuisdecoratie van de cleanroom gebruikmaken van materialen met een goede luchtdichtheid en minimale vervorming bij temperatuur- en vochtigheidsveranderingen. De decoratie van wanden en plafonds in cleanrooms moet aan de volgende eisen voldoen:
(1). De oppervlakken van muren en plafonds in cleanrooms moeten vlak, glad, stofvrij, niet-reflecterend en gemakkelijk te verwijderen stof zijn, en zo min mogelijk oneffenheden hebben.
(2). Cleanrooms mogen geen gemetselde en gepleisterde muren gebruiken. Indien nodig, moet droog werk worden uitgevoerd en moeten er hoge kwaliteitsnormen voor pleisterwerk worden gehanteerd. Na het pleisteren van de muren moet het verfoppervlak worden geverfd. Er moet verf worden gekozen die brandvertragend, scheurvrij, afwasbaar, glad en niet gemakkelijk water absorbeert, verslechtert en schimmelvorming tegengaat. Over het algemeen kiest men bij de decoratie van cleanrooms voornamelijk voor gepoedercoate metalen wandpanelen als interieurdecoratiemateriaal. Voor grote fabriekshallen is de installatie van metalen wandpanelen echter moeilijker vanwege de hoge vloerhoogte, met een slechte sterkte, hoge kosten en onvermogen om gewicht te dragen. Dit project analyseerde de stofontwikkelingskenmerken van cleanrooms in grote fabrieken en de eisen voor kamerreinheid. Conventionele methoden voor interieurdecoratie met metalen wandpanelen werden niet toegepast. Epoxycoating werd aangebracht op de oorspronkelijke civieltechnische muren. Er werd geen plafond in de hele ruimte geplaatst om de bruikbare ruimte te vergroten.
3. Luchtstroomorganisatie van hoge cleanrooms
Volgens de literatuur kan het gebruik van cleanroom-airconditioningsystemen voor hoge cleanrooms het totale luchttoevoervolume aanzienlijk verminderen. Bij een reductie van het luchtvolume is het met name belangrijk om een redelijke luchtstroomorganisatie te hanteren om een beter effect van schone airconditioning te verkrijgen. Het is noodzakelijk om de uniformiteit van het luchttoevoer- en retoursysteem te garanderen, wervelingen en wervelingen in de schone werkruimte te verminderen en de diffusie-eigenschappen van de luchttoevoer te verbeteren om het verdunningseffect van de luchttoevoer volledig te benutten. In hoge, schone werkplaatsen met reinheidseisen van klasse 10.000 of 100.000 kan het ontwerpconcept van hoge en grote ruimtes voor comfortairconditioning worden aangehaald, zoals het gebruik van nozzles in grote ruimtes zoals luchthavens en beurshallen. Door nozzles en zijluchttoevoer te gebruiken, kan de luchtstroom over een grote afstand worden verspreid. Nozzle-luchttoevoer is een manier om luchttoevoer te bereiken door te vertrouwen op hogesnelheidsstralen die uit de nozzles worden geblazen. Het wordt voornamelijk gebruikt in ruimtes met airconditioning in hoge cleanrooms of openbare gebouwen met hoge vloerhoogtes. De nozzle maakt gebruik van een zijdelingse luchttoevoer, en zowel de nozzle als de retourluchtuitlaat bevinden zich aan dezelfde zijde. De lucht wordt geconcentreerd uit verschillende nozzles in de ruimte geblazen met een hogere snelheid en een groter luchtvolume. De straalstroom stroomt na een bepaalde afstand terug, zodat de gehele geklimatiseerde ruimte zich in de reflowzone bevindt, waarna de retourluchtuitlaat aan de onderkant de lucht terugvoert naar de airconditioningunit. De kenmerken zijn een hoge luchttoevoersnelheid en een groot bereik. De straalstroom zorgt ervoor dat de binnenlucht sterk mengt, de snelheid neemt geleidelijk af en er ontstaat een grote wervelende luchtstroom binnen, waardoor de geklimatiseerde ruimte een gelijkmatiger temperatuur- en snelheidsveld krijgt.
4. Voorbeeld van een technisch ontwerp
Voor een hoge, schone werkplaats (40 m lang, 30 m breed, 12 m hoog) is een schone werkruimte nodig die lager is dan 5 m, met een reinigingsniveau van statisch 10.000 en dynamisch 100.000, temperatuur tn = 22℃±3℃ en relatieve vochtigheid fn = 30%~60%.
(1). Bepaling van de luchtstroomorganisatie en ventilatiefrequentie
Gezien de gebruikskenmerken van deze hoge cleanroom, die meer dan 30 m breed is en geen plafond heeft, is de conventionele luchttoevoermethode voor schone werkplaatsen moeilijk te voldoen aan de gebruikseisen. De luchttoevoermethode met gelaagde sproeiers wordt toegepast om de temperatuur, vochtigheid en reinheid van de schone werkruimte (onder 5 m) te waarborgen. De sproeier voor de luchttoevoer is gelijkmatig verdeeld over de zijwand en de retourluchtuitlaat met een dempingslaag is gelijkmatig verdeeld op een hoogte van 0,25 m vanaf de grond aan de onderkant van de zijwand van de werkplaats, waardoor een luchtstroom wordt gevormd waarbij de werkruimte terugstroomt van de sproeier en terugstroomt van de geconcentreerde zijde. Om tegelijkertijd te voorkomen dat de lucht in het niet-schone werkgebied boven 5 m een dode zone vormt in termen van reinheid, temperatuur en vochtigheid, de impact van koude- en warmtestraling van het plafond buiten op het werkgebied te verminderen en de stofdeeltjes die door de bovenste kraan worden gegenereerd tijdens bedrijf tijdig af te voeren, en volledig gebruik te maken van de schone lucht die over meer dan 5 m wordt verspreid, is een rij kleine strookretourluchtuitlaten aangebracht in het niet-schone airconditioninggebied, die een klein circulerend retourluchtsysteem vormen, dat de vervuiling van het bovenste niet-schone gebied naar het onderste schone werkgebied aanzienlijk kan verminderen.
Afhankelijk van de reinheidsgraad en de uitstoot van verontreinigende stoffen hanteert dit project een ventilatiefrequentie van 16 h-1 voor de schone, geklimatiseerde ruimte onder de 6 m, en een geschikte afzuiging voor de bovenste, niet-schone ruimte, met een ventilatiefrequentie van minder dan 4 h-1. De gemiddelde ventilatiefrequentie van de gehele installatie is 10 h-1. Vergeleken met de schone, geklimatiseerde ruimte garandeert de schone, gelaagde luchttoevoermethode met nozzles niet alleen beter de ventilatiefrequentie van de schone, geklimatiseerde ruimte en voldoet deze aan de luchtstroomorganisatie van de installatie met grote overspanningen, maar bespaart het ook aanzienlijk op het luchtvolume, de koelcapaciteit en het ventilatorvermogen van het systeem.
(2). Berekening van de luchttoevoer via de zijsproeier
Temperatuurverschil van de toevoerlucht
De ventilatiefrequentie die nodig is voor cleanroom-airconditioning is veel hoger dan die van algemene airconditioning. Door het grote luchtvolume van cleanroom-airconditioning optimaal te benutten en het temperatuurverschil van de toevoerluchtstroom te verkleinen, bespaart u niet alleen op de apparatuurcapaciteit en de bedrijfskosten, maar verbetert u ook de nauwkeurigheid van de airconditioning in de cleanroom-airconditioning. Het in dit project berekende temperatuurverschil van de toevoerlucht is ts = 6 °C.
De cleanroom heeft een relatief grote overspanning, met een breedte van 30 m. Het is noodzakelijk om te voldoen aan de overlappingsvereisten in het middengebied en ervoor te zorgen dat het proceswerkgebied zich in een retourluchtgebied bevindt. Tegelijkertijd moeten de geluidseisen in acht worden genomen. De luchttoevoersnelheid van dit project is 5 m/s, de installatiehoogte van de nozzle is 6 m en de luchtstroom wordt horizontaal uit de nozzle gestuurd. In dit project is de luchttoevoerstroom van de nozzle berekend. De diameter van de nozzle is 0,36 m. Volgens de literatuur is het Archimedesgetal berekend op 0,0035. De luchttoevoersnelheid van de nozzle is 4,8 m/s, de axiale snelheid aan het einde is 0,8 m/s, de gemiddelde snelheid is 0,4 m/s en de gemiddelde snelheid van de retourstroom is minder dan 0,4 m/s, wat voldoet aan de procesvereisten.
Omdat het luchtvolume van de toevoerluchtstroom groot is en het temperatuurverschil tussen de toevoerlucht klein, is deze vrijwel gelijk aan de isotherme straalstroom, waardoor de straallengte eenvoudig te garanderen is. Volgens het Archimedische getal kan het relatieve bereik x/ds = 37 m worden berekend, wat voldoet aan de eis van 15 m overlapping van de toevoerluchtstroom aan de andere kant.
(3). Behandeling van de airconditioningconditie
Gezien de kenmerken van een groot toevoerluchtvolume en een klein temperatuurverschil in cleanroomontwerp, wordt de retourlucht volledig benut en wordt de primaire retourlucht in de zomerse airconditioningbehandelingsmethode geëlimineerd. Het maximale aandeel secundaire retourlucht wordt benut en de verse lucht wordt slechts één keer behandeld en vervolgens gemengd met een grote hoeveelheid secundaire retourlucht. Dit elimineert naverwarming en verlaagt de capaciteit en het energieverbruik van de apparatuur.
(4). Technische meetresultaten
Na afronding van dit project werd een uitgebreide technische test uitgevoerd. In totaal werden 20 horizontale en verticale meetpunten in de gehele installatie geplaatst. Het snelheidsveld, temperatuurveld, de reinheid, het geluid, enz. van de schone installatie werden onder statische omstandigheden getest en de werkelijke meetresultaten waren relatief goed. De meetresultaten onder de ontwerpwerkomstandigheden zijn als volgt:
De gemiddelde snelheid van de luchtstroom bij de luchtuitlaat is 3,0 tot 4,3 m/s en de snelheid bij het knooppunt van de twee tegengestelde luchtstromen is 0,3 tot 0,45 m/s. De ventilatiefrequentie van de schone werkruimte is gegarandeerd 15 keer per uur en de reinheid wordt gemeten binnen klasse 10.000, wat ruimschoots voldoet aan de ontwerpeisen.
Het A-niveau binnenshuis bedraagt 56 dB bij de uitlaat van de retourlucht. In andere werkruimtes ligt het niveau allemaal onder de 54 dB.
5. Conclusie
(1). Voor hoge, schone ruimten met niet al te hoge eisen kan een vereenvoudigde decoratie worden toegepast om zowel aan de gebruikseisen als aan de eisen op het gebied van netheid te voldoen.
(2). Voor hoge schone ruimten waarbij alleen het reinheidsniveau van het gebied onder een bepaalde hoogte klasse 10.000 of 100.000 hoeft te zijn, is de luchttoevoermethode met schone, gelaagde airconditioningsproeiers een relatief economische, praktische en effectieve methode.
(3). Voor dit type hoge schone ruimten wordt in het bovenste, niet-schone werkgebied een rij strookvormige retourluchtuitlaten geplaatst om stof te verwijderen dat in de buurt van de kraanrails ontstaat en de impact van koude- en warmtestraling van het plafond op het werkgebied te verminderen, waardoor de netheid en de temperatuur en vochtigheid van het werkgebied beter kunnen worden gewaarborgd.
(4). De hoogte van een hoge cleanroom is meer dan vier keer zo hoog als die van een algemene cleanroom. Onder normale stofontwikkelingsomstandigheden is de reinigingsbelasting per eenheidsruimte veel lager dan die van een algemene lage cleanroom. Vanuit dit perspectief kan daarom worden vastgesteld dat de ventilatiefrequentie lager is dan de ventilatiefrequentie van de cleanroom die wordt aanbevolen door de nationale norm GB 73-84. Onderzoek en analyse tonen aan dat de ventilatiefrequentie voor hoge cleanrooms varieert afhankelijk van de verschillende hoogtes van de cleanroom. Over het algemeen kan 30% tot 80% van de door de nationale norm aanbevolen ventilatiefrequentie voldoen aan de reinigingseisen.
Plaatsingstijd: 18-02-2025