Окрасочные камеры избыточного давления (Чистые комнаты)

Главная \ Окрасочные камеры избыточного давления (Чистые комнаты)

Что такое чистая комната

Некоторые виды современного производства требуют, чтобы технологический процесс происходил в условиях максимальной чистоты, так как даже одна пылинка, осевшая на еще неготовый продукт, может испортить его. Здесь нужна так называемая чистая комната – это специальное помещение, оснащенное ультрасовременным оборудованием для очистки воздуха. Только благодаря существованию таких «комнат» мы сегодня можем купить многие товары, которые используем в обыденной жизни. Задачей номер один является обеспечение регулирования количества взвешенных частиц в единице объема воздуха и поддержание особых условий. Этим помещениям присваивают специальный класс чистоты, определяющийся, в основном, концентрацией частиц по существующим стандартам.

Таблица 1 - классы чистоты согласно стандартам 209D и 209Е

Класс

Концентрация взвешенных частиц

> 0,1 мкм

> 0,2 мкм

> 0,3 мкм

> 0,5 мкм

> 5 мкм

209Е

209D

м3

куб.фут

м3

куб.фут

м3

куб.фут

м3

куб.фут

м3

куб.фут

M1

 

350

9.91

75.7

2.14

30.9

0.875

10.0

0.283

-

-

M1.5

1

1240

35.0

265

7.50

106

3.00

35.3

1.00

-

-

M2

 

3500

99.1

757

21.4

309

8.75

100

2.83

-

-

M2.5

10

12400

350

2650

75.0

1060

30.0

353

10.0

-

-

МЗ

 

35000

991

7570

214

3090

87.5

1000

28.3

-

-

М3.5

100

-

-

26 500

750

10 600

300

3530

100

-

-

М4

 

-

-

75 700

2 140

30 900

875

10000

283

-

-

М4.5

1000

-

-

-

-

-

-

35300

1000

247

7

Очень часто используется американский стандарт 209, определяющий требования к чистым помещениям и рабочим станциям по контролю окружающей среды. В 1988 и 1992 году этот документ был несколько изменен, поэтому сейчас применяют его последние версии. По нормам 209 D определяют класс, рассчитывая количество взвешенных в каждом кубометре воздуха частиц диаметром не меньше 0,5 микрон, в варианте 209 Е – логарифмом концентрации тех же частиц.

Также есть стандарты, действующие в отдельных странах. Например, Великобритания использует BS5295, во Франции действует AFNOR X44101, а в Германии руководствуются документом VD 1.2083. Кроме того, действует ISO 14644-1. Это международный стандарт, также описывающий классификацию чистоты воздуха. Здесь определены девять категорий. Уровень чистоты воздуха иногда характеризуют, упоминая режим очистки, который бывает жестким, средним, а также умеренным.

Таблица 2 - взаимосвязь между стандартами на чистые помещения

Страна и стандарт

США,209D

США, 209E

Великобритания, BS5295

Австралия, AS 1386

Франция, AFNOR X44101

Германия, VD 1.2083

ISO 14644-1

Категория

Дата издания

1988

1992

1989

1989

1972

1990

1997

 

 

1

M1.5

С

0.035

-

1

3

Жесткий

10

M2.5

D

0.35

-

2

4

Жесткий

100

M3.5

E или F

3.5

4000

3

5

Жесткий Средний

1000

M4.5

G или H

35

-

4

6

Средний

10000

M5.5

J

350

400000

5

7

Средний

100000

M6.5

К

3500

4000000

6

8

Умеренный

В специальной комнате, которая по стандартам считается «чистой», концентрация частиц не должна превышать 100 ед. на один кубический фут или 2-4 ед. на литр. Для того чтобы понять, насколько жестким является это требование, отметим, что каждый человек ежеминутно «выбрасывает» в окружающее пространство примерно полтора миллиона микрочастиц со своей одежды и волос. Поэтому заходить в «чистое» помещение можно только в спецодежде, а персоналу, работающему здесь, запрещено пользоваться косметикой, носить бороду, курить. Кстати, курящий человек, например, «разбрасывает» вокруг себя в 1,5 раза больше микрочастиц, чем тот, который не курит.

Конструкция чистой комнаты

Конструкция такого помещения как чистая комната составлена из двух основных компонентов. Здесь оборудована рабочая зона и установлена система для тщательной очистки воздуха, где также осуществляется кондиционирование. И стены, и пол этой комнаты сделаны из особых материалов, которые не выделяют пыль и не собирают ее на себе. Рабочая зона разделена на две камеры, объединенные в одном блоке, которые служат для защиты от попадания внутрь пыли. Общая площадь такого блока – пять квадратных метров. Он находится внутри обдувочного шлюза, где предварительно очищается воздух, а одежду сотрудников обдувают при входе. Чистое помещение не может примыкать к наружным стенам здания, а должно быть отделено от них специальным коридором. Такое требование выдвинуто для того, чтобы внутри до минимума уменьшить уровень вибраций и шума.

1img_6
Рис. 1 – Рабочая зона чистой комнаты

Фильтры для очистки воздуха, как правило, устанавливают в плоскости потолка. Их можно монтировать одной группой, подсоединяя к единому модулю системы притока воздуха, или же по отдельности, но тогда придется к каждому фильтру подводить свой воздуховод. Соединения должны быть герметичными, чтобы избежать попадания неочищенного воздуха в помещение.

1img_7 1img_8
Рис. 2 и рис. 3 – Внешний вид чистой комнаты

Фильтры могут быть сменными или устанавливаться в одном блоке с вентилятором. В последнем случае, после того как закончится срок эксплуатации фильтра, придется менять целый блок. Использование электродвигателей, рассчитанных на разное напряжение, позволяет применять различные схемы электроснабжения. В сложных системах предусмотрена возможность регулировать каждый блок по отдельности, регистрировать потребление электроэнергии, а также получать сигналы о возникающих поломках и другую информацию.

В классе 100 чистого помещения предусмотрена установка четырех фильтров тонкой очистки воздуха, которые обычно объединяются в двух фильтр-вентиляторных блока. Такие установки позволяют удалять минимум 99,9% взвешенных частиц диаметром от половины микрона. Самые эффективные фильтры позволяют производить очистку на 99,999%, однако они очень дорогие, поэтому используются редко. В помещениях, где выпускают винчестеры, устанавливают фильтры, удаляющие 99,97% частиц диаметром от 0,3 мкм.

Фильтры, установленные в плоскости потолка, предотвращают скапливание пыли на стенках воздуховодов и других поверхностях по пути внутрь комнаты. Очищенный воздух движется от потолка вниз по направлению к полу и на высоте от 60 до 90 см выходит через настенные решетки и снова подается в систему очистки, проходит через фильтр в помещение. Для обеспечения более жесткого режима очистки удаление воздуха происходит через систему перфорации, установленную в плоскости пола. При этом происходит однонаправленное течение воздуха. Такие конструкции используются при производстве полупроводниковой продукции, и стоят они дорого.

Проходя через фильтр, воздух очищается настолько, что в нем практически не остается взвешенных частиц. Подача воздуха извне позволяет решить несколько важных задач. Прежде всего, так уменьшается количество пыли, возникающей в процессе производства и из-за пребывания людей внутри помещения. Также вентиляция позволяет «вынести» из комнаты загрязняющие частицы. Наконец, приточная система создает внутри небольшое избыточное давление около 10 Па. В результате при открывании дверей из обдувочного шлюза не попадает воздух, а значит, и частицы пыли. Отметим, что в самом обдувочном шлюзе также удерживается избыточное давление в 5 Па.

Система вентиляции и кондиционирования воздуха в чистой комнате

Если бы не была изобретена чистая комната, мы не смогли бы сегодня купить большинство современных гаджетов, производство составных частей для которых требует особых условий. В частности, здесь необходима специальная вентиляция, обеспечивающая глубокую очистку поступающего воздуха. Внутри помещения нужно поддерживать идеальную чистоту. Данная функция учитывается еще на этапе проектирования и планирования системы воздухообмена. Речь идет не только о фильтрации, но и о необходимости избежать образования отдельных зон, в которых воздух мог бы застаиваться, накапливая в себе взвешенные частички. Кроме того, воздушная масса должна проходить через систему кондиционирования, чтобы обеспечить установленную температуру и влажность. Избыточное давление внутри комнаты обеспечивается подачей дополнительного объема воздуха через кондиционер. Тепло от электрических двигателей и другого оборудования отводится независимо от сезона.

Через кондиционер проходит примерно 10% воздуха, занимающего объем помещения. Остальная часть рециркулируется. Однако без притока извне не обойтись, так как нужно компенсировать вытяжку и эксфильтрацию. Высокая стоимость оборудования объясняется необходимостью соблюдать жесткие нормы не только по чистоте, а также по влажности и температуре. По этой причине система вентиляции создана таким образом, чтобы отводить наружу как можно меньше обработанного воздуха.

В зависимости от текущих условий кондиционер нагревает или охлаждает взятый извне воздух, уменьшает или увеличивает его влажность. Та часть воздуха, которая циркулирует по кругу внутри, охлаждается, проходя через смесительно-распределительную камеру. В ней температуру снижают поверхностные теплообменники, после чего воздух направляется к вентиляторам системы рециркуляции.

Воздух «с улицы» проходит через фильтр грубой очистки и нагнетается в обдувочный шлюз. Там тоже работает кондиционер, обеспечивающий установленную температуру и влажность. При необходимости его можно выключить. В само чистое помещение воздух поступает через фильтры тонкой очистки, установленные в вентиляционных блоках, и через расположенные в плоскости потолка пылезащитные камеры. Иначе говоря, перед попаданием в комнату воздух очищается дважды. Защитить комнату от вибраций и шума позволяют специальные вибро- и звукопоглощающие устройства.

Структурная схема системы вентиляции и кондиционирования воздуха в чистой комнате компании представлена на рисунке 4.

1img_8

Рис.4 - Структурная схема системы вентиляции и кондиционирования воздуха

На этом рисунке красным цветом выделена подсистема вентиляции и кондиционирования рециркуляционного воздуха, синим - приточного наружного воздуха.

Внутри помещения дополнительно оборудована так называемая чистая зона. В ней находится рабочее место, окруженное воздухом, который прошел тонкую очистку. Здесь установлен рабочий стол с особой конструкцией, предусматривающей наличие автономной вентиляционной и осветительной системы. Здесь воздух очищается еще раз и можно проводить такие работы как восстановление информации со вскрытием камеры накопителя.

Чистое помещение соответствует требованиям класса чистоты 100, что подтверждается сертификатом. Ее рекомендуют использовать для работ по ремонту жестких дисков или восстановлению сменных носителей информации. Здесь можно производить любые операции, для которых требуется идеально чистый воздух. Замеры при помощи анализатора запыленности показали, что в этой комнате в одном литре воздуха содержится в среднем от трех до четырех частиц пыли размером от полмикрона и более. А в зоне «чистого места» этот показатель еще ниже – от двух до трех частиц на литр. Это практически идеальные условия для современного высокотехнологического производства.

up