Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный поток в чистых помещениях Анемометр
Содержание
  1. Использование
  2. Особенности применения
  3. Резюме
  4. Ламинарно-потоковые шкафы с вертикальным потоком воздуха
  5. Признательность
  6. Особенности проектирования вентиляционных систем
  7. Популярные схемы вентиляции
  8. Монтаж вентиляционных систем
  9. Углубленное сравнение НЕРА и ULPA фильтров в боксах биологической безопасности Jan 03, 2019
  10. Скорость ламинарного потока
  11. Как проводится измерение ламинарности и скорости однонаправленного потока воздуха
  12. Результаты испытаний в зоне ламинарного потока
  13. Нормы воздухообмена в чистых помещениях
  14. Ламинарный (однонаправленный) поток воздуха
  15. ТехнологииПравить
  16. Как они работают
  17. Типы ламинаров
  18. Ламинарный или вытяжной шкаф?
  19. Обсуждение
  20. Разделение на классы
  21. КонструкцииПравить
  22. Фильтры для чистых помещений
  23. Особенности ламинарных шкафов, обзор моделей
  24. Воздушный поток в Чистых помещенияхПравить
  25. Устройство и применение ламинарных шкафов
  26. Токопроводящее покрытиеПравить

Использование

Ламинарные боксы подходят для различных исследований, особенно там, где требуется отдельная чистая окружающая среда для небольших предметов, например, чувствительных к частицам электронных устройств. В лаборатории ламинары обычно используются для специализированной работы. Шкафы могут быть адаптированы к конкретным требованиям лаборатории и также идеально подходят для общих лабораторных работ, особенно в медицинском, фармацевтическом, электронном и промышленном секторах.

  • Federal Standard 209E Cancellation – Institute of Environmental Sciences and Technology. web.archive.org (28 сентября 2011). Дата обращения: 3 апреля 2021.
  • Reinraumklassen: Übersicht der Grenzwerte nach ISO und GMP . www.bc-technology.de. Дата обращения: 3 апреля 2021.
  • Токопроводящие напольные покрытия : статья. Cln-lab. Дата обращения: 16 ноября 2022.

Особенности применения

Использовать лабораторное оборудование для микробиологических исследований можно строго в соответствие с установленными санитарными нормами. Поскольку проектированием и производством боксов занимаются разные производители, позиционируя оборудование как ламинарные шкафы для биологической безопасности, необходимо правильно идентифицировать боксы во избежание некорректной эксплуатации устройств. Особенности применения:

  • укрытия подходят для создания антибактериальной среды без защиты персонала, внутреннего пространства лаборатории;
  • при работе с патогенной микрофлорой нужно использовать оборудование второго класса;
  • при проведении исследований особенно опасных агентов (вирусов, бактерий) используют боксы 3-го класса с полной изоляцией;
  • перед работой в камеру помещают нужные предметы за фронтальным стеклом, надевают перчатки;
  • следующий шаг – выполняют дезинфекцию рабочей столешницы, внутренних стенок, включают бокс, приступают к исследованиям;
  • оператор должен находиться дальше от камеры, нельзя закрывать решетки воздухозабора, пакеты для биоотходов располагают в середине шкафа.

Главным фактором, по которому устанавливают возможность использовать конкретное оборудование, является уровень чистоты в помещении, степень риска зараженности агентом, необходимость защиты продукта от контаминации, вероятность образования аэрозолей. Шкаф ламинарный используется в медицине, фармацевтике, криминалистике, микробиологии, приборостроении, химической промышленности. Выбор определяет назначение, конструкция, классность, исполнение, габариты изделия.

Резюме

Вентиляционные системы в операционных используются для предотвращения попадания бактерий в открытую рану пациента воздушным путем. Хирургические светильники – одна из основных причин нарушения воздушного потока, создаваемого вентиляционными системами в операционных. В данном отчете приводятся результаты исследований, целью которых было определить и рассчитать влияние формы операционных светильников на воздушный поток, образующийся вокруг хирургических ламп.

Для изучения механизма перенесения вверх частиц, находящихся под операционной лампой, использована методика визуализации и измерения концентраций частиц в сочетании с фиксированным источником частиц. Для определения размера воздушной струи под хирургической лампой проводились измерения скорости воздушного потока. При проведении исследования использовались светильники разных форм.

Результаты исследования стали основой для сравнения экспериментальных данных с индексами ламинарного потока по Леенеманну и Оостландеру и оценки того, насколько четко полученные данные позволяют определить качество работы хирургической лампы с точки зрения поддержания чистоты воздуха в операционной. Результаты проведенных экспериментов в дальнейшем будут использоваться при проведении сертификации CFD.

Ламинарно-потоковые шкафы с вертикальным потоком воздуха

Ламинарный поток в чистых помещениях

Предназначены для создания абактериальной воздушной среды. Рекомендованы при работе с РНК/ДНК-пробами при проведении ПЦР-диагностики.

Шкафы представлены в виде ламинарных шкафов с вертикальным потоком воздуха и настольными PCR- боксами.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Воздух поступает через воздухозаборное отверстие вверху ламинарно-потокового шкафа, проходит очистку через префильтр и HEPA фильтр и опускается в рабочую зону вертикальным ламинарным потоком. В результате в рабочей зоне создаются стерильные условия.

Ламинарно-потоковые шкафы/ PCR-боксы с вертикальным потоком воздуха предназначены для работы с безопасным материалом. Идеально подходят для работы с микроскопом, проведения ПЦР.

Защита продукта окружающей среды, находящегося в рабочей зоне шкафа, обеспечивается высокоэффективным HEPA-фильтром, отвечающий требованиям стандарта класса H14 (эффективность фильтрации не менее 99,995% для MPPS).

Звуковая и визуальная сигнализация отклонения скорости воздушного потока позволяет контролировать работу ламинарно-потокового шкафа/ PCR бокса.

Люминесцентная лампа обеспечивают бестеневое освещение. Освещенность рабочей зоны составляет 1500 Люкс.

Низкий уровень шума 53 дБ гарантирует комфортную работу.

Кнопочная панель для удобства управления.

Регулируемое по высоте основание с регулировкой положения высоты 700,800 и 900 мм от уровня пола.

Функция ½ скорости воздушного потока.

Полностью закрывающееся защитное стекло с электрическим приводом.

Автоматическая фиксация защитного стекла в рабочем положении.

Все материалы, из которых изготовлен шкаф, устойчивы к растворителям, дезинфицирующим средствам и истиранию:

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарно-потоковые шкафы Kojair серии KC-1 обеспечивают надежную защиту оператора и окружающей среды при работе с опасными для здоровья оператора агентами.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Микропроцессорное управление, кнопочная панель, цифровой дисплей, на котором отображается текущая скорость потока воздуха

  • Двойная электророзетка в рабочей зоне.
  • Съемная УФ-лампа на магнитных креплениях.
  • Люминесцентные лампы, обеспечивающие освещенность рабочей зоны 1500 Люкс.
  • Сплошная столешница из матово полированной нержавеющей стали.
  • Счетчик часов работы фильтров
  • Регулируемое по высоте основание 700,800,900 мм от уровня пола.
  • Дополнительная электророзетка в рабочей зоне
  • Кран для газа

Ламинарный поток в чистых помещениях

  • Создают стерильные условия в рабочей зоне.
  • Обеспечивают защиту рабочего места от внешнего загрязнеия.
  • Предназначены для работы с безопасным материалом.
  • Идеальны для работы с микроскопом, проведения ПЦР.

Ламинарный поток в чистых помещениях

  • Вентилятор, вкл./выкл.
  • Освещение, вкл./выкл.
  • УФ-лампа, вкл./выкл.
  • Таймер для УФ-лампы
  • Защитное стекло 3-х секционное, толщиной 6 мм, выполнено из плексигласа.
  • Двойная электророзетка в рабочей зоне.
  • Встроенная УФ-лампа с таймером.
  • Сплошная столешница из матово полированной нержавеющей стали.

Защита продукта окружающей среды, находящегося в рабочей зоне шкафа, обеспечивается высокоэффективным HEPA-фильтром, отвечающий требованиям стандарта класса H14 (эффективность фильтрации не менее 99,995% для MPPS). В конструкции бокса использованы инновационные технологии, которые гарантируют максимально безопасную рабочую среду, а также обеспечивают значительную экономию энергии.

  • Светодиодное освещение обеспечивает бестеневое освещение.
  • Освещенность рабочей зоны составляет 1050 Люкс.
  • Низкий уровень шума 53 дБ гарантирует комфортную работу.
  • Кнопочная панель для удобства управления.
  • Дополнительная электророзетка в рабочей зоне
  • Подставка

Я даю свое согласие на обработку моих персональных данных и подтверждаю, что все указанные данные верны. ООО БиоЛайн гарантирует конфиденциальность получаемой информации в соответствии с Политикой конфиденциальности

197022, Россия, Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 23, лит. Е

Признательность

Финансирование исследования обеспечивалось Фондом Promotieonderzoek in de installatietechniek (PIT), Эйндховенским технологическим университетом и инженерами-консультантами Deerns.

  • Werkgroep infectiepreventie, 2005, Beheersplan luchtbehandeling Operatieafdeling, Maastricht
  • VDI, 2007. VDI Стандарт 2167, август 2007, Коммунальные услуги в больницах. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Дюссельдорф: Verein Deutscher Ingenieuree. V.Авторы статьи — В. А. Ц. Зоон (1, 2), М. Г. М. ван дер Хейден (1, 2), Дж. Л. М. Хенсен (1) и М. Г. Л. Ц. Лооманс (1).

1 — Эйндховенский технологический университет, Нидерланды

2 — Инженеры-консультанты Deerns, Нидерланды

Особенности проектирования вентиляционных систем

Проектировка и установка системы вентиляции и кондиционирования чистых помещений требует необходимого опыта работы со спецоборудованием, а также знания требований и нормативов, предъявляемых к этим помещениям.

Имеется три основные схемы систематизации воздухообмена в чистых зонах:

  • направление потоков воздуха параллельно друг другу;
  • беспорядочное направление – поступление свежего воздуха осуществляется в разные стороны;
  • смешанная подача – прослеживается в больших помещениях, когда в одной части воздушные массы движутся параллельно, а в другой – беспорядочно.

В зависимости от габаритов комнаты и местоположения рабочей области выбирается наиболее приемлемый проект вентиляционной системы. Наиболее оптимальным решением считается вентилирование с направленным в одну сторону потоком свежего воздуха.

Система вентиляционных настенных решеток в стерильном помещении, спроектированном в соответствии с требованиями класса чистоты и назначения

Для чистых помещений часто используется приточно-вытяжная вентиляционная система. Ее смысл состоит в следующем: сверху с определенной скоростью под давлением подается поток свежего воздуха, который выталкивает загрязненные воздушные массы, находящиеся в помещении, вниз к приточному отверстию.

Охлажденный воздух подается с небольшой скоростью в верхнюю часть объекта через потолочные панели. Он обволакивает площадь помещения, опуская вниз к вытяжке пылевые частицы, создавая минимальную степень раздражения.

При данной системе вентиляции не образуются сквозняки, и осевшие на полу пылевые вихри. Более того, доставляемый свежий поток сначала подготавливается и подается в помещение уже с нужной влажностью и температурой.

Популярные схемы вентиляции

При проектировке системы вентиляции одной из первостепенных задач является точная и проверенная организация распределения воздушных потоков.

На данный момент проектировщиками используются несколько распространенных решений местоположения воздухораспределительного оборудования, выбор которого имеет значение от назначения.

В чистых помещениях обязательно нужно позаботиться об оснащении дверных проемов дополнительной защитой от проникновения в чистое помещение загрязненного воздуха

Рассмотрим наиболее популярные, отработанные схемы организации вентиляции операционной комнаты:

  • поступление потока воздуха в одном направлении через наклонную решетку вентиляции;
  • с помощью применения потолочных диффузоров организуется не однонаправленный воздушный приток;
  • воздух поступает в операционную через перфорированную потолочную панель с организацией вертикального однонаправленного потока воздушной смеси;
  • приточная воздушная масса подается через воздухораспределитель в потолке, создающий ламинарный поток воздуха, направленный в рабочую область;
  • воздушная смесь является не однонаправленной и подается через воздушный кольцевой шланг.

Вытяжная вентиляционная система в операционных комнатах осуществляется путем монтажа вытяжных вентиляторов и настенных вентиляционных решеток клапаном в обратную сторону.

В соответствии с практикой, наилучшим приспособлением для организации ламинарного потока воздуха, направленного в одну сторону, в операционных комнатах являются потолочные сетчатые воздухораспределители.

Про анемометры:  Как обнаружить углекислый газ в воздухе

К примеру, на ламинарном потолке размерами 1,8 на 2,4 м в операционной комнате площадью 40 м² дает возможность создания 25-кратного обмена воздуха при скорости выхода воздушного потока из установки 0,2 м/с.

Эти данные считаются достаточными для поглощения  от числа персонала и работы оборудования в операционной.

Монтаж вентиляционных систем

Особенность установки вентиляции чистых помещений связана с высокими требованиями для различных видов зон, классификация которых зависит от особенностей технологических процессов, проводимых в них, а также их назначением, нормам микроклимата и трассировки инженерных конструкций.

Специалисты проводят установку и запуск оборудования для обеспечения правильного воздухообмена в чистых помещения фармацевтической промышленности

Специалистам по монтажу необходимо понимать, что воздуховоды для установки в  чистых помещениях еще до монтажа требуют подготовительных процедур, без которых не может быть осуществлена последующая установка.

Рассмотрим основные этапы:

  • На подготовительном этапе детали воздуховодов помещаются в специально отведенном месте очистки. Перед установкой части и фасонные элементы подвергаются первоначальной сухой механической чистке для удаления с поверхностей жидких и твердых загрязнений, образовавшихся в процессе производства и перевозки.
  • Далее следует провести первичную мойку всех внутренних поверхностей водопроводной водой и организовать сушку до полного высыхания в  зоне. После зрительного контроля комплектующие вентиляционных систем, в зависимости от степени загрязненности, подвергаются вторичной мойке и сушке или сразу следуют на антисептическую обработку.
  • После окончательной обработки рекомендуется свести к минимуму контакт с очищенными элементами внутренних поверхностей воздуховодов и воздухом помещения. Этого можно достичь путем обертывания торцевых частей полимерной пленками. После этого комплектующие отправляются на склад с контролируемыми параметрами чистоты.
  • Очищенная партия деталей и воздуховодов попадает на участок монтажа прямо перед установкой. Защищающая пленка снимается непосредственно перед соединением частей воздуховодов и фасонных элементов, при этом контакт с инструментами, крепежом, открытых кожных конечностей с внутренней стороной недопустим. При остановке монтажа или перерыве следует произвести временную герметизацию торцевых частей, стыков и врезок.

На всех этапах установочных работ необходимо контролировать и сокращать число возможных загрязнений внутренних поверхностей.

Углубленное сравнение НЕРА и ULPA фильтров в боксах биологической безопасности Jan 03, 2019

Бокс биологической безопасности предназначен для защиты оператора, выполняющего работу с опасными патогенными микроорганизмами, с использованием скорости притока для предотвращения выхода патогенных микроорганизмов из рабочей зоны. Около 95% боксов биобезопасности, продаваемых на рынке, относится ко II классу типа А2, где также используется нисходящий поток, который защищает продукт, постоянно омывая рабочую зону ламинарным потоком воздуха. Приток и передняя часть нисходящего потока создают V-образную воздушную завесу в передней стенке, которая предотвращает утечку биологически опасного материала и предотвращает попадание внешних загрязнителей в рабочую зону. Подробная схема воздушного потока показана ниже:

Ламинарный поток в чистых помещениях

Рисунок 1: Диаграмма системы фильтрации бокса

Из приведенной выше схемы воздушного потока видно, что важнейшими элементами работы бокса биологической безопасности являются фильтры и вентиляторы. Вентилятор протягивает воздух через фильтр, который улавливает загрязняющие вещества и патогенные микроорганизмы и очищает воздух. Выбор фильтра определяет уровень безопасности, обеспечиваемый боксом.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Рисунок 2: График размеров частиц / Относительный размер взвешенных в воздухе биологических опасностей

На графике представлен обзор загрязняющих веществ из различных отраслей промышленности и соответствующих размеров частиц. Большинство не видны невооруженным глазом и поэтому такие частицы оказывают наиболее негативное воздействие на здоровье. При длительном воздействии такие загрязнители могут скапливаться в легких, что влияет на нормальные функции дыхания. Следует отметить, что HEPA фильтр охватывает только около половины диапазона размеров, однако ULPA фильтр охватывает весь диапазон размеров, что дает ULPA фильтру преимущество при защите пользователя и окружающей среды.

Ламинарный поток в чистых помещениях

HEPA фильтр представляет собой подушку из случайно расположенных синтетических волокон боросиликатного стекла, имеющую форму, подобную листу толстой и волокнистой бумаги. Частицы, проходящие через эти волокна, сохраняются за счет физической когезии, а не за счет электростатического заряда, который возникает в синтетических волокнах нижнего конца. Недостатком синтетического волокна является то, что задержка частиц нарушается, когда исчезает электростатический заряд, как, например, когда воздушный поток, проходящий через фильтр, останавливается, а эффективность удержания уменьшается со временем. Когда поток воздуха прекращается или после нескольких лет использования, высококачественное несинтетическое волокно все равно будет удерживать захваченные частицы, используя три принципа удержания, показанные в следующей таблице.

Крупные частицы (примерно от 0,5 до 5 микрон) имеют слишком большую инерцию и, следовательно, отклоняются от воздушного потока вокруг волокон фильтра, поэтому они воздействуют на волокно фильтра и удерживаются когезией.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Средние частицы (примерно от 0,1 до 0,5 микрона) следуют за воздушным потоком вокруг фильтровальных волокон, однако, когда они вступают в * боковой * контакт с фильтровальным волокном, они пересекаются

Ламинарный поток в чистых помещениях

Мелкие частицы (менее 0,1 микрона) колеблются в соответствии с броуновским движением из-за бомбардировки молекулами воздуха. Когда они касаются волокна, они удерживаются сплоченностью.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Таблица 1. Методы фильтрации

Принцип просеивающей фильтрации не был включен в приведенную выше таблицу, потому что распространенное предположение, что HEPA фильтр в основном действует как сито, неверно. Воздушное пространство между волокнами HEPA фильтра намного больше 0,3 мкм. Хотя верно, что очень большие частицы с большим диаметром, чем расстояние между волокнами, будут улавливаться, фильтры HEPA в первую очередь предназначены для нацеливания на частицы гораздо меньшего размера.

Плотность волокна играет важную роль в определении эффективности фильтра. Увеличение плотности волокна приводит к типу фильтра, который является более эффективным, чем HEPA, называемый ULPA (ультранизкое проникновение) фильтром.

Эффективность фильтра также зависит от размера частиц. Согласно таблице, приведенной выше, наиболее крупный размер частиц, которые должны быть уловлены — это частицы малого и среднего размера, обычно называемые размером наиболее проникающих частиц (MPPS). MPPS — это конкретный размер частиц, который не слишком велик для захвата эффектом перехвата и не слишком мал для захвата эффектом диффузии.

Чистый воздух Для многих чувствительных к загрязнению применений требуется «чистый воздух», который можно определить как пространство, в котором концентрация частиц в воздухе контролируется до соответствующего уровня. Наиболее признанным во всем мире стандартом для чистого воздуха является ISO 14644, который определяет частицы как твердые или жидкие объекты размером от 0,1 до 5 микрон, а концентрацию частиц — как количество отдельных частиц на единицу объема воздуха.

Распределение частиц по размеру представляет собой совокупное распределение концентрации частиц по размеру частиц, проиллюстрированное приведенной ниже таблицей:

Максимальное количество частиц в пространстве объемом 1 м 3

Таблица 2: Стандарты чистоты воздуха ISO

Обычно устройства чистым воздухом работают с использованием вентилятора (вентиляторов) для перемещения воздуха через высокоэффективный фильтр (HEPA) для твердых частиц. Минимальная чистота, необходимая для различных применений, указана ниже:

Чувствительные полупроводники или фармацевтика

Ламинарные боксы, боксы биологической безопасности, фармацевтические изоляторы

Чистые помещения для подготовки фармацевтических препаратов, используются с ламинарным боксом или боксом биобезопасности внутри

Обычная среда больницы

Обычный офис или лаборатория без фильтрации воздуха

Таблица 2.2: Применение классов ISO

Классификация эффективности НЕРА и ULPA фильтров

Согласно американским рекомендациям IEST-RP-CC001.3, фильтр HEPA имеет минимальную типичную эффективность 99,99% при размере частиц 0,3 микрона. В сочетании с достаточным потоком воздуха и соответствующей конструкцией бокса этот фильтр может обеспечить чистоту 5 класса ISO, необходимую для ламинарного боксов, боксов биологической безопасности и изоляторов.

Для требований более чистой окружающей среды 4, 3 класса ISO или выше, можно использовать фильтр ULPA из-за его эффективности в 99,999% или выше, при размере частиц от 0,1 до 0,2 микрон, в соответствии с рекомендациями IEST-RP-CC001.3 ,

В Европе классификация характеристик фильтра регулируется стандартом EN 1822.1. Минимальное требование к фильтру для бокса биологической безопасности и изоляторов — H14, где эффективность фильтра должна составлять 99,995% или выше при MPPS. Европейский стандарт EN 1822.1 не упоминает требования к эффективности при конкретном размере частиц, как, например, американский IEST-RP-CC001.3.

Не для боксов биобезопасности

Мин. требования для боксов биобезопасности

99,99% для частиц размером 0,3 мкм

Улучшенная безопасность боксов биобезопасности

99,999% для частиц размером 0,1-0,2 мкм

Таблица 3. Обзор различий между НЕРА и ULPA фильтрами (по стандартам США и Европы)

MPPS — это размер наиболее проникающих частиц, который представляет собой конкретный размер частиц, который труднее всего уловить фильтрующими волокнами; частицы достаточно малы для того, чтобы следовать воздушному потоку вокруг волокон (избегать бокового перехвата), но имеют достаточную массу, поэтому броуновское движение имеет минимальные значения.

Европейский стандарт EN 12469 для боксов биобезопасности имеет минимальное требование к эффективному фильтру 99,995%, и для боксов биобезопасности не допускается что-либо меньшее, чем это (включая 99,99%). Производители фильтров в соответствии с EN 1822 обычно делают фильтры немного более эффективными, чем это минимальное требование, для создания буфера безопасности. Таким образом, фильтры, для которых заказан соответствующий минимальный КПД 99,995%, имеют фактический КПД 99,999% или выше, который относится к категории фильтров ULPA на основе стандарта IEST США.

Основываясь на вышеупомянутой разнице в эффективности, фильтр ULPA предлагает в 10 раз лучшую фильтрацию, что в 10 раз безопаснее, чем фильтр HEPA. При такой эффективности, если пользователь выделяет 1 миллион частиц опасных патогенных микроорганизмов, таких как туберкулез, через фильтр ULPA выходит только 1, по сравнению с 10 частицами, прошедшими через HEPA фильтр. Это может иметь значение при сохранением здоровья или заражением. Для простоты, если мы используем определение HEPA против ULPA в США по стандарту IEST, то ниже приводится краткое изложение их различий:

Таблица 4. Обзор различий между НЕРА и ULPA фильтрами (США IEST)

Этот дополнительный уровень эффективности достигается при слегка увеличенном перепаде давления на 5%, что противоречит некоторым убеждениям, что оно достигает 20-50%. Чтобы легко компенсировать это незначительное повышение давления, количество складок фильтра или ширина фильтра немного увеличиваются, чтобы упаковать более крупную фильтрующую среду, что снижает перепад давления до того же уровня, что и фильтр HEPA. Этот более крупный фильтрующий материал также обеспечивает более длительный срок службы фильтра, поскольку имеется большая площадь для захвата фильтров. Используя этот метод компенсации, фильтры ULPA имеют сопоставимый срок службы как фильтры HEPA при 8-10 лет.

Про анемометры:  Газовый котел IMMERGAS MINI EOLO 24 3 (24 кВт) – характеристики, отзывы, плюсы-минусы, конкуренты и все цены в обзоре

Ламинарный поток в чистых помещениях

Рис.3. Среда фильтра

Критерием для замены фильтра является момент, когда вентилятор уже работает с максимальной производительностью, но больше не может генерировать необходимый поток воздуха. Таким образом, срок службы фильтра определяется не только падением давления в фильтре, но фактически определяется комбинацией падения давления в фильтре, установленной производителем скоростью воздушного потока, конструкции пути воздушного потока в боксе, номинальной мощности двигателя-нагнетателя, диаметра рабочего колеса и ширины рабочего колеса. Следовательно, еще один способ компенсировать немного больший перепад давления в ULPA фильтре — это использовать немного более высокую мощность двигателя и оптимизировать размер рабочего колеса вентилятора. Комбинируя новейший двигатель DC-ECM с более крупными фильтрующими материалами и аэродинамической конструкцией тракта воздушного потока в шкафу, можно снизить потребление энергии.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Рис. 4. Двигатель вентилятора

Вопреки некоторым убеждениям, стоимость фильтра ULPA с эффективностью 99,999% всего лишь на 5% больше, чем фильтра HEPA с эффективностью 99,99%, это на 20-30$ больше, такая цена сопоставима с обедом. Если амортизировать срок службы фильтра до 10 лет, он становится равным 2–3$ в год, что сопоставимо с 2 моноблоками, которые вряд ли влияют на цену фильтра и полностью перевешивают преимущества 10-кратной безопасности и более чистой рабочей зоны.

Хорошая конструкция бокса биобезопасности оптимизирует эффективность фильтрации, энергопотребление, скорость воздушного потока и срок службы фильтра, обеспечивая наилучшее сочетание безопасности и эксплуатационных расходов. Некоторые производители боксов биобезопасности могут утверждать, что их HEPA фильтры имеют более длительный срок службы, чем ULPA, но после рассмотрения других конструктивных аспектов это утверждение более не выполняется. Фактически, если конструкция их бокса устарела, то их энергопотребление фактически выше, чем у современных боксов, оснащенных фильтром ULPA. Кроме того, эта устаревшая конструкция обычно жертвует безопасностью, снижая скорость нисходящего потока, что ослабляет защиту продукта и переднюю воздушную завесу. Этот эффект более выражен в реальных условиях, когда операторы двигают руками.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный поток в чистых помещениях

Рис. 5.1: Тест на защиту оператора

Рис. 5.2: Тест на защиту оператора

Боксы биобезопасности одобрены органами по сертификации, такими как NSF International, которые проводят микробиологические испытания. Проверка защиты оператора выполняется путем распыления спор внутри бокса и отбора проб воздуха снаружи переднего отверстия для количественного определения количества захваченных спор. Тест защиты продукта выполняется путем распыления спор за пределами бокса и покрытия всей рабочей зоны агаровыми пластинами для количественного определения количества спор, прошедших внутрь. Оба испытания проводятся в статическом состоянии, когда нет движений рук, а руки оператора представлены только одним неподвижным металлическим цилиндром. Этот упрощенный тест позволяет боксам с более низкой скоростью нисходящего потока пройти испытание.

Однако в реальных условиях оператор перемещает обе руки, вызывая динамическое возмущение воздушного потока, которое может нарушить переднюю воздушную завесу, что препятствует выходу биологически опасносных частиц и предотвращает попадание внешних загрязнителей в рабочую зону. Этот эффект возмущения усиливается, если в боксе имеется большее отверстие для створки, например, 10 ”и 12”, потому что приток под створкой является самым слабым, находящимся далеко от передней решетки. Более сильный нисходящий поток помогает поддерживать эту воздушную завесу, несмотря на нарушение воздушного потока, создаваемое движением руки оператора.

Другим фактором безопасности, который может быть скомпрометирован устаревшей конструкцией бокса биологической безопасности, является интенсивность света. Такие боксы могут иметь только одну люминесцентную лампу, генерирующую интенсивность света 967 люкс в рабочей зоне. Между тем, более безопасная современная конструкция бокса имеет интенсивность света 1400 люкс, чтобы обеспечить достаточное освещение для критически важной работы и предотвратить опасное самовоспламенение.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Рисунок 6: Оптимальная освещенность 1400 люкс

Поэтому устаревшие боксы биобезопасности, которые используют комбинацию HEPA фильтра, неэффективную аэродинамику, более низкую скорость нисходящего потока, более слабую интенсивность света и более слабый вентилятор, работающую на более высокой скорости с чистыми фильтрами, на самом деле потребляют больше энергии и имеют меньшую резервную мощность двигателя для преодоления падение давления на фильтре Чтобы достичь желаемого срока службы фильтра 8-10 лет, скорость нисходящего потока и интенсивность освещения снижаются, что приводит к более рискованной рабочей среде, чем современные шкафы с ULPA фильтром и более мощным и новым двигателем, что обеспечивает более сильный нисходящий поток и более яркую интенсивность света при снижении мощности. потребление.

Приобретение боксов биобезопасности означает покупку системы, а не просто коробки с HEPA / ULPA фильтром, поэтому необходимо сравнить эффективность фильтрации, скорость нисходящего потока, интенсивность света и энергопотребление, чтобы различать устаревшие и современные боксы, обеспечивающие более безопасную рабочую среду и более низкое потребление энергии при том же сроке службы фильтра и той же стоимости замены.

Скорость ламинарного потока

Ламинарный поток в чистых помещениях

В помещениях с особыми требованиями к чистоте воздуха, например, в высокоасептических операционных в медицинских учреждениях, или в чистых зонах класса «А» на фармацевтическом производстве, подача воздуха в критическую зону должна осуществляться при помощи ламинарного, то есть однонаправленного потока воздуха, не имеющего существенных завихрений, поскольку турбулентный поток способен захватывать и вносить в критическую зону загрязнения из окружающего пространства.

Для создания однонаправленного потока воздуха должны использоваться специальные воздухораспределители или ламинаризаторы большой площади, выравнивающие скорость поступающего через приточную вентиляцию воздуха. По периметру ламинарный поток должен быть ограничен ламелями или занавесями, для предотвращения преждевременного растекания потока.

В идеальном случае, при проектировании помещения с ламинарным потоком, воздухозаборные решетки вытяжной вентиляции должны иметь немного большую площадь, чем требуемая площадь ламинарного потока, и должны быть расположены строго напротив по направлению воздуха. На практике, к сожалению, такая ситуация встречается крайне редко.

Как проводится измерение ламинарности и скорости однонаправленного потока воздуха

Измерения проводятся при помощи термоанемометра по сетке, разбивающей сечение предполагаемого ламинарного потока на одинаковые квадраты со стороной не более 0,5 м.

При необходимости визуально оценить равномерность потока может использоваться генератор аэрозольных частиц для проведения визуализации воздушного потока.

Нормативные документы также регламентируют проведение измерений класса чистоты в зоне с однонаправленным потоком воздуха, поскольку класс чистоты в ламинарной зоне, как правило, выше, чем в остальной части помещения.

Результаты испытаний в зоне ламинарного потока

Протокол испытаний чистых помещений включает в себя сведения о наличии в помещении зоны с однонаправленным (ламинарным) потоком, результаты измерений концентрации аэрозольных частиц, класса чистоты помещения, скорости однонаправленного потока и выводы о соответствии ламинарного потока в чистом помещении требованиям нормативных документов.

Нормы воздухообмена в чистых помещениях

С развитием новейших технологий потребность в чистых производственных помещениях выросла. В промышленности применяются все более дорогостоящие и сложные материалы.

В данных условиях цена ошибки при производстве современной продукции из-за несоответствия промышленной среды и оборудования рабочих мест очень высока.

В операционной комнате достичь стерильной атмосферы можно одним способом – выталкивание внутренних воздушных масс притоком свежего кондиционированного воздуха

Во всем мире общепризнанным документом, устанавливающим нормы вентиляции чистых помещений,  проектирования, строительства, оснащения и аттестации, а также делящим их на особые классы чистоты является  серия стандартов  14644,имеющая общее название «Чистые помещения и связанные с ними контролирующие среды», разработанная Международной организацией по стандартизации ().

В эту категорию нормативов входит 9 регулирующих документов.

Нормативы  14644 «Чистые зоны и связанные с ними контролируемые среды».

В России используется утвержденная подборка стандартов ГОСТ Р  14644, которая представляет собой перевод международного норматива  14644 «Чистые помещения и связанные с ним контролируемые среды».

Документация, регламентирующая российские стандарты разработана Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 «Обеспечение промышленной чистоты» и общественным учреждением Ассоциацией инженеров по контролю  ().

В зависимости от класса чистоты промышленного помещения и проводимых в нем технических процессов, предъявляются разные нормы к оснащению и оборудованию воздухообмена.

Существует 9 классов помещений, в которых допускается определенная концентрация пыли и микроорганизмов в воздухе согласно нормам ГОСТ  14644-1-2000.

Таблица пределов максимальной концентрации частиц в помещениях в соответствии с классами чистоты принятых Международной организацией по стандартизации ISO

Системы подготовки вентиляционного воздуха должны обеспечивать его чистоту по числу аэрозольных частиц и, в случае необходимости, наличию микроорганизмов в чистых зонах соответственно требованиям  ГОСТ Р 52249-2009 «Правила производства и контроля качества лекарственных средств».

Кроме того, они должны поддерживать перепад давления по отношению к окружающим помещениям более низкого класса чистоты.

Ламинарный (однонаправленный) поток воздуха

Ламинарный поток в чистых помещениях

В зависимости от способа вентилирования помещения принято называть:

а) турбулентно вентилируемыми или помещениями с неоднонаправленным воз­душным потоком;

б) помещениями с ламинарным, или однонаправленным, воздушным потоком.

Примечание. В профессиональной лексике преобладают термины

«турбулентны й воздушный поток», «ламинарный воздушный поток».

Режимы движени я воздуха

Существуют два режима движения воздуха : ламинарный ? и турбулентный ? . Ламинарный ? режим характеризуется упорядоченным движением частиц воздуха по параллельным траекториям. Перемешивание в потоке происходит в результате взаимопроникновения молекул. При турбулентном режиме движение частиц воздуха хаотично, перемешивание обусловлено взаимопроникновением отдельных объемов воздуха и поэтому происходит значительно интенсивнее, чем при ламинарном режиме.

При стационарном ламинарном движении скорость воздушного потока в точке постоянна по величине и направлению; при турбулентном движении ее величина и направление переменны во времени.

Турбулентность является следствием внешних (заносимых в поток) или внутренних (генерируемых в потоке) возмущении ? . Турбулентност ь вентиляционных потоков, как правило, внутреннего происхождения. Ее причина — вихреобразования при обтекании потоком неровностеи ? стен и предметов.

Про анемометры:  Через телефон можно измерить температуру в квартире

Критерием устои ? чивости турбулентного режима является число Реи ? нольдса:

Re = uD / h

где и — средняя скорость движения воздуха в помещении ;

D — гидравлическии ? диаметр помещения ;

D = 4S/P

S — площадь поперечного сечения помещения ;

Р — периметр поперечного сечения помещения ;

v — кинематический ? коэффициент вязкости воздуха.

Число Реи ? нольдса, выше которого турбулентное движение устои ? чиво, называется критическим. Для помещений оно равно 1000—1500, для гладких труб — 2300. В помещениях движение воздуха, как правило, турбулентное; при фильтрации (в чистых помещениях) возможен как ламинарный ? , так и турбулентный ? режим.

Ламинарные устройства применяются в чистых производственных помещениях и служат для раздачи больших объемов воздуха, предусматривая наличие специально спроектированных потолков, напольных вытяжек и регулирования давления в помещении. В этих условиях работа распределителей ламинарного потока гарантированно обеспечивает требуемый однонаправленный поток с параллельными линиями тока. Высокая кратность воздухообмена способствует подержанию в приточном потоке воздуха условий, близких к изотермическим. Потолки, спроектированные под распределение воздуха при больших воздухообменах, за счет большой площади обеспечивают маленькую начальную скорость воздушного потока. Работа вытяжных устройств, расположенных на уровне пола, и контроль давления воздуха в помещении сводят к минимуму размеры зон рециркуляции потоков, и легко срабатывает принцип «одного прохода и одного выхода». Взвешенные частицы прижимаются к полу и удаляются, поэтому риск возникновения их рециркуляции невелик.

ТехнологииПравить

Чистое помещение для производства микроэлектронных компонентов

Спецодежда для чистых помещений

Как они работают

Ламинарные шкафы работают за счет использования ламинарного потока воздуха, проходящего через один или несколько фильтров HEPA, предназначенных для создания свободной от частиц рабочей среды и обеспечения защиты образцов. Воздух проходит через систему фильтрации и затем всасывается через рабочую поверхность.

Обычно система фильтрации содержит предварительный фильтр и фильтр HEPA. Шкаф для ламинарного потока закрыт по бокам и в нем поддерживается постоянное положительное давление воздуха, чтобы предотвратить проникновение загрязненного воздуха в помещение.

Типы ламинаров

Ламинарные шкафы могут изготавливаться как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении. Существует множество различных типов шкафов с различными типами воздушных потоков для разных целей.

  • Вертикальные
  • Горизонтальные

Все они обеспечивают рабочее пространство, не содержащее загрязнений, и могут быть адаптированы к требованиям любой лаборатории.

Горизонтальные ламинарные шкафы

Получили свое название из-за направления потока воздуха, который поступает сверху, а затем меняет направление и течет по горизонтали. Постоянный поток фильтрованного воздуха обеспечивает защиту материала и продукта.

Вертикальные ламинарные шкафы

В таких шкафах поток воздуха направлен вертикально вниз на рабочую зону. Воздух может покидать рабочую зону через отверстия в основании. Вертикальные ламинары могут обеспечить большую защиту оператора.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный или вытяжной шкаф?

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный бокс Herasafe Thermo Fisher Scientific

Следует отличать ламинарный и вытяжной шкаф. Последние используются более для вентиляции, чтобы защитить помещение лаборатории от попадания летучих ядовитых веществ. Ламинар же не только защищает помещение, но и образцы и приборы, находящиеся в нем.

Согласно мировым стандартам, ламинарные боксы разделают на три класса безопасности. Чем выше класс – тем выше защита.

  • 1 класс защиты – осуществляет защиту окружающего пространства и оператора от опасных для здоровья веществ, но не создает стерильных условий работы.
  • 2 класс защиты – в ламинаре осуществляется защита образцов, оператора и окражающего пространства от патогенных и токсичных веществ. Используются при производства лекарств, для работы с радиоактивными и токсичными химическими веществами.
  • 3 класс защиты – осуществляется защита оператора, образцов и окружающей среды при работе с особо опасными материалами. Используются для безопасной работы с вирусами и бактериями самого высокого уровня опасности, канцерогенами и изотопами. Ламинары третьего класса защиты обладают полностью изолированной рабочей зоной, а также оснащены физическим барьером между рабочим местом и оператором.

Стоит отметить, что ламинарные шкафы первого класса отечественного производства не соответствуют мировым стандартам этого класса и в них воздушные потоки направлены наружу, поэтому бокс не защищает окружающую среду.

Обсуждение

Проведенные эксперименты показали ряд недостатков при сопоставлении с реальной ситуацией. И комната, и камера приточной вентиляции намного меньше, чем в реальности. Воздушный поток в нормальном операционном зале может по-разному реагировать на воздействие.

Для проведения исследования были выбраны лишь три формы светильников, причем не было двух светильников разных форм с одинаковой площадью поверхности. Это говорит об отсутствии четкого заключения о применимости индекса ламинарного потока. Выполненные измерения, тем не менее, могут быть использованы для проверки пригодности CFD-моделей.

Разделение на классы

При выборе лабораторных шкафов нужно учитывать, в каких условиях будет происходить эксплуатация мебельного оборудования, какие агенты необходимо исследовать. В мировой и отечественной практике есть отличия в классификации ламинарных шкафов по американскому, европейскому, японскому, австралийскому стандарту. Боксы биологической безопасности разделяют на три класса:

  • оборудование первого класса обеспечивает безопасность оператора установки и окружающей среды во избежание перекрестной контаминации (соединения, смешивания, слияния) внутри камеры;
  • ламинарный шкафчик второго класса – это бокс более высокого уровня защиты, оснащенный НЕРА фильтрами. Класс включает четыре типа шкафов с дополнительной защитой исследуемых образцов;
  • мебельное ламинарное оборудование третьего класса – модели, обеспечивающие максимальную защиту и безопасность исследуемого продукта, среды, оператора.

В отечественной и зарубежной классификации ламинарные шкафы одного и того же класса имеют неодинаковое исполнение. Различия с мировыми стандартами приводят к необходимости дополнительной классификации лабораторного оборудования на боксы укрытия и боксы микробиологической защиты трех классов. Ламинарные шкафы первого класса используют для работы с опасными агентами, второго – с патогенными микроорганизмами, радионуклидами, цитостатиками, токсичными веществами химической природы, третьего – с вирусами, бактериями наивысшего уровня опасности.

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный поток в чистых помещениях

КонструкцииПравить

В общем виде чистые помещения включают в себя следующие базовые элементы:

  • ограждающие стеновые конструкции (каркас, глухие и остекленные стеновые панели, двери, окна);
  • герметичные панельные и кассетные потолки со встроенными растровыми светильниками;
  • антистатические полы;
  • систему подготовки воздуха (приточные, вытяжные и рециркуляционные вентиляционные установки, устройства забора воздуха, воздухораспределители с финишными фильтрами, воздухорегулирующие устройства, датчиковая аппаратура и элементы автоматики и др.);
  • систему управления инженерными системами чистых помещений;
  • воздушные шлюзы;
  • передаточные окна;
  • фильтро-вентиляторные модули для создания чистых зон внутри чистых помещений.

Фильтры для чистых помещений

HEPA фильтры компании AFPRO разработаны и производятся в соотвествии с высочайшими требованиями. Мы поставляем фильтры для вентиляции всех типов чистых помещений включая фильтры для ламинаров, операционных.

Преимущество наших фильтров

• Использование фильтровальной бумаги H&V(США) отражено в паспорте каждого фильтра — стабильность рабочих характеристик • Фильтры с повышенной площадью при компактных размеров — снижение энергозатрат на эксплуатацию фильтра • Анодированный аллюминиевый профиль-отсутствие риска попадания в чистое помещение отслоившихся частиц оксида аллюминия • Крашенная защитная сетка с двух сторон фильтра — предохранение фильтра от повреждения при его монтаже • Литое бесшовное уплотнение — защита от протечек по периметру фильтра • Испытание каждого фильтра по EN1822 c приложением тестового сертификата-гарантия качества • Дополнительная упаковка фильтров в деревянном коробе — защита от повреждений при транспортировке

Конструкция HEPA фильтры имеют различное исполнение, в зависимости от применения. AFPRO Filters стремится достигнуть минимально возможного сопротивления, для снижения энергозатрат. Мы предлагаем следующие типы HEPA фильтров:

Фильтры для турбулентных потоков Эти типы HEPA фильтров применяются в условиях с низкими требованиями по ламинарности потока, но с высоким качеством очистки воздуха. Такие фильтры имеют высокую воздухо проницаимость, благодаря технологии глубогой гофрировки. Конструктивно могут быть следующие варианты:

HPG,HPS -Стандартная модель Данные фильтры обладают номинальной производительностью, обеспечивающей базовые параметры вентиляционной системы. Площадь фильтрации до 50 раз выше сечения фильтра.

HVG, HPG- Модель повышенной производительности Данные HEPA фильтры имеют пониженное сопротивление при увеличенной воздухопроницаемости. V-образное расположение фильтровальных пакетов,позволило в 2 раза увеличить площадь фильтрации и производительность по сравнению со стандартной моделью

Фильтры для ламинарных потоков HEPA фильтры с ламинарным потоком широко применяются в чистых помещениях, с высокими требованиями к качеству воздуха. Скорость номинального потока ниже чем у турбулентных фильтров и равна 0,45м/с . Эти фильтры обеспечивают более высокую эффективность фильтрации, благодаря специальной технологии гофрировки фильтроматериала. HEPA фильтры выпускаются в корпусах толщиной 68, 80, 90 и110 мм, с максимальной допустимой высотой фильтропакета, для обеспечения минимального сопротивления. Устанавливаются в воздухораспределители и ламинарные шкафы и боксы

Особенности ламинарных шкафов, обзор моделей

Ламинарный поток в чистых помещениях

Обеззараживающие установки – элемент комплектации лабораторных, фармацевтических, научных, исследовательских помещений. Такая установка, как ламинарный шкаф необходима для получения приемлемой среды при работе с биологическим, нанотехнологическим, химическим и другим исследуемым материалом. Благодаря прохождению потоков нагнетаемого воздуха опытные образцы проходят полную фильтрацию и обезвреживание до контакта со средой окружения.

Воздушный поток в Чистых помещенияхПравить

Для уменьшения загрязнения в чистых помещениях высокого класса применяются специальные системы вентиляции, при которых поток воздуха движется сверху вниз без турбулентностей, то есть ламинарно. При ламинарном потоке воздуха частицы грязи от людей и оборудования не разлетаются по всему помещению, а собираются потоком у пола.

Устройство и применение ламинарных шкафов

Ламинарные воздушные потоки защищают рабочую зону от загрязнения частицами, находящимися в окружающем воздухе. Многим медицинским и исследовательским лабораториям требуется стерильная рабочая среда для проведения специализированных работ. Одним из самых распространенных решений для организации стерильного пространства являются ламинарные боксы (ламинары, ламинарные шкафы).

Ламинарный поток в чистых помещениях

Ламинарный шкаф Herasafe Thermo Fisher Scientific

Токопроводящее покрытиеПравить

  • Линолеум с добавлением токопроводящих волокон, по которым накопленный заряд уходит в почву.
  • Линолеум с токопроводящим слоем на изнаночной стороне.
  • Токопроводящая ПВХ-плитка.
Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий