مرجع تصميم غرفة نظيفة طويلة

1. تحليل خصائص الغرف النظيفة الطويلة

(1) تتميز غرف التنظيف العالية بخصائصها الفريدة. تُستخدم هذه الغرف بشكل رئيسي في عمليات ما بعد الإنتاج، وتُستخدم عادةً لتجميع المعدات الكبيرة. لا تتطلب هذه الغرف نظافة عالية، كما أن دقة التحكم في درجة الحرارة والرطوبة فيها منخفضة. كما أن المعدات لا تُصدر حرارة عالية أثناء عملية الإنتاج، وعدد العمال فيها قليل نسبيًا.

(2) عادةً ما تكون غرف التنظيف العالية ذات هياكل كبيرة، وغالبًا ما تُستخدم فيها مواد خفيفة. وعادةً ما تكون اللوحة العلوية غير قادرة على تحمل حمولة كبيرة.

(3). توليد وتوزيع جزيئات الغبار بالنسبة للغرف النظيفة الطويلة، يختلف مصدر التلوث الرئيسي عن مصدر غرف النظافة العامة. فبالإضافة إلى الغبار الناتج عن الأشخاص والمعدات الرياضية، يشكل غبار السطح نسبة كبيرة. ووفقًا للبيانات المقدمة في الأدبيات، فإن توليد الغبار عندما يكون الشخص ثابتًا هو 105 جزيئات/(دقيقة·شخص)، ويتم حساب توليد الغبار عندما يكون الشخص متحركًا على أنه 5 أضعاف عندما يكون الشخص ثابتًا. بالنسبة للغرف النظيفة ذات الارتفاع العادي، يتم حساب توليد الغبار السطحي على أنه توليد الغبار السطحي لمساحة 8 أمتار مربعة من الأرض يعادل توليد الغبار لشخص في حالة سكون. بالنسبة للغرف النظيفة الطويلة، يكون حمل التنقية أكبر في منطقة نشاط الأفراد السفلية وأصغر في المنطقة العلوية. وفي الوقت نفسه، ونظرًا لخصائص المشروع، من الضروري أخذ عامل أمان مناسب للسلامة والنظر في تلوث الغبار غير المتوقع. ويعتمد توليد الغبار السطحي لهذا المشروع على توليد الغبار السطحي لمساحة 6 أمتار مربعة من الأرض، وهو ما يعادل توليد الغبار لشخص في حالة سكون. تم حساب هذا المشروع على أساس عمل 20 شخصًا في كل وردية، ويمثل توليد الغبار من قبل الموظفين 20٪ فقط من إجمالي توليد الغبار، في حين يمثل توليد الغبار من قبل الموظفين في غرفة نظيفة عامة حوالي 90٪ من إجمالي توليد الغبار.

2. تزيين الغرف النظيفة للورش الطويلة

يشمل ديكور الغرف النظيفة عمومًا أرضياتها، وألواح جدرانها، وأسقفها، وتكييف الهواء الداعم، والإضاءة، والحماية من الحرائق، وإمدادات المياه والصرف الصحي، وغيرها من مكوناتها. وفقًا للمتطلبات، يجب أن يستخدم غلاف المبنى والديكور الداخلي للغرفة النظيفة موادًا جيدة العزل للهواء، وقليلة التشوه عند تغير درجة الحرارة والرطوبة. يجب أن تستوفي ديكورات الجدران والأسقف في الغرف النظيفة المتطلبات التالية:

(1). يجب أن تكون أسطح الجدران والأسقف في الغرف النظيفة مسطحة وناعمة وخالية من الغبار والوهج وسهلة الإزالة ولها عدد أقل من الأسطح غير المستوية.

(2) يجب تجنب استخدام جدران من الطوب أو الجص في الغرف النظيفة. عند الحاجة، يجب إجراء أعمال جافة واستخدام معايير جص عالية الجودة. بعد تجصيص الجدران، يجب طلاء سطح الطلاء، واختيار طلاء مقاوم للهب، وخالٍ من التشققات، وقابل للغسل، وناعم، ولا يمتص الماء بسهولة، أو يتلف، أو يتعفن. بشكل عام، يُفضل اختيار ألواح الجدران المعدنية المطلية بالمسحوق كمواد ديكور داخلي في ديكور الغرف النظيفة. ومع ذلك، بالنسبة للمصانع ذات المساحات الكبيرة، نظرًا لارتفاع الأرضية، يكون تركيب قواطع الألواح المعدنية أكثر صعوبة، نظرًا لضعف متانتها، وارتفاع تكلفتها، وعدم قدرتها على تحمل الوزن. حلل هذا المشروع خصائص توليد الغبار في الغرف النظيفة في المصانع الكبيرة ومتطلبات نظافة الغرف. لم يتم اعتماد أساليب الديكور الداخلي التقليدية باستخدام ألواح الجدران المعدنية. طُبّق طلاء الإيبوكسي على جدران الهندسة المدنية الأصلية. لم يُوضع سقف في كامل المساحة لزيادة المساحة القابلة للاستخدام.

3. تنظيم تدفق الهواء للغرف النظيفة الطويلة

وفقًا للأدبيات، يُمكن أن يُقلل استخدام نظام تكييف هواء الغرف النظيفة العالية بشكل كبير من إجمالي حجم إمداد الهواء للنظام. مع تقليل حجم الهواء، من المهم بشكل خاص اعتماد تنظيم معقول لتدفق الهواء للحصول على أفضل تأثير لتكييف الهواء النظيف. من الضروري ضمان اتساق نظام إمداد الهواء والهواء المُعاد، وتقليل الدوامات ودوامات تدفق الهواء في منطقة العمل النظيفة، وتحسين خصائص انتشار تدفق هواء الإمداد لإتاحة المجال الكامل لتأثير تخفيف تدفق هواء الإمداد. في ورش العمل النظيفة العالية ذات متطلبات النظافة من الفئة 10000 أو 100000، يُمكن الاستشهاد بمفهوم تصميم المساحات الطويلة والكبيرة لتكييف الهواء المريح، مثل استخدام الفوهات في المساحات الكبيرة مثل المطارات وقاعات المعارض. باستخدام الفوهات وإمدادات الهواء الجانبية، يُمكن نشر تدفق الهواء على مسافة طويلة. يُعد إمداد الهواء بالفوهات طريقة لتحقيق إمداد الهواء بالاعتماد على نفاثات عالية السرعة تُنفخ من الفوهات. يُستخدم هذا النظام بشكل رئيسي في تكييف الهواء في الغرف النظيفة الشاهقة أو المباني العامة ذات الطوابق العالية. تعتمد الفوهة على إمداد هواء جانبي، ويتم ترتيب الفوهة ومخرج هواء الإرجاع على نفس الجانب. يُطرد الهواء بتركيز من عدة فوهات مثبتة في المساحة بسرعة أعلى وحجم هواء أكبر. يتدفق الهواء النفاث للخلف بعد مسافة معينة، بحيث تكون المنطقة المكيفة بالكامل في منطقة إعادة التدفق، ثم يستخرجه مخرج هواء الإرجاع الموجود في الأسفل إلى وحدة تكييف الهواء. يتميز بسرعة إمداد هواء عالية ومدى طويل. يدفع الهواء النفاث الهواء الداخلي للخلط بقوة، وتتناقص السرعة تدريجيًا، ويتشكل تدفق هواء دوامي كبير في الداخل، بحيث تحصل المنطقة المكيفة على مجال درجة حرارة ومجال سرعة أكثر اتساقًا.

4. مثال على التصميم الهندسي

تتطلب ورشة عمل نظيفة طويلة (طولها 40 مترًا، وعرضها 30 مترًا، وارتفاعها 12 مترًا) منطقة عمل نظيفة أقل من 5 أمتار، مع مستوى تنقية ثابت 10000 وديناميكي 100000، ودرجة حرارة tn = 22 درجة مئوية ± 3 درجة مئوية، ورطوبة نسبية fn = 30٪ ~ 60٪.

(1). تحديد تنظيم تدفق الهواء وتردد التهوية

نظراً لخصائص استخدام هذه الغرفة النظيفة العالية، التي يزيد عرضها عن 30 متراً ولا تحتوي على سقف، يصعب على طريقة إمداد هواء الورشة النظيفة التقليدية تلبية متطلبات الاستخدام. لذا، تم اعتماد طريقة إمداد الهواء متعدد الطبقات بالفوهة لضمان درجة حرارة ورطوبة ونظافة منطقة العمل النظيفة (أقل من 5 أمتار). وُضع جهاز إمداد هواء الفوهة للنفخ بالتساوي على الجدار الجانبي، بينما وُضع جهاز مخرج هواء العودة المزود بطبقة تخميد بالتساوي على ارتفاع 0.25 متر من الأرض في الجزء السفلي من الجدار الجانبي للورشة، مما يُشكل نظاماً لتدفق الهواء، حيث تعود منطقة العمل من الفوهة ومن الجانب المُركز. في الوقت نفسه، من أجل منع الهواء في منطقة العمل غير النظيفة فوق 5 أمتار من تشكيل منطقة ميتة من حيث النظافة ودرجة الحرارة والرطوبة، والحد من تأثير الإشعاع البارد والحراري من السقف الخارجي على منطقة العمل، والتفريغ في الوقت المناسب لجزيئات الغبار الناتجة عن الرافعة العلوية أثناء التشغيل، والاستفادة الكاملة من الهواء النظيف المنتشر إلى أكثر من 5 أمتار، يتم ترتيب صف من منافذ عودة الهواء الصغيرة في منطقة تكييف الهواء غير النظيفة، مما يشكل نظام عودة هواء دائري صغير، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من تلوث المنطقة غير النظيفة العلوية إلى منطقة العمل النظيفة السفلية.

وفقًا لمستوى النظافة وانبعاثات الملوثات، يعتمد هذا المشروع تردد تهوية يبلغ 16 ساعة للمنطقة المكيفة النظيفة التي يقل ارتفاعها عن 6 أمتار، ويعتمد عادمًا مناسبًا للمنطقة العلوية غير النظيفة، بتردد تهوية أقل من 4 ساعات. في الواقع، يبلغ متوسط ​​تردد تهوية المنشأة بأكملها 10 ساعات. وبهذه الطريقة، وبالمقارنة مع تكييف الهواء النظيف للغرفة بأكملها، فإن طريقة إمداد الهواء النظيف بفوهة الطبقات لا تضمن فقط تردد تهوية المنطقة المكيفة النظيفة بشكل أفضل وتلبي تنظيم تدفق الهواء للمحطة الكبيرة، بل توفر أيضًا بشكل كبير حجم هواء النظام وسعة التبريد وقوة المروحة.

(2). حساب إمداد الهواء للفوهة الجانبية

فرق درجة حرارة الهواء المورد

تردد التهوية المطلوب لتكييف هواء الغرفة النظيفة أعلى بكثير من تردد التهوية في التكييف العادي. لذلك، فإن الاستفادة الكاملة من حجم الهواء الكبير لتكييف هواء الغرفة النظيفة وتقليل فرق درجة حرارة هواء الإمداد لا يوفران فقط سعة المعدات وتكاليف التشغيل، بل يعززان أيضًا دقة تكييف الهواء في منطقة الغرفة النظيفة المكيفة. فرق درجة حرارة هواء الإمداد المحسوب في هذا المشروع هو ts = 6 درجات مئوية.

تتميز الغرفة النظيفة بمساحة كبيرة نسبيًا، بعرض 30 مترًا. من الضروري ضمان متطلبات التداخل في المنطقة الوسطى والتأكد من أن منطقة عمل العملية تقع في منطقة الهواء العائد. في الوقت نفسه، يجب مراعاة متطلبات الضوضاء. تبلغ سرعة إمداد الهواء لهذا المشروع 5 أمتار في الثانية، وارتفاع تركيب الفوهة 6 أمتار، ويتم إرسال تدفق الهواء من الفوهة في الاتجاه الأفقي. قام هذا المشروع بحساب تدفق هواء إمداد الفوهة. يبلغ قطر الفوهة 0.36 متر. وفقًا للأدبيات، تم حساب رقم أرخميدس ليكون 0.0035. تبلغ سرعة إمداد هواء الفوهة 4.8 متر في الثانية، والسرعة المحورية في النهاية 0.8 متر في الثانية، ومتوسط ​​السرعة 0.4 متر في الثانية، ومتوسط ​​سرعة تدفق العودة أقل من 0.4 متر في الثانية، مما يلبي متطلبات استخدام العملية.

نظرًا لكبر حجم هواء الإمداد وصغر فرق درجة حرارته، فهو يكاد يكون مساويًا لحجم النفاثة المتساوية الحرارة، مما يسهل ضمان طول النفاثة. وفقًا لعدد أرخميدس، يمكن حساب النطاق النسبي x/ds = 37 مترًا، مما يلبي متطلبات تداخل تدفق هواء الإمداد على الجانب الآخر لمسافة 15 مترًا.

(3). معالجة حالة تكييف الهواء

نظراً لخصائص حجم هواء الإمداد الكبير واختلاف درجة حرارته الصغير في تصميم الغرفة النظيفة، يتم الاستفادة الكاملة من هواء الإرجاع، ويتم التخلص من هواء الإرجاع الأساسي في طريقة معالجة تكييف الهواء الصيفي. ويتم استخدام أقصى نسبة من هواء الإرجاع الثانوي، حيث يُعالَج الهواء النقي مرة واحدة فقط، ثم يُخلط بكمية كبيرة من هواء الإرجاع الثانوي، مما يمنع إعادة التسخين ويقلل من سعة الجهاز واستهلاكه للطاقة التشغيلية.

(4). نتائج القياسات الهندسية

بعد اكتمال هذا المشروع، أُجري اختبار هندسي شامل. رُكّبت 20 نقطة قياس أفقية ورأسية في جميع أنحاء المصنع. واختُبرت مجالات السرعة، ودرجة الحرارة، والنظافة، والضوضاء، وغيرها للمصنع النظيف في ظروف ثابتة، وكانت نتائج القياس الفعلية جيدة نسبيًا. النتائج المقاسة في ظل ظروف العمل التصميمية هي كما يلي:

متوسط ​​سرعة تدفق الهواء عند مخرج الهواء يتراوح بين 3.0 و4.3 متر/ثانية، وسرعة تدفق الهواء عند تقاطع تياري الهواء المتقابلين تتراوح بين 0.3 و0.45 متر/ثانية. معدل تهوية منطقة العمل النظيفة مضمون، وهو 15 مرة/ساعة، ودرجة نظافتها ضمن الفئة 10,000، مما يلبي متطلبات التصميم بدقة.

تبلغ الضوضاء الداخلية على المستوى A 56 ديسيبل عند مخرج الهواء العائد، وتكون جميع مناطق العمل الأخرى أقل من 54 ديسيبل.

5. الخاتمة

(1) بالنسبة للغرف النظيفة الطويلة ذات المتطلبات غير العالية، يمكن اعتماد ديكور مبسط لتحقيق متطلبات الاستخدام ومتطلبات النظافة.

(2) بالنسبة للغرف النظيفة الطويلة التي تتطلب فقط مستوى نظافة المنطقة التي تقع أسفل ارتفاع معين ليكون من الفئة 10000 أو 100000، فإن طريقة إمداد الهواء بفوهة تكييف الهواء النظيفة ذات الطبقات هي طريقة اقتصادية وعملية وفعالة نسبيًا.

(3). بالنسبة لهذا النوع من غرف التنظيف الطويلة، يتم وضع صف من منافذ عودة الهواء الشريطية في منطقة العمل غير النظيفة العلوية لإزالة الغبار الناتج عن قضبان الرافعة وتقليل تأثير الإشعاع البارد والحراري من السقف على منطقة العمل، مما يمكن أن يضمن بشكل أفضل نظافة ودرجة حرارة ورطوبة منطقة العمل.

(4) يتجاوز ارتفاع غرفة التنظيف العالية أربعة أضعاف ارتفاع غرفة التنظيف العادية. في ظل ظروف إنتاج الغبار العادية، يُلاحظ أن حمل تنقية مساحة الوحدة أقل بكثير من حمل تنقية غرفة التنظيف المنخفضة. لذلك، من هذا المنظور، يُمكن تحديد تردد التهوية بأنه أقل من تردد تهوية غرفة التنظيف الموصى به وفقًا للمعيار الوطني GB 73-84. تُظهر الأبحاث والتحليلات أن تردد التهوية في غرف التنظيف العالية يختلف باختلاف ارتفاعات منطقة التنظيف. بشكل عام، يُمكن أن يُلبي تردد التهوية الموصى به وفقًا للمعيار الوطني متطلبات التنقية بنسبة تتراوح بين 30% و80%.