Вентиляция чистых помещений: нормы, требования, особенности

Воздух в помещениях часто содержит примеси, уровень которых зависит от близости к промышленным объектам и дорогам. В некоторых пространствах требуется поддерживать исключительную чистоту воздушных потоков, что делает обязательной установку систем вентиляции и кондиционирования. Это помещения больниц, лабораторий, отдельных промышленных комплексов и не только.

Чистые помещения

Что такое чистые помещения

Чистые помещения — это зоны, где уровень переносимых по воздуху частиц строго контролируется в соответствии с установленными нормами. При проектировании минимизируют проникновение и накопление загрязнений, а системы вентиляции соответствуют строгим стандартам, определяя допустимый размер и количество частиц на кубический метр. Также контролируются влажность, давление и температура. Эти требования закреплены в стандарте ISO 14644, где, например, для ISO 6 требуется до 160 воздухообменов в час, а для ISO 8 — от 10 до 20 циклов.

Области применения

Система вентиляции чистых помещений находит применение в различных отраслях, где требуется строгий контроль над уровнем загрязняющих веществ. Ключевые области использования:

• Медицина и здравоохранение. Операционные блоки, реанимационные палаты, и другие медицинские помещения, где важно минимизировать риск инфекции.
• Фармацевтика и биотехнологии. Производство лекарств, контроль качества медицинских изделий, лаборатории.
• Микроэлектроника и производство высокоточных изделий. Изготовление нанопроводников, электроники, микромеханика, телекоммуникации.
• Химическая и пищевая промышленность. Выпуск пищевых добавок, косметики, и изделий для детей.
• Исследования и разработки. Лаборатории нанотехнологий и биотехнологий, научные институты.

Важность вентиляции в чистых помещениях

Вентиляция и кондиционирование воздуха чистых помещений — это не просто механизм для перемещения воздушных масс, а жизненно важный компонент, от которого зависит стабильность производственного процесса. Она выполняет сразу несколько ключевых функций:

• удаление микрочастиц;
• контроль температуры и влажности;
• поддержание избыточного давления, которое исключает попадание загрязнений извне.

Эти параметры напрямую влияют на качество выпускаемой продукции, особенно в высокотехнологичных отраслях, таких как микроэлектроника и фармацевтика. Кроме того, правильная вентиляция защищает здоровье сотрудников, предотвращая их контакт с опасными веществами, что особенно важно в условиях, где даже малейшие отклонения могут привести к серьезным последствиям.

Нормы и стандарты вентиляции чистых помещений

Система вентиляции чистых помещений строго регулируется международными и российскими стандартами, которые устанавливают требования к уровню чистоты воздуха, количеству воздухообменов, температуре, влажности и другим параметрам. Ниже представлены основные стандарты и нормы, которые применяются в этой области.

Международные стандарты

ISO 14644

Устанавливает классификацию чистоты воздуха в чистых помещениях и контролируемых средах. Важнейшей частью стандарта является классификация по концентрации взвешенных частиц в воздухе. Для поддержания нужного уровня чистоты стандарт предписывает количество максимальных частиц, допустимых в помещении, и требования к методам их измерения. (ISO 14644 на Kleanlabs​ (Kleanlabs -)).

GMP (Good Manufacturing Practice)

Стандарты GMP используются для контроля производственных процессов в фармацевтической и пищевой промышленности. Чистые помещения, используемые для производства, должны соответствовать стандартам ISO 14644, поскольку они напрямую упоминаются в Приложении 1 к Руководству GMP. Эти стандарты обеспечивают предотвращение загрязнения продукции и безопасность конечного продукта.(GMP Compliance​ (GMP Compliance)).

Российские нормы и стандарты

СанПиН (Санитарные правила и нормы)

Стандарт регулирует требования к санитарным условиям в чистых помещениях, включая вентиляцию, освещенность, уровень шума и микроклимат. Как пример, СанПиН 2.2.4.1294-03 устанавливает гигиенические требования к воздухоснабжению и вентиляции в помещениях, требующих повышенной чистоты воздуха. Эти нормы обязательны для соблюдения на предприятиях, занимающихся особо чистыми производственными процессами. (RussianGost — SanPiN 2.2.4.1294-03)

ГОСТ (Государственные стандарты)

ГОСТ вентиляция и кондиционирование чистых помещений определяет технические требования к чистым помещениям, включая методы расчета и проектирования систем вентиляции, фильтрации воздуха и контроля микроклимата. В данной отрасли руководствуются следующими документами: ГОСТ 52539-2006 и ГОСТ Р 56638-2015 которые регулируют общие требования к вентиляции и кондиционированию воздуха в чистых помещениях, в том числе методы проектирования, расчета и эксплуатации оборудования. (RussianGost — GOST R ISO 14644​ (RussianGost)).

СНИП

СНИПы устанавливают требования к проектированию и строительству зданий, в том числе к ним относятся и чистые помещения. Например, СНиП 41-01-2003 регулирует вопросы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в таких зданиях. (RussianGost — SNiP)

Классы чистого воздуха

Требования к вентиляционным системам в чистых помещениях

Чистые помещения более требовательны к основным параметрам микроклимата, чем обычные офисы, производственные и складские здания. Эти требования охватывают широкий спектр параметров, от скорости воздухообмена до эффективности фильтрации, и требуют комплексного подхода при проектировании и эксплуатации систем.

Фильтрация воздуха

Важнейший момент по части обеспечения необходимого уровня чистоты. Вентиляционные системы используют многоступенчатую фильтрацию, включая предварительные HEPA и ULPA фильтры, которые способны задерживать до 99,9995% частиц размером 0,1 мкм и более. Основная задача фильтрации — минимизировать концентрацию микрочастиц и микроорганизмов в воздухе, что критично для таких отраслей, как микроэлектроника и фармацевтика. Для соответствия стандартам ISO и GMP фильтры регулярно проверяются и заменяются по установленному графику, чтобы гарантировать их эффективность на протяжении всего времени эксплуатации.

Контроль температуры и влажности

Неправильная температура и влажность способны повредить продукцию, ухудшить ее свойства или срок годности. В зависимости от класса чистоты, требования к температуре могут варьироваться, но обычно находятся в диапазоне 18-24°C, а влажность поддерживается на уровне 40-60%. Несоответствие этих параметров может привести к образованию конденсата, который станет источником загрязнения, или к статическому электричеству, что особенно опасно в технологических процессах. Вентиляционные системы оснащаются системами контроля и автоматической регулировки температуры и влажности для обеспечения стабильности микроклимата.

Давление и воздушные потоки

Для предотвращения попадания загрязненного воздуха из смежных зон, в чистых помещениях создается избыточное давление. Это достигается за счет регулирования притока воздуха, который должен превышать вытяжку на 20-30%, в зависимости от герметичности помещения и наличия окон. Однонаправленные потоки воздуха, как правило, применяются в помещениях с высокими требованиями к чистоте (ISO 1-6), обеспечивая движение воздуха сверху вниз со скоростью 0,2-0,45 м/сек. Такой подход позволяет поддерживать чистоту воздуха и предотвращает рециркуляцию загрязненных частиц в рабочей зоне.

Частота воздухообмена

Частота воздухообмена в чистых помещениях определяется их классом и функциональным назначением. Для классов чистоты ISO 1-6 требуется до 400-600 полных обменов воздуха в час, чтобы поддерживать минимальную концентрацию частиц. В помещениях более низкого класса (ISO 7-9) допустимо меньшее количество обменов — от 10 до 100 в час, в зависимости от специфики процессов. Этот параметр критически важен для обеспечения должного уровня чистоты и предотвращения накопления загрязняющих веществ в воздухе. Правильный расчет частоты воздухообмена является основой проектирования эффективной вентиляционной системы.

Особенности проектирования вентиляционных систем для чистых помещений

Зонирование помещений

Зонирование нужно для минимизации перекрестного загрязнения и эффективного распределения ресурсов. Чистые помещения разделяются на зоны с разными классами чистоты, каждая из которых требует своих условий вентиляции. Это позволяет поддерживать оптимальные параметры в каждой зоне, снижая риск загрязнения между участками. Например:

• Зона высокого класса чистоты (ISO 1-3): Использование однонаправленного воздушного потока для предотвращения рециркуляции частиц.
• Зона низкого класса чистоты (ISO 7-9): Допускается использование рециркуляции с многоступенчатой фильтрацией.

Выбор и установка оборудования

При проектировании комплексов для чистых помещений выбор оборудования определяется требованиями к классу чистоты и параметрами воздухообмена. Важными элементами системы являются:

• Приточно-вытяжные установки. Включают фильтры (HEPA, ULPA), теплообменники и увлажнители, обеспечивающие нужные параметры воздуха.
• Вентиляторы. Устанавливаются с учетом создания избыточного давления в помещениях для предотвращения обратного перетока загрязненного воздуха. Установка оборудования также должна учитывать минимизацию турбулентности и устранение зон застоя воздуха.

Энергоэффективность

Вентиляция в чистых помещениях должна работать непрерывно. От этого вопросы энергоэффективность выходит на первый планы. В этом направлении внедряются следующие меры и технологии:

• Рециркуляционные системы. Повторное использование очищенного воздуха для снижения затрат на его подготовку.
• Теплообменники. Использование тепла отработанного воздуха для подогрева притока, что позволяет существенно сократить энергозатраты.
• Переменное управление вентилятором. Регулировка скорости в зависимости от нагрузки, что снижает потребление энергии в периоды низкой активности.

Контроль и автоматизация систем

Автоматизация нужна прежде всего для комфорта. Постоянно настраивать и контролировать каждое оборудование накладно, трудозатратно и невыгодно. Основные компоненты автоматизации включают:

• Датчики контроля. Температуры, влажности, давления, концентрации частиц.
• Контроллеры и реле. Автоматическая регулировка работы вентиляторов, увлажнителей и других систем на основе данных с датчиков.
• Сигнализация и мониторинг. В случае отклонения от норм система подает сигнал оператору, что позволяет оперативно реагировать на изменения.

Эксплуатация и обслуживание вентиляционных систем

Регулярное обслуживание и проверка

Плановое техническое обслуживание включает в себя 4 обязательных этапа:

• Проверка и замена фильтров. HEPA и ULPA фильтры должны проверяться каждые 6-12 месяцев. Если этого не сделать, то производительность по улавливанию микрочастиц может ухудшиться в 3-5 раз каждый последующий квартал.
• Осмотр и очистка воздуховодов. Воздуховоды должны проверяться на наличие загрязнений и очищаться не реже одного раза в год, чтобы предотвратить накопление частиц и микроорганизмов.
• Калибровка датчиков. Все датчики температуры, влажности и давления должны калиброваться как минимум раз в год для точного поддержания заданных параметров микроклимата.
• Проверка работы вентиляторов и теплообменников. Важна их проверка на износ и правильную работу для поддержания энергоэффективности.

Регулярное обслуживание позволяет минимизировать риски сбоя системы и обеспечивает соответствие установленным нормам. Но поскольку каждый производитель имеет свои правила, лучше обратиться непосредственно к менеджеру конкретной компании.

Обучение персонала

Обучение персонала, работающего с вентиляционными системами в чистых помещениях, является неотъемлемой частью эксплуатации. Персонал должен быть обучен:

• Правилам эксплуатации оборудования. Знание особенностей работы с вентиляционными системами, в том числе управление скоростью воздухообмена и контроль микроклимата.
• Проведению регулярного технического обслуживания. Умение самостоятельно проводить базовую проверку и замену фильтров, очистку воздуховодов и калибровку датчиков.
• Действиям в аварийных ситуациях. Четкое понимание процедур при нарушении работы системы, таких как резкое изменение давления или отключение системы.

Компании целесообразно продумать внутренние протоколы для оперативного реагирования персонала.

Управление рисками и аварийные ситуации

Стабильная и эффективная работа комплекса невозможна без создания стратегического плана. В него входят следующие пункты:

• Разработка плана аварийного реагирования. Инструкции по быстрому восстановлению работы системы при сбоях, таких как отключение электроэнергии или поломка оборудования.
• Мониторинг критических параметров. Постоянный контроль уровня давления, температуры и влажности с помощью автоматизированных систем управления (АСУ), способных предупредить о любых отклонениях от нормы.
• Наличие резервного оборудования. Установка резервных вентиляторов и фильтров, которые автоматически включаются при отказе основной системы, обеспечивая непрерывность работы.
• Проведение регулярных учений. Обучение персонала правильным действиям в случае аварийной ситуации, что снижает риски серьезных последствий.

Заключение

Создать эффективную вентиляцию в здании не просто, а организовать систему для чистых помещений втройне сложнее. Важно учитывать особенности микроклимата, дополнительные нюансы в проектировании и специфику класса требуемой чистоты.

Такая задача должна решаться профессионалами, которые используют комплексный подход. Обратитесь за консультацией в РНВ УРАЛ, чтобы получить предварительное понимание и смету на выполнение работ.