1. Análisis de las características de las salas blancas altas
(1) Las salas blancas altas tienen sus propias características. Generalmente, se utilizan principalmente en el proceso de posproducción y se emplean para el ensamblaje de equipos grandes. No requieren un alto nivel de limpieza y la precisión del control de temperatura y humedad es baja. El equipo no genera mucho calor durante la producción y requiere relativamente poco personal.
(2) Las salas blancas altas suelen tener estructuras de gran tamaño y suelen utilizar materiales ligeros. La placa superior no suele soportar una carga pesada.
(3). Generación y distribución de partículas de polvo En las salas blancas altas, la principal fuente de contaminación es diferente a la de las salas blancas generales. Además del polvo generado por las personas y los equipos deportivos, el polvo superficial representa una gran proporción. Según los datos proporcionados por la literatura, la generación de polvo cuando una persona está estacionaria es de 105 partículas/(min·persona), y la generación de polvo cuando una persona está en movimiento se calcula como 5 veces mayor que cuando la persona está estacionaria. Para salas blancas de altura ordinaria, la generación de polvo superficial se calcula como la generación de polvo superficial de 8 m2 del suelo es equivalente a la generación de polvo de una persona en reposo. Para salas blancas altas, la carga de purificación es mayor en el área de actividad del personal inferior y menor en el área superior. Al mismo tiempo, debido a las características del proyecto, es necesario tomar un factor de seguridad apropiado para la seguridad y considerar la contaminación por polvo imprevista. La generación de polvo superficial de este proyecto se basa en la generación de polvo superficial de 6 m2 del suelo, que es equivalente a la generación de polvo de una persona en reposo. Este proyecto está calculado sobre la base de 20 personas trabajando por turno, y la generación de polvo del personal solo representa el 20% de la generación total de polvo, mientras que la generación de polvo del personal en una sala limpia general representa aproximadamente el 90% de la generación total de polvo.
2. Decoración de salas blancas de talleres altos
La decoración de salas blancas generalmente incluye pisos, paneles de pared, techos, aire acondicionado, iluminación, protección contra incendios, suministro de agua y drenaje, y otros elementos relacionados con las salas blancas. De acuerdo con los requisitos, la envolvente del edificio y la decoración interior de la sala blanca deben utilizar materiales con buena hermeticidad y mínima deformación ante los cambios de temperatura y humedad. La decoración de paredes y techos en salas blancas debe cumplir con los siguientes requisitos:
(1) Las superficies de las paredes y los techos en salas limpias deben ser planas, lisas, libres de polvo, sin reflejos, fáciles de eliminar y con pocas irregularidades.
(2) Las salas blancas no deben usar paredes de mampostería ni enlucidas. Cuando sea necesario, se debe trabajar en seco y usar yeso de alta calidad. Después de enlucir las paredes, se debe pintar la superficie con pintura ignífuga, resistente a las grietas, lavable, lisa y que no absorba agua, se deteriore ni se enmohezca fácilmente. En general, la decoración de salas blancas se basa principalmente en paneles de pared metálicos con recubrimiento en polvo como material de decoración interior. Sin embargo, en fábricas de grandes dimensiones, debido a la gran altura del piso, la instalación de particiones de paneles metálicos es más difícil, presenta poca resistencia, es costosa y no soporta peso. Este proyecto analizó las características de generación de polvo en salas blancas de grandes fábricas y los requisitos de limpieza. No se adoptaron métodos convencionales de decoración interior con paneles metálicos. Se aplicó un recubrimiento epoxi sobre las paredes originales de ingeniería civil. No se instaló techo en todo el espacio para aumentar la superficie útil.
3. Organización del flujo de aire en salas blancas altas
Según la literatura, para salas blancas altas, el uso de sistemas de aire acondicionado para salas blancas puede reducir considerablemente el volumen total de suministro de aire del sistema. Con la reducción del volumen de aire, es particularmente importante adoptar una organización razonable del flujo de aire para obtener un mejor efecto de aire acondicionado limpio. Es necesario asegurar la uniformidad del sistema de suministro y retorno de aire, reducir el vórtice y el remolino de flujo de aire en el área de trabajo limpia, y mejorar las características de difusión del flujo de aire de suministro para aprovechar al máximo el efecto de dilución del flujo de aire de suministro de aire. En talleres limpios altos con requisitos de limpieza de clase 10,000 o 100,000, se puede citar el concepto de diseño de espacios altos y grandes para el aire acondicionado de confort, como el uso de boquillas en espacios grandes como aeropuertos y salas de exposiciones. Usando boquillas y suministro de aire lateral, el flujo de aire puede difundirse a gran distancia. El suministro de aire de boquilla es una forma de lograr el suministro de aire mediante chorros de alta velocidad que salen de las boquillas. Se utiliza principalmente en aire acondicionado en salas blancas altas o espacios públicos con pisos altos. La boquilla incorpora un suministro de aire lateral, y la boquilla y la salida de aire de retorno están ubicadas en el mismo lado. El aire se expulsa de forma concentrada desde varias boquillas ubicadas en el espacio a mayor velocidad y con un mayor volumen. El chorro fluye de regreso después de una cierta distancia, de modo que toda el área climatizada se encuentra en el área de reflujo, y luego la salida de aire de retorno ubicada en la parte inferior lo extrae de regreso a la unidad de aire acondicionado. Se caracteriza por una alta velocidad de suministro de aire y un largo alcance. El chorro impulsa el aire interior para mezclarlo fuertemente, la velocidad disminuye gradualmente y se forma un gran flujo de aire en remolino en el interior, de modo que el área climatizada obtiene un campo de temperatura y velocidad más uniforme.
4. Ejemplo de diseño de ingeniería
Un taller limpio y alto (40 m de largo, 30 m de ancho, 12 m de alto) requiere un área de trabajo limpia por debajo de los 5 m, con un nivel de purificación estático de 10 000 y dinámico de 100 000, una temperatura tn = 22 ℃ ± 3 ℃ y una humedad relativa fn = 30 % ~ 60 %.
(1) Determinación de la organización del flujo de aire y la frecuencia de ventilación.
Debido a las características de uso de esta sala blanca alta, de más de 30 m de ancho y sin techo, el método convencional de suministro de aire limpio para talleres resulta difícil de cumplir con los requisitos. Se adopta un sistema de suministro de aire por capas con boquillas para garantizar la temperatura, la humedad y la limpieza del área de trabajo limpia (por debajo de 5 m). El dispositivo de suministro de aire con boquillas está dispuesto uniformemente en la pared lateral, y el dispositivo de salida de aire de retorno, con una capa de amortiguación, está dispuesto uniformemente a una altura de 0,25 m del suelo en la parte inferior de la pared lateral del taller, creando un flujo de aire que permite que el área de trabajo retorne desde la boquilla y desde el lado concentrado. Al mismo tiempo, para evitar que el aire en el área de trabajo no limpia por encima de 5 m forme una zona muerta en términos de limpieza, temperatura y humedad, reducir el impacto de la radiación de frío y calor del techo exterior en el área de trabajo, y descargar oportunamente las partículas de polvo generadas por la grúa superior durante el funcionamiento, y hacer un uso completo del aire limpio difundido a más de 5 m, se dispone una fila de pequeñas salidas de aire de retorno de tiras en el área de aire acondicionado no limpio, formando un pequeño sistema de retorno de aire circulante, que puede reducir en gran medida la contaminación del área superior no limpia al área de trabajo limpia inferior.
De acuerdo con el nivel de limpieza y la emisión de contaminantes, este proyecto adopta una frecuencia de ventilación de 16 h⁻¹ para el área limpia con aire acondicionado por debajo de los 6 m², y un sistema de extracción adecuado para el área superior sin aire acondicionado, con una frecuencia de ventilación inferior a 4 h⁻¹. De hecho, la frecuencia de ventilación promedio de toda la planta es de 10 h⁻¹. De esta manera, en comparación con el aire acondicionado limpio de toda la sala, el método de suministro de aire limpio con boquillas estratificadas no solo garantiza una mejor frecuencia de ventilación del área limpia con aire acondicionado y se adapta a la organización del flujo de aire de la planta de gran envergadura, sino que también ahorra considerablemente el volumen de aire, la capacidad de refrigeración y la potencia de los ventiladores del sistema.
(2) Cálculo del suministro de aire de la boquilla lateral
Diferencia de temperatura del aire de suministro
La frecuencia de ventilación requerida para el aire acondicionado de salas blancas es mucho mayor que la del aire acondicionado general. Por lo tanto, aprovechar al máximo el gran volumen de aire del aire acondicionado de salas blancas y reducir la diferencia de temperatura del flujo de aire de suministro no solo permite ahorrar capacidad del equipo y costos operativos, sino que también facilita la precisión del aire acondicionado en el área climatizada. La diferencia de temperatura del aire de suministro calculada en este proyecto es ts = 6 ℃.
La sala limpia tiene una luz relativamente grande, con un ancho de 30 m. Es necesario garantizar los requisitos de superposición en el área central y asegurar que el área de trabajo del proceso esté en el área de aire de retorno. Al mismo tiempo, deben considerarse los requisitos de ruido. La velocidad de suministro de aire de este proyecto es de 5 m/s, la altura de instalación de la boquilla es de 6 m y el flujo de aire se envía desde la boquilla en dirección horizontal. Este proyecto calculó el flujo de aire de suministro de aire de la boquilla. El diámetro de la boquilla es de 0,36 m. Según la literatura, el número de Arquímedes se calcula en 0,0035. La velocidad de suministro de aire de la boquilla es de 4,8 m/s, la velocidad axial en el extremo es de 0,8 m/s, la velocidad promedio es de 0,4 m/s y la velocidad promedio del flujo de retorno es inferior a 0,4 m/s, lo que cumple con los requisitos de uso del proceso.
Dado que el caudal del flujo de aire de suministro es grande y la diferencia de temperatura es pequeña, es prácticamente igual al del chorro isotérmico, por lo que la longitud del chorro es fácil de garantizar. Según el número de Arquímedes, se puede calcular un rango relativo x/ds = 37 m, lo que permite cumplir con el requisito de superposición de 15 m del flujo de aire de suministro del lado opuesto.
(3) Tratamiento del aire acondicionado
Debido al gran volumen de aire de suministro y la pequeña diferencia de temperatura en el diseño de salas blancas, se aprovecha al máximo el aire de retorno y se elimina el aire de retorno primario en el método de tratamiento de aire acondicionado de verano. Se maximiza la proporción de aire de retorno secundario, y el aire fresco se trata solo una vez y luego se mezcla con una gran cantidad de aire de retorno secundario, eliminando así el recalentamiento y reduciendo la capacidad y el consumo energético operativo del equipo.
(4) Resultados de las mediciones de ingeniería
Tras la finalización de este proyecto, se llevó a cabo una prueba de ingeniería exhaustiva. Se instalaron 20 puntos de medición horizontales y verticales en toda la planta. Se evaluaron los campos de velocidad, temperatura, limpieza, ruido, etc., de la planta limpia en condiciones estáticas, y los resultados de las mediciones fueron relativamente buenos. Los resultados medidos en las condiciones de trabajo de diseño son los siguientes:
La velocidad promedio del flujo de aire en la salida es de 3,0 a 4,3 m/s, y la velocidad en la unión de los dos flujos opuestos es de 0,3 a 0,45 m/s. La frecuencia de ventilación del área de trabajo limpia está garantizada a 15 veces por hora, y su limpieza se encuentra dentro de la clase 10 000, lo que cumple con creces los requisitos de diseño.
El nivel de ruido A en interiores es de 56 dB en la salida de aire de retorno y las demás áreas de trabajo están por debajo de los 54 dB.
5. Conclusión
(1) Para salas blancas altas con requisitos no muy exigentes, se puede adoptar una decoración simplificada para cumplir tanto con los requisitos de uso como con los de limpieza.
(2) Para salas blancas altas que solo requieren que el nivel de limpieza del área por debajo de cierta altura sea de clase 10 000 o 100 000, el método de suministro de aire mediante boquillas de aire acondicionado de capas limpias es relativamente económico, práctico y eficaz.
(3) En este tipo de salas blancas altas, se instala una hilera de salidas de aire de retorno en la zona de trabajo superior no limpia para eliminar el polvo generado cerca de los rieles de la grúa y reducir el impacto de la radiación de frío y calor del techo en el área de trabajo, lo que garantiza una mejor limpieza, temperatura y humedad del área de trabajo.
(4) La altura de una sala limpia alta es más de cuatro veces mayor que la de una sala limpia general. En condiciones normales de producción de polvo, la carga de purificación de la unidad es mucho menor que la de una sala limpia baja general. Por lo tanto, desde esta perspectiva, la frecuencia de ventilación puede ser inferior a la recomendada para salas limpias según la norma nacional GB 73-84. Diversos estudios y análisis demuestran que, en salas limpias altas, la frecuencia de ventilación varía según la altura del área limpia. Generalmente, entre el 30 % y el 80 % de la frecuencia de ventilación recomendada por la norma nacional cumple con los requisitos de purificación.
Hora de publicación: 18 de febrero de 2025