1. Análisis de las características de las salas blancas altas
(1). Las salas blancas altas tienen características propias. Generalmente, se utilizan principalmente en el proceso de posproducción y, por lo general, para el ensamblaje de equipos grandes. No requieren un alto nivel de limpieza y la precisión en el control de la temperatura y la humedad no es elevada. El equipo no genera mucho calor durante el proceso de producción y suele haber relativamente poco personal.
(2). Las salas blancas altas suelen tener grandes estructuras de armazón y a menudo utilizan materiales ligeros. La placa superior generalmente no soporta fácilmente una gran carga.
(3). Generación y distribución de partículas de polvo Para salas blancas altas, la principal fuente de contaminación es diferente a la de las salas blancas generales. Además del polvo generado por personas y equipos deportivos, el polvo superficial representa una gran proporción. Según los datos proporcionados por la literatura, la generación de polvo cuando una persona está quieta es de 105 partículas/(min·persona), y la generación de polvo cuando una persona se mueve se calcula como 5 veces la que cuando la persona está quieta. Para salas blancas de altura normal, la generación de polvo superficial se calcula como la generación de polvo superficial de 8 m² de 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 considerando la contaminación por polvo imprevista. La generación de polvo superficial de este proyecto se basa en la generación de polvo superficial de 6 m² de suelo, que es equivalente a la generación de polvo de una persona en reposo. Este proyecto se calcula en base a 20 personas trabajando por turno, y la generación de polvo del personal representa solo 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 limpias en talleres altos
La decoración de salas blancas generalmente incluye pisos, paneles de pared, techos y sistemas de aire acondicionado, iluminación, protección contra incendios, suministro y drenaje de agua, entre otros. Según los requisitos, la envolvente del edificio y la decoración interior de la sala blanca deben utilizar materiales con buena estanqueidad y mínima deformación ante 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 las salas limpias deben ser planas, lisas, libres de polvo, sin reflejos, fáciles de limpiar y tener menos superficies irregulares.
(2). Las salas limpias no deben usar paredes de mampostería ni paredes enlucidas. Cuando sea necesario usarlas, se debe hacer trabajo en seco y usar estándares de enlucido de alta calidad. Después de enlucir las paredes, la superficie de pintura debe pintarse, y se debe seleccionar pintura ignífuga, sin grietas, lavable, lisa y que no absorba agua fácilmente, se deteriore y se enmohezca. En general, la decoración de salas limpias elige principalmente paneles de pared de metal con recubrimiento en polvo de mejor calidad como materiales de decoración interior. Sin embargo, para fábricas de gran espacio, debido a la gran altura del piso, la instalación de tabiques de paneles de pared de metal es más difícil, con poca resistencia, alto costo e incapacidad para soportar peso. Este proyecto analizó las características de generación de polvo de las salas limpias en fábricas grandes y los requisitos de limpieza de la sala. No se adoptaron los métodos convencionales de decoración interior de paneles de pared de metal. Se aplicó un recubrimiento de epoxi en las paredes originales de ingeniería civil. No se instaló techo en todo el espacio para aumentar el espacio útil.
3. Organización del flujo de aire en salas blancas altas
Según la literatura, en salas blancas altas, el uso de sistemas de aire acondicionado puede reducir considerablemente el volumen total de suministro de aire. Con esta reducción, es fundamental adoptar una organización del flujo de aire adecuada para lograr un mejor efecto de climatización. Es necesario garantizar la uniformidad del sistema de suministro y retorno de aire, reducir la formación de vórtices y remolinos en el área de trabajo limpia y optimizar la difusión del flujo de aire para maximizar su efecto de dilución. En talleres limpios altos con requisitos de limpieza de clase 10 000 o 100 000, se puede aplicar el concepto de diseño de espacios amplios para la climatización confortable, como el uso de boquillas en grandes espacios como aeropuertos y salas de exposiciones. Mediante boquillas y suministro de aire lateral, el flujo de aire se puede difundir a larga distancia. El suministro de aire mediante boquillas consiste en la expulsión de chorros de alta velocidad. Se utiliza principalmente en sistemas de aire acondicionado en salas blancas altas o espacios públicos con techos elevados. La boquilla emplea suministro de aire lateral, y tanto la boquilla como la salida de retorno de aire se encuentran en el mismo lado. El aire se expulsa de forma concentrada desde varias boquillas ubicadas en el espacio a mayor velocidad y con mayor caudal. El chorro regresa tras recorrer cierta distancia, de modo que toda el área climatizada queda dentro del área de recirculación, y luego la salida de retorno de aire ubicada en la parte inferior lo extrae de vuelta a la unidad de aire acondicionado. Sus características principales son la alta velocidad de suministro de aire y el largo alcance. El chorro impulsa una intensa mezcla del aire interior, cuya velocidad disminuye gradualmente, generando un gran remolino de aire en el interior, lo que permite obtener un campo de temperatura y velocidad más uniforme en el área climatizada.
4. Ejemplo de diseño de ingeniería
Un taller alto y limpio (40 m de largo, 30 m de ancho, 12 m de alto) requiere un área de trabajo limpia por debajo de 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.
Dadas las características de uso de esta sala limpia de gran altura, que mide más de 30 m de ancho y carece de techo, el método convencional de suministro de aire para talleres limpios no cumple con los requisitos de uso. Se adopta el método 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 para soplado está dispuesto uniformemente en la pared lateral, y el dispositivo de salida de aire de retorno con una capa amortiguadora está dispuesto uniformemente a una altura de 0,25 m del suelo en la parte inferior de la pared lateral del taller, formando una organización del flujo de aire en la que el área de trabajo regresa desde la boquilla y regresa 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 aprovechar al máximo el aire limpio que se difunde a más de 5 m, se dispone una hilera de pequeñas salidas de retorno de aire en tira en el área de climatización no limpia, formando un pequeño sistema de retorno de aire circulante, lo que puede reducir en gran medida la contaminación del área no limpia superior al área de trabajo limpia inferior.
Según el nivel de limpieza y la emisión de contaminantes, este proyecto adopta una frecuencia de ventilación de 16 h⁻¹ para la zona climatizada limpia situada por debajo de los 6 m, y una extracción adecuada para la zona superior no limpia, con una frecuencia de ventilación inferior a 4 h⁻¹. De hecho, la frecuencia de ventilación media de toda la planta es de 10 h⁻¹. De este modo, en comparación con la climatización de toda la sala, el método de suministro de aire mediante boquillas estratificadas limpias no solo garantiza mejor la frecuencia de ventilación de la zona climatizada limpia y cumple con la organización del flujo de aire de la planta de gran envergadura, sino que también ahorra considerablemente volumen de aire, capacidad de refrigeración y potencia del ventilador 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 convencional. Por lo tanto, aprovechar al máximo el gran volumen de aire de la sala blanca y reducir la diferencia de temperatura del flujo de aire de suministro no solo permite ahorrar capacidad de los equipos y costos operativos, sino que también contribuye a garantizar la precisión del aire acondicionado en la zona climatizada. La diferencia de temperatura del aire de suministro calculada en este proyecto es ts = 6 °C.
La sala limpia tiene una extensión relativamente grande, con un ancho de 30 m. Es necesario garantizar los requisitos de solapamiento en el área central y asegurar que el área de trabajo del proceso esté en el área de retorno de aire. Al mismo tiempo, se deben considerar 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 menor a 0,4 m/s, lo que cumple con los requisitos de uso del proceso.
Dado que el volumen de aire del flujo de suministro es grande y la diferencia de temperatura del aire de suministro es pequeña, es casi idéntico al de un 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 una superposición de 15 m del flujo de aire de suministro del lado opuesto.
(3). Tratamiento del aire acondicionado
En vista de las características de gran volumen de aire de impulsión y pequeña diferencia de temperatura del aire de impulsión en el diseño de salas limpias, 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 adopta la máxima 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 de energía de funcionamiento 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 un total de 20 puntos de medición horizontales y verticales en toda la planta. Se analizaron el campo de velocidad, el campo de temperatura, la limpieza, el ruido, etc., de la planta limpia en condiciones estáticas, y los resultados de las mediciones reales fueron relativamente buenos. Los resultados de las mediciones en las condiciones de funcionamiento de diseño son los siguientes:
La velocidad media 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 de aire opuestos es de 0,3 a 0,45 m/s. Se garantiza una frecuencia de ventilación de 15 veces por hora en la zona de trabajo limpia, y su nivel de limpieza se sitúa dentro de la clase 10 000, lo que cumple satisfactoriamente con los requisitos de diseño.
El nivel de ruido en interiores (nivel A) es de 56 dB en la salida de retorno de aire, y en las demás zonas de trabajo es inferior a 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 requisitos de limpieza.
(2). Para salas limpias altas que solo requieren que el nivel de limpieza del área debajo de cierta altura sea de clase 10 000 o 100 000, el método de suministro de aire de boquillas de aire acondicionado de capas limpias es un método relativamente económico, práctico y eficaz.
(3). Para este tipo de salas limpias altas, se coloca una fila de salidas de retorno de aire en tira en el área 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 puede garantizar mejor la limpieza, la temperatura y la humedad del área de trabajo.
(4). La altura de una sala limpia alta es más de 4 veces mayor que la de una sala limpia común. En condiciones normales de producción de polvo, cabe decir que la carga de purificación por unidad de espacio es mucho menor que la de una sala limpia común de baja altura. Por lo tanto, desde esta perspectiva, se puede determinar que la frecuencia de ventilación es menor que la frecuencia de ventilación de la sala limpia recomendada por la norma nacional GB 73-84. Las investigaciones y análisis muestran que, para salas limpias altas, la frecuencia de ventilación varía debido a las diferentes alturas del área limpia. Generalmente, entre el 30 % y el 80 % de la frecuencia de ventilación recomendada por la norma nacional puede cumplir con los requisitos de purificación.
Fecha de publicación: 18 de febrero de 2025