Приложение С (справочное). Расчет расхода воздуха (кратности воздухообмена) для обеспечения чистоты и времени восстановления

Приложение С
(справочное)

Расчет расхода воздуха (кратности воздухообмена) для обеспечения чистоты и времени восстановления

Основным источником загрязнений в чистом помещении является человек. Во многих случаях эмиссия загрязнений от оборудования и конструкций мала по сравнению с выделениями от человека, и ею можно пренебречь.

С.1 Расчетный метод определения концентрации частиц

Метод позволяет определить концентрацию частиц в воздухе в зависимости от разных факторов. При расчете используются следующие величины:

- расход приточного воздуха, ;

- объем воздуха, проникающего в помещение из-за негерметичности (инфильтрация воздуха), ;

V - объем помещения, ;

х - доля рециркуляционного воздуха;

С - концентрация частиц в воздухе помещения, ;

- концентрация частиц в воздухе в установившемся режиме, ;

- концентрация частиц в воздухе в начальный момент, ;

- концентрация частиц в воздухе, поступающем за счет инфильтрации, ;

- концентрация частиц в наружном воздухе, ;

t - время, с;

- эффективность фильтрации наружного воздуха;

- эффективность фильтрации рециркуляционного воздуха;

S - интенсивность выделения частиц внутри помещения частиц/с;

- фактор эффективности системы вентиляции, в практике расчетов для чистых помещений принимается = 0,7;

Н - эффективность фильтров;

, - константы.

Кратность воздухообмена определяется по формуле:

,

(С.1)

Причинами появления частиц в помещении являются:

Причина	Привносимое число частиц
наружный воздух
рециркуляционный воздух
инфильтрация воздуха
выделение частиц внутри помещения	S

Из помещения частицы удаляются вытяжным воздухом:

,

(С.2)

Разница между числом частиц, которые удаляются из помещения и появляются в нем в течение определенного времени, приводит к изменению концентрации частиц в помещении.

Концентрация частиц в чистом помещении в момент времени t определяется по формуле:

,

(С.3)

где ;

.

Уравнение (С.3) состоит из двух частей:

- переменная :

,

- и постоянной :

,

т.е. С = + .

Переменная часть характеризует переходный процесс, когда чистое помещение достигает требуемого класса чистоты после внесения загрязнений или перехода из эксплуатируемого состояния в оснащенное. Чем больше кратность воздухообмена, тем меньше длительность этого переходного процесса, называемого временем восстановления .

Рисунок С.1 - Зависимость концентрации частиц от времени после пуска чистого помещения

Рядом нормативных документов задано, что величина не должна превышать 15 - 20 мин. Это означает, что по истечении этого времени чистое помещение будет работать в стационарном режиме, т.е. величина должна быть пренебрежимо малой.

При проектировании полезно строить графики зависимости концентрации частиц от времени (рисунок С.1), которые наглядно показывают динамику переходного режима и стабилизацию работы чистого помещения.

Длительность переходного процесса дает величину .

Значение концентрации частиц в стационарном режиме определяет класс чистого помещения.

При проектировании решается обратная задача: по заданной концентрации частиц (классу чистоты) определяется необходимый объем приточного воздуха и кратность воздухообмена (рисунок С.2).

Рисунок С.2 - Подбор кратности воздухообмена в зависимости от класса чистоты и эффективности фильтрации воздуха

В практической работе удобно пользоваться программой расчета чистоты воздуха в чистых помещениях, разработанной фирмой "Camfil" (Швеция) [1].

С.2 Упрощенный метод оценки кратности воздухообмена

Самый простой подход к оценке требуемого расхода приточного воздуха без учета инфильтрации и других элементов формулы (С.3) состоит в использовании формулы (С.4):

,

(С.4)

где С - средняя концентрация частиц в воздухе в 1 ;

Е - суммарная эмиссия частиц в чистом помещении (например, частиц с размерами 0,5 мкм в мин);

60 - число минут в часе;

- расход приточного воздуха, .

Оценка кратности воздухообмена для чистых помещений с заданным предельным уровнем микробных загрязнений может быть определена следующим образом.

Отправной точкой в расчете является оценка эмиссии микроорганизмов от людей и оборудования. Если выделение микроорганизмов оборудованием и поступление их извне мало, то число микроорганизмов в 1  воздуха приблизительно равно:

,

(С.5)

где - численность персонала в помещении;

V - объем помещения, ;

N - кратность воздухообмена, ;

60 - число минут в часе;

- число КОЕ/мин, выделяемых человеком (КОЕ - колониеобразующие единицы);

- фактор эффективности системы вентиляции, для чистых помещений = 0,7.

Соответственно кратность воздухообмена может быть получена как:

,

(С.6)

где - предельно допустимое значение концентрации микроорганизмов, .

Эти методы могут использоваться для ориентировочной оценки кратности воздухообмена. В проект следует закладывать данные с достаточным запасом.