блог

Необходимое количество воздухораспределительных устройств (FFU) для чистой комнаты рассчитывается путем деления общего требуемого воздушного потока (определяемого целевым количеством воздухообменов в час и объемом помещения) на производительность одного воздухораспределительного устройства. ФФУ — затем проверьте, соответствует ли площадь покрытия потолка минимальному проценту для вашего класса ISO.

Эта статья предназначена для инженеров, работающих в чистых помещениях, управляющих объектами и специалистов по закупкам, занимающихся проектированием новых чистых помещений или модернизацией существующих систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). В ней представлена ​​полная формула расчета необходимого количества воздухораспределительных устройств (FFU), эталонные значения ACH класса ISO, три подробных примера проектирования, требования к коэффициенту покрытия потолка и практические рекомендации по выбору двигателей с электронным управлением (EC) и переменного тока (AC). К концу статьи вы сможете самостоятельно рассчитать необходимое количество воздухораспределительных устройств (FFU) для любого помещения.

Основная формула

Расчет количества FFU осуществляется в пять этапов:

Шаг 1: Определите требуемое количество воздухообменов в час (ACH) для вашего класса ISO.
Шаг 2: Рассчитайте общий необходимый расход воздуха.
Общий расход воздуха (м³/ч) = Объем помещения (м³) × ACH
Шаг 3: Определите пропускную способность по воздуху отдельного воздухораспределительного устройства (FFU).
Типичная производительность воздухораспределительного насоса: 600–1200 м³/ч в зависимости от размера и скорости вращения.
Шаг 4: Рассчитайте количество единиц.
Количество FFU = Общий воздушный поток ÷ Воздушный поток одного FFU
(округлить до следующего целого числа)
Шаг 5: Проверьте коэффициент покрытия потолка.
Коэффициент покрытия = (Площадь основания FFU × количество) ÷ Площадь потолка помещения × 100%

Справочные значения ACH по классам ISO

Требования к предельной ставке покрытия

Стандартные габаритные размеры FFU: - 1200 мм × 600 мм = 0,72 м² на единицу (наиболее распространенный размер) - 1200 мм × 1200 мм = 1,44 м² на единицу (большой формат)

Пример решения 1: Помещение для розлива и упаковки фармацевтической продукции (ISO 5)

Параметры помещения: - Назначение: Асептическое наполнение флаконов - Целевой класс ISO: ISO 5 - Размеры помещения: 5 м (Д) × 4 м (Ш) × 3 м (В) - Объем помещения: 60 м³ - Площадь потолка: 20 м²

Шаг 1 — Выберите ACH: ISO 5 → используйте 360 ACH (средний диапазон, консервативный для фармацевтической отрасли)

Шаг 2 — Общий требуемый расход воздуха: 60 ​​м³ × 360 ACH = 21 600 м³/ч

Шаг 3 — Подача воздуха через один воздухораспределительный фильтр (FFU): при использовании воздухораспределительного фильтра размером 1200×600 мм и номинальной скорости = 900 м³/ч

Шаг 4 — Количество единиц: 21 600 ÷ 900 = 24 FFU (точное значение, округление не требуется)

Шаг 5 — Проверка покрытия: 24 единицы × 0,72 м² = 17,28 м² покрытия. Коэффициент покрытия = 17,28 ÷ 20 = 86,4% ✅ (соответствует требованию ≥85% для ISO 5)

Результат: 24 блока FFU размером 1200×600 мм в потолочной сетке из 4 колонн и 6 рядов.

Пример решения 2: Помещение для упаковки полупроводников (ISO 6)

Параметры помещения: - Назначение: Корпусирование микросхем и проволочное соединение - Целевой класс ISO: ISO 6 - Размеры помещения: 10 м (Д) × 5 м (Ш) × 3 м (В) - Объем помещения: 150 м³ - Площадь потолка: 50 м²

Шаг 1 — Выберите ACH: ISO 6 → использовать 200 ACH

Шаг 2 — Общий требуемый расход воздуха: 150 м³ × 200 ACH = 30 000 м³/ч

Шаг 3 — Поток воздуха через один фильтр FFU: фильтр FFU размером 1200×600 мм со скоростью 900 м³/ч

Шаг 4 — Количество единиц: 30 000 ÷ 900 = 33,3 → 34 FFU (округлить в большую сторону)

Шаг 5 — Проверка покрытия: 34 единицы × 0,72 м² = 24,48 м² Коэффициент покрытия = 24,48 ÷ 50 = 49% — ниже минимального значения в 70% для ISO 6

Поправка: Увеличьте до 50 единиц, чтобы получить 50 × 0,72 = 36 м² → 36 ÷ 50 = 72% ✅

Примечание: В этом примере требование к коэффициенту покрытия приводит к увеличению количества FFU по сравнению с одним только требованием к воздушному потоку. Это часто встречается в помещениях класса ISO 6 с большими потолками. Всегда проверяйте оба параметра.

Результат: 50 × 1200 × 600 мм ФФУ.

Пример решения задачи 3: Помещение для упаковки продуктов питания (ISO 8)

Параметры помещения: - Назначение: Упаковка готовых блюд - Целевой класс ISO: ISO 8 - Размеры помещения: 20 м (Д) × 5 м (Ш) × 3 м (В) - Объем помещения: 300 м³ - Площадь потолка в помещении: 100 м²

Шаг 1 — Выберите ACH: ISO 8 → использовать 40 ACH

Шаг 2 — Общий требуемый расход воздуха: 300 м³ × 40 ACH = 12 000 м³/ч

Шаг 3 — Поток воздуха через один фильтр FFU: фильтр FFU размером 1200×600 мм со скоростью 900 м³/ч

Шаг 4 — Количество единиц: 12 000 ÷ 900 = 13,3 → 14 FFUs

Шаг 5 — Проверка покрытия: 14 единиц × 0,72 м² = 10,08 м² Коэффициент покрытия = 10,08 ÷ 100 = 10% — ниже минимального значения 20% для ISO 8

Поправка: Необходима площадь покрытия не менее 20 м² → 20 ÷ 0,72 = 27,8 → минимум 28 FFU (единиц орошения, требующих обработки).

Результат: 28 × 1200 × 600 мм FFU (количество определяется площадью покрытия, а не потоком воздуха).

Электродвигатели с электронным управлением и электродвигатели переменного тока: влияние на выбор размера

Электронно-коммутируемые двигатели (EC) позволяют регулировать скорость вращения с помощью сигналов 0–10 В или RS485. Это имеет два практических последствия для выбора размеров FFU:

Для предприятий, планирующих в будущем повышение класса ISO (например, ISO 7 сейчас, ISO 6 позже), блоки с электродвигателями постоянного тока позволяют увеличить мощность тех же самых устройств просто за счет повышения заданной скорости — без замены оборудования. Это делает блоки с электродвигателями постоянного тока предпочтительным выбором для новых объектов, несмотря на их более высокую первоначальную стоимость.

Компания KLC International поставляет воздухораспределительные устройства с двигателями переменного и электрического тока в размерах 1200×600 мм и 1200×1200 мм. Устройства с двигателями электрического тока поддерживают групповое управление по протоколу RS485 для централизованных систем управления чистыми помещениями. Уровень шума составляет ≤58 дБ(А) при номинальной скорости для устройств с двигателями электрического тока и ≤68 дБ(А) для устройств с двигателями переменного тока.

Часто задаваемые вопросы

Какой стандарт ACH следует использовать для фармацевтической чистой комнаты класса ISO 5?

Для зон розлива и упаковки фармацевтической продукции по стандарту ISO 5 стандартным эталонным диапазоном является 240–480 ACH. Большинство инженеров-фармацевтов используют 300–360 ACH в качестве консервативного проектного целевого значения, что обеспечивает достаточный запас выше минимального порогового значения количества частиц. В зонах асептической обработки (зонах однонаправленного потока) следует ориентироваться на более высокое значение.

Для расчета ACH следует использовать общий объем помещения или только объем рабочей зоны?

Используйте общий объем помещения (длина × ширина × высота потолка), включая пространство над оборудованием и под фальшполом, если таковое имеется. Скорость воздухообмена определяется для всего объема помещения. Если у вас очень высокий потолок (более 4 м) и низкая рабочая зона, учитывайте эффективный объем, который должна обслуживать система ОВК, а не теоретический общий объем — обсудите это с вашим инженером по системам ОВК.

Каков стандартный расход воздуха в одном фильтре FFU?

Стандартный воздухораспределительный щит размером 1200×600 мм при номинальной скорости обеспечивает производительность приблизительно 800–1000 м³/ч, при этом большинство производителей указывают в качестве номинального значения около 900 м³/ч. Воздухораспределительный щит большого формата размером 1200×1200 мм обеспечивает производительность приблизительно 1500–2000 м³/ч. Всегда сверяйте фактический расход воздуха с графиком производительности производителя при статическом давлении вашей системы.

Почему для расчета предельного коэффициента покрытия иногда требуется больше FFU, чем при расчете ACH?

В больших помещениях со скромными целевыми показателями класса ISO (ISO 7 или ISO 8) для расчета общего воздушного потока может потребоваться лишь небольшое количество воздухораспределительных устройств, но их слишком редкое размещение создает зоны с очень низкой скоростью потока и недостаточным разбавлением частиц. Требование к коэффициенту покрытия потолка обеспечивает равномерное распределение воздушного потока по всей площади помещения.

Можно ли использовать блоки FFU разных размеров (1200×600 и 1200×1200) в одном чистом помещении?

Технически да, но это усложняет проектирование потолочной решетки и балансировку воздушного потока. Большинство инженеров, работающих в чистых помещениях, предпочитают использовать один и тот же размер воздухораспределительного блока по всему помещению для обеспечения равномерности потока. Если ограничения по площади требуют использования блоков разных размеров, убедитесь, что более крупные блоки расположены вдали от критически важных рабочих зон, где равномерность нисходящей скорости потока наиболее важна.

Как проверить правильность расчета количества FFU после установки?

Проведите проверку количества частиц в соответствии со стандартом ISO 14644-1 во всех необходимых местах отбора проб. Если в каких-либо местах превышено максимально допустимое количество частиц для целевого класса ISO, увеличьте скорость работы FFU (для двигателей EC) или добавьте дополнительные блоки. Также проведите измерения скорости на расстоянии 150–300 мм ниже каждой грани FFU, чтобы проверить равномерность скорости ±20% по всему помещению.

Каково влияние степени загрязнения HEPA-фильтра на поток воздуха в фильтре FFU с течением времени?

Как HEPA-фильтр При засорении фильтра частицами сопротивление увеличивается, а поток воздуха уменьшается. Фильтры с двигателем переменного тока не могут это компенсировать — поток воздуха просто падает. Фильтры с двигателем постоянного тока и управлением на основе давления могут автоматически увеличивать скорость вращения вентилятора для поддержания целевого потока воздуха по мере увеличения сопротивления фильтра, продлевая срок его службы. Когда засоренный HEPA-фильтр приводит к тому, что двигатель работает на максимальной скорости, пора заменить фильтр.

Как часто следует заменять HEPA-фильтры FFU?

В хорошо спроектированной трехступенчатой ​​системе фильтрации (предварительный фильтр → средний фильтр → HEPA-фильтр в фильтрующем блоке) срок службы оконечных HEPA-фильтров в фильтрующих блоках обычно составляет 3–5 лет в средах ISO 7–8 и 2–4 года в средах ISO 5–6. Замена должна производиться на основании мониторинга перепада давления, а не по календарному графику. Установите манометр Magnehelic или цифровой датчик давления на HEPA-фильтр и заменяйте его, когда сопротивление достигнет двукратного значения от исходного.

Заключение

Расчет размеров FFU (Functional Entity Environment) — это задача, решаемая двумя ограничениями: вам необходим достаточный поток воздуха (ACH) и достаточное покрытие потолка. Ни одно из ограничений само по себе не дает правильного ответа — всегда проверяйте оба параметра и пусть большее значение определит окончательное количество.

Три приведенных выше примера охватывают наиболее распространенные сценарии: ISO 5 для фармацевтической промышленности (обусловлено потоком воздуха), ISO 6 для полупроводниковой промышленности (обусловлено покрытием после коррекции) и ISO 8 для пищевой промышленности (сильно обусловлено покрытием). Для вашего конкретного проекта подставьте размеры помещения, целевой класс ISO и выбранный показатель воздушного потока FFU в ту же формулу.

Для получения информации о блоках питания с электродвигателями EC, групповым управлением по RS485, нестандартных схемах потолочных решеток или технических характеристиках для проверки размеров, посетите [ссылку].KLC International— Команда может предоставить кривые производительности воздушного потока и чертежи компоновки потолка для вашего проекта чистой комнаты.