Aplicação de sistemas de ar fresco em fábricas limpas

Introdução

Com o desenvolvimento da sociedade industrial, o ar condicionado limpo é aplicado em uma ampla gama de setores, incluindo as indústrias eletrônica, aeronáutica, farmacêutica, médica, têxtil, entre outras. A renovação do ar desempenha um papel crucial nesse processo. Em fábricas de eletrônicos com alto nível de limpeza, os padrões variam da Classe 300.000 à Classe 100, ou até mesmo superiores. Consequentemente, as taxas de fornecimento e ventilação de ar dos condicionadores de ar precisam variar de dezenas a centenas de vezes, tornando esse setor um dos mais consumidos em termos de energia. Por meio de projetos específicos desenvolvidos nos últimos anos, constatou-se que o pré-tratamento centralizado do ar fresco apresenta diversas vantagens em termos de conservação, controle e gerenciamento de energia. Este artigo abordará brevemente o cálculo do volume de ar fresco em fábricas de eletrônicos com alto nível de limpeza, as vantagens do pré-tratamento centralizado do ar fresco e suas soluções para tratamento e controle de calor e umidade.

1.1 Em sistemas de ar condicionado, a presença de ar fresco é de extrema importância para a segurança da produção e a qualidade do produto. Devido às necessidades metabólicas, o corpo humano precisa inalar oxigênio e exalar dióxido de carbono continuamente. Trabalhar em um ambiente sem ar fresco pode levar a sintomas de deficiência de oxigênio, como tontura, náusea, irritabilidade e baixa produtividade. Portanto, em um sistema de purificação de ar condicionado, o volume de ar fresco necessário para atender aos requisitos de higiene dos funcionários geralmente não é inferior a 40 m³/(h·pessoa).

1.2 Em ambientes limpos, geralmente há um sistema de exaustão de ar necessário para o processo. Para equilibrar a quantidade de ar expelido para o exterior, o sistema de purificação precisa compensar com uma quantidade adequada de ar fresco.

1.3 Para evitar que o ar externo ou de salas adjacentes destinadas a outros fins se infiltre na oficina climatizada e purificada, interferindo em sua limpeza, temperatura ou umidade, a quantidade de ar necessária para manter a pressão positiva será complementada com ar fresco. O cálculo dessa parcela do volume de ar fresco inclui principalmente o método da fresta e o método da taxa de renovação do ar, os quais não serão detalhados aqui.

1.4 O volume de ar fresco deve corresponder a uma determinada proporção do volume total de ar. De acordo com a experiência, considerando que a pressão positiva nas unidades de ar condicionado e nos dutos de suprimento de ar em sistemas de ar condicionado limpos é relativamente alta, pode haver vazamentos significativos ao longo do percurso. Por razões de segurança, especialmente em indústrias como a farmacêutica, a proporção do volume de ar fresco deve corresponder a 10% a 30% do volume total de ar em salas limpas com fluxo não unidirecional e a 2% a 4% do volume total de ar em salas limpas com fluxo unidirecional. Nesse caso, se houver poucas pessoas na sala limpa, pouco ar de exaustão do processo e pressão positiva suficiente, e o volume de ar fresco calculado proporcionalmente for maior que a demanda do sistema, medidas devem ser tomadas para aumentar o volume de ar de exaustão do sistema de ar condicionado limpo.

2.1 Em salas limpas, o ar fresco é uma das principais fontes de poluição no sistema de ar condicionado. O ar fresco sem filtragem pode obstruir o resfriador de superfície, reduzir seu coeficiente de transferência de calor e partículas químicas nocivas podem corroê-lo. Além disso, uma grande quantidade de bactérias se multiplica nas proximidades, reduzindo a vida útil do resfriador de superfície e do filtro de ar de alta eficiência. Para garantir os requisitos de limpeza da sala limpa, o ar fresco externo deve passar por filtragem em múltiplos estágios antes de ser enviado para a sala.

2.2 Em um sistema de ar condicionado limpo, como o valor da entalpia do ar fresco externo geralmente difere muito do valor da entalpia do ar interno, a carga térmica e de umidade do ar fresco representa uma grande proporção no sistema de purificação do ar condicionado. Se o ar fresco for enviado diretamente para a sala limpa sem tratamento térmico e de umidade, será impossível atender aos requisitos de temperatura e umidade da sala limpa.

2.3 Geralmente, a maioria dos sistemas de ar condicionado limpos são projetados como sistemas clássicos de retorno de ar de passagem única. O ar fresco externo é misturado diretamente com o ar de retorno interno, sendo então filtrado e submetido a tratamento térmico e de umidade. Este método de ar condicionado é o mais comum. Em fábricas de eletrônicos com ambiente controlado, a geração de umidade interna na maioria dos cômodos é muito pequena, enquanto a geração de calor dos equipamentos é muito grande, e a relação entre calor e umidade do ar interno é infinitamente alta, representando uma linha vertical no diagrama psicrométrico. Portanto, considerando aspectos como investimento, gestão e conservação de energia, recomenda-se a adoção da combinação de pré-tratamento centralizado de ar fresco e unidades de ar condicionado de recirculação (MAU + RCAU).

No sistema "MAU + RCAU", o processo de fluxo de ar do pré-tratamento centralizado do ar fresco é: entrada de ar fresco → filtro de efeito grosso → filtro de efeito médio → aquecedor → umidificador → resfriador de superfície → ventilador de suprimento → duto de suprimento de ar → cada unidade de ar condicionado de circulação (RCAU);

O processo de fluxo de ar da unidade de tratamento de ar circulante é: mistura de ar fresco e ar de retorno (ar fresco da MAU) → resfriador de superfície → aquecedor → ventilador de suprimento → filtro de média eficiência → duto de suprimento de ar → filtro de alta eficiência → saída de ar → área limpa → entrada de ar de retorno com venezianas → duto de ar de retorno → mistura de ar fresco e ar de retorno;

3.1 Em algumas salas limpas com requisitos de alta precisão para controle de temperatura e umidade, cada sala precisa ser equipada com uma unidade de ar condicionado independente, e essas unidades precisam ter uma seção funcional completa, como uma seção de tratamento de ar fresco. Isso significa que todas as unidades de ar condicionado são totalmente equipadas. Se houver muitas salas limpas no prédio da fábrica, o número de unidades de ar condicionado será grande, resultando em uma sala de máquinas de ar condicionado grande, maior investimento e maior carga de trabalho de manutenção. Se for adotado um sistema centralizado de tratamento de ar fresco, com distribuição para cada sistema de purificação de ar condicionado, embora seja adicionada uma unidade de ar fresco (MAU) adicional, muitas seções funcionais de outras unidades de recirculação de ar condicionado (RCAU) são reduzidas, economizando investimento em equipamentos, área da sala de máquinas de ar condicionado e o número de aberturas de ventilação na parede externa da sala de máquinas.

3.2 Em regiões do norte, onde a temperatura externa é relativamente baixa no inverno, o ar fresco geralmente precisa ser pré-aquecido. Caso contrário, ao ser misturado diretamente com o ar de retorno, há uma grande possibilidade de geração de água condensada. Ambientes limpos geralmente têm requisitos de umidade, e o processo de tratamento no inverno frequentemente exige a umidificação do ar, aumentando desnecessariamente a carga de umidificação. No verão, o ar fresco tem alto teor de umidade e alta temperatura. Ao ser misturado diretamente com o ar de retorno, pode ser necessário o uso de resfriadores de superfície em múltiplos estágios e fileiras para o tratamento, aumentando consideravelmente a carga sobre os resfriadores de superfície da unidade de ar condicionado. No entanto, após o tratamento centralizado, o ar fresco é enviado para a caixa de recirculação do ar condicionado e misturado com o ar de retorno, reduzindo as seções funcionais da caixa de recirculação e a frequência de troca do filtro, diminuindo a pressão do ventilador da caixa de recirculação e evitando o desperdício de energia.

3.3 Como uma importante fonte de poluição controlada em salas limpas, o pré-tratamento centralizado pode fortalecer a filtragem do ar fresco e facilitar o gerenciamento, proporcionando uma garantia mais segura para o funcionamento das salas limpas.

3.4 No método "MAU + RCAU", o ar fresco é processado até atingir o ponto de orvalho do ar de suprimento interno, atendendo aos requisitos de umidade da sala limpa. O ar fresco processado é enviado para cada unidade de circulação de ar condicionado através do duto de ar e, após ser misturado com o ar de retorno, é processado por resfriamento ou aquecimento superficial para atender aos requisitos de temperatura da sala limpa. Isso faz com que a umidade e a temperatura do sistema de ar condicionado sejam controladas respectivamente pela unidade de tratamento de ar fresco e pela unidade de circulação de ar condicionado, tornando o controle de temperatura e umidade independente e operável. Sua superioridade torna-se ainda mais evidente quando o volume de ar fresco na sala limpa varia.

Suzhou Pharma Machinery Co., Ltd.

2025/12/09

Gino