O cálculo do fornecimento de ar em uma sala limpa difere daquele de um sistema HVAC geral. Os sistemas HVAC determinam o fornecimento de ar com base nas cargas térmicas e de umidade calculadas, considerando uma diferença econômica de temperatura de fornecimento de ar para eliminar o excesso de calor e umidade. Em contraste, o fornecimento de ar para salas limpas é geralmente calculado independentemente das cargas térmicas e de umidade. Em vez disso, baseia-se no nível de limpeza exigido, considerando a velocidade média transversal ou as trocas de ar por hora. Se necessário, são utilizados cálculos de carga térmica e de umidade para verificação, garantindo o cumprimento dos requisitos de eliminação de calor e umidade. O suprimento de ar para salas limpas, normalmente calculado com base na velocidade média da seção transversal ou nas mudanças de ar, tende a ser maior do que o suprimento de ar calculado para eliminação de calor e umidade. Se o fornecimento de ar calculado estiver aquém dos requisitos para eliminação de calor e humidade, são consideradas duas soluções: utilizar o fornecimento de ar calculado para eliminação de calor e humidade (resultando num aumento do nível de limpeza) ou analisar a composição do calor (humidade) no sala limpa para identificar medidas técnicas para reduzi-la. Isto inclui métodos como exaustão de calor (umidade), isolamento e vedação para diminuir a carga de resfriamento (carga de umidade), garantindo a conformidade com os requisitos de fornecimento de ar – uma abordagem proativa.
1.Cálculo do volume de suprimento de ar em salas limpas de fluxo não unidirecional de pressão positiva
Q1=nV
Q1 representa o volume de suprimento de ar (m³/h) em salas limpas de fluxo não unidirecional de pressão positiva;
V é o volume líquido da sala limpa (m³);
n é a taxa de troca de ar (trocas/h).
A determinação da taxa de renovação de ar (n) pode ser conseguida através de vários métodos:
Selecionando a taxa especificada nas normas profissionais relevantes.
Escolher a taxa necessária para garantir um tempo razoável de autopurificação.
Adotando a taxa calculada com base na teoria da distribuição desigual.
Em projetos de engenharia, o primeiro método é comumente empregado. Envolve a seleção de um padrão apropriado com base na natureza da sala limpa, na indústria e nos requisitos do proprietário, garantindo que esteja alinhado com o nível de limpeza desejado. O segundo e terceiro métodos, embora limitados devido à dificuldade na obtenção de dados precisos, podem ser verificados cruzadamente através das seguintes fórmulas.
QH=3600CL/ρ Δh
QH representa o volume de fornecimento de ar (m³/h) para eliminação do excesso de calor interno;
CL é a carga de resfriamento da sala limpa (kW);
ρ é a densidade do ar (kg/m³);
Δh é a diferença de entalpia do fornecimento de ar (kJ/kg).
QW=1000W/ρΔd
QW denota o volume de fornecimento de ar (m³/h) para eliminar o excesso de umidade interna;
W é a carga de umidade da sala limpa (kg/h);
Δd é a diferença de umidade específica do suprimento de ar (g/kg)
Substituindo a carga de resfriamento da sala limpa (CL), a carga de umidade (W), a diferença de entalpia do suprimento de ar (Δh), a diferença de umidade específica do suprimento de ar (Δd) e a densidade do ar (ρ) nas fórmulas acima, obtemos QH e QW. Se ambos forem inferiores ao volume de fornecimento de ar Q calculado com base na taxa de mudança de ar, então o volume de fornecimento de ar Q é eficaz na eliminação do excesso de calor e umidade interna. Caso contrário, siga os métodos apresentados anteriormente.
2.Cálculo do volume de suprimento de ar em salas limpas de fluxo unidirecional de pressão positiva
Q1=3600νF
Q1 representa o volume de suprimento de ar (m³/h) em salas limpas de fluxo unidirecional de pressão positiva; F é a área da seção transversal (m²) perpendicular à direção do fluxo de ar na sala limpa; ν é a velocidade média (m/s) na seção transversal perpendicular à direção do fluxo de ar na sala limpa.
A determinação da velocidade média (ν) é crucial, pois a selecção de um valor demasiado elevado pode aumentar o investimento inicial e os custos operacionais, enquanto um valor demasiado baixo pode não conseguir alcançar um controlo eficaz da poluição. A velocidade média da seção transversal (ν) é normalmente escolhida com base na velocidade especificada em padrões profissionais. Durante a seleção do projeto, uma análise cuidadosa deve considerar o processo de produção específico na sala limpa, o número e as posições dos operadores, a presença e localização de fontes de calor e outros fatores relevantes. O princípio orientador é escolher um ν maior para salas limpas com tempos de autopurificação mais curtos. Se não houver requisitos específicos para o tempo de autopurificação, considere a taxa de emissão e a localização dos poluentes. Se a taxa de emissão de poluentes for elevada, deverá ser adotada uma velocidade média transversal maior. Nos casos onde existe uma fonte de calor acima do processo de produção, recomenda-se uma velocidade média transversal maior. Da mesma forma, se houver numerosos operadores com movimentos frequentes, é aconselhável uma velocidade média transversal maior. Quando o plano de fornecimento de ar estiver distante da área de trabalho, uma velocidade média maior deverá ser escolhida. No entanto, a velocidade média da secção transversal selecionada não deve exceder 0,5 m/s em nenhuma circunstância.
3.Cálculo do volume de fornecimento de ar do sistema
Independentemente de ser uma sala limpa de fluxo unidirecional ou uma sala limpa de fluxo não unidirecional, após determinar o volume de fornecimento de ar para cada sala limpa, o volume total de fornecimento de ar do sistema pode ser calculado usando a seguinte fórmula:
Q2 =ΣQi/(1-Σε)
Q2 representa o volume de suprimento de ar do sistema (m³/h);
ΣQi é a soma dos volumes de fornecimento de ar para todas as salas limpas do mesmo sistema (m³/h);
Σε é a soma das taxas de vazamento de ar do sistema e dos equipamentos de ar condicionado, que pode ser selecionada na tabela abaixo.
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