חללים מבוקרים

חללים מבוקרים

אוויר נורמאלי מכיל כמויות משתנות של חומרים זרים. מהם המזהמים השונים באוויר וכיצד מחשבים נכון את כמות האוויר הנדרשת לחלל מבוקר?

מהנדס אהרון שפירא, מנכ"ל פח תעש
אוויר מהו? אוויר הינו תערובת של גזים שונים. אוויר נקי ויבש בגובה פני הים מכיל כ-21% חמצן, 78% חנקן (Nitrogen) ואחוזים משתנים של תחמוצת הפחמן, אוזון וגזים אחרים שביניהם גם גזים אצילים. באוויר אחוזי לחות/מים משתנים. בנוסף נמצאים באוויר חלקיקים בעלי גודל מיקרוסקופי ותת מיקרוסקופי הנקראים חלקיקי זיהום אטמוספריים. כמויות הגזים, כמויות המים ורמת הזיהומים משתנים בהתאם לתנאי טמפ', לחץ אטמוספרי, לסביבה ולאופייה.
אוויר המכיל כמות פחותה מ-12% חמצן ויותר מ5% תחמוצת פחמן  (CO/CO2) מסוכן מאוד לאדם אפילו למשך זמן קצר.
 

 אפיון מזהמים באוויר

אוויר נורמלי מכיל כמויות משתנות של חומרים זרים. כמויות החומרים הזרים משתנים על פי כוחות טבעיים כגון רוחות, התפרצויות וולקניות אשר השפעתן גדולה, אבק, סביבה יבשה ועוד.
אמנם, הגורמים הטבעיים אכן מזהמים את האוויר, אך זאת במידה פחותה לעומת הזיהומים הנוצרים בידי האדם בסביבתו התעשייתית והעירונית. זיהומים "תוצרת האדם" נגרמים מתהליכים תעשייתיים, כלי תובלה, בניה וכו'.
ניתן למיין זיהומי אוויר על פי הקטגוריות הבאות:
 .1 חלקיקי גזים.
 .2 חלקיקים אורגניים ואן-אורגניים.
3 . חלקיקים נראים לעין אדם ושאינם נראים.
.4  מיקרוסקופיים ותת-מיקרוסקופיים.
. 5 חלקיקים רעילים ולא רעילים.
.6  חלקיקים יציבים ולא יציבים.
 

אבק, עשן ואדים 

 אבק-:Dust  
אבק מוגדר כחלקיקים מוצקים הנוצרים באוויר ע"י כוחות טבעיים ותהליכים תעשייתיים, כגון תהליכים מכאניים: ריסוק, ליטוש, פיצוץ, קידוח וכו'. כאבק מוגדרים חלקיקים הקטנים מ-100 מיקרון.
עשן אדים-Fume :
עשן אדים עשוי חלקיקים מוצקים הנוצרים בתהליכים כימיים, אידוי מוצקים וכו'.
כעשן אדים מוגדרים חלקיקים הקטנים מ-1 מיקרון.
עשןSmoke-:
מוגדרים כעשן, חלקיקים של מוצקים או נוזלים הנוצרים בזמן שריפה של חומרים אורגניים. חלקיקי עשן קטנים מ 1 מיקרון וגודלם הממוצע נע בין 0.3-0.1 מיקרון.
רסס ביולוגיBacteria, Fungus & Viruses- :
אוויר חופשי הכולל בקטריות, פטריות ווירוסים בגדלים שבין 0.06-0.003 מיקרון. חלקיקים אלה "מתחברים" לחלקיקים אחרים או מתאגדים לקבוצות חלקיקים גדולות יותר. רוב הבקטריות הן בגדלים שבין 0.4-5 מיקרון ולעיתים נמצא פטריות בגודל שבין 30-10 מיקרון.
ערפל וערפיח :
ערפל ואדי ערפל (Mist & Fog) הם טיפות של חלקיקים בעלי אופי נוזלי הנוצרים כתוצאה מתנאי לחץ וטמפ' סביבתיים בזמן תהליכי ריסוס, ערבוב חומרים ותהליכים כימיים קיצוניים. אדי ערפל אלו נוצרים גם על ידי אדם. זאת בזמן ריסוס בעזרת כלים מתאימים בהתזה בנוזל קר או באידוי חם לצורך יצירת חלקיקי נוזל בגדלים מיקרוסקופיים.
ערפיח-Smog:
תערובת אוויר מזוהם של חלקיקי מוצק, רסס, נוזלים ועשן הנוצרים בתנאי אקלים המתאימים ליצירתו. תנאים "איכותיים" להיווצרות סמוג הם כאשר יש פליטה גבוהה לאוויר של חלקיקים ותנאי אוורור וזרימות אוויר אינם חזקים דיים לפיזורו.
 

חללים מטופלי אוויר

מטרת טיפול האוויר בחללים מוגדרים מיועד ליצירה ושמירת אוויר מבוקר בחלל לתנאים מוגדרים מראש של רמת ניקיון, טמפ', לחות ואקוסטיקה.
כדי לוודא שמירת תנאים מבוקרים, על פי הנדרש, יש למנוע חדירת אוויר לא מטופל, בידוד הרמטי, הפרדה אקוסטית ויצירת "על לחץ" בחלל המבוקר ביחס לסביבה. 
 
 

 שמירת "על לחץ"

שמירת "על לחץ" בחללים מבוקרים מתבצעת בעזרת הכנסת אוויר מבוקר לחלל החדר ברמה מתוכננת ומניעת "נזילות" אוויר אל מחוץ לחלל המבוקר. הגורם העיקרי ביצירת "על לחץ" היא מידת "הנזילות" אל מחוץ לחדר.
גורם נוסף שיש להתחשב בו בנוסף לשמירת "על לחץ" הוא שרמת האוורור והכנסת אוויר נדרשת לקיים תהליכי ייצור ותנאי סביבה לאדם שיעבוד בהם.
מאחר וקיימת כניסה ויציאה של אוויר מהחלל המטופל יש לשמר תהליכי זרימה בחלל המבוקר בכיוונים רצויים לאדם ולתהליך. ניתן להגדיר את כמות האוויר המסופקת לחלל לצורך שמירה על רמת אוורור מבוקשת + שמירת לחץ בעזרת המשוואה הבאה:
Qin= Qout process+ Qvent+ Qleakage
Qout process -   כמות האוויר הנדרשת לקיום התהליך.      
Qvent -  כמות האוויר הנדרשת כדי לאוורר את החלל המבוקר בתהליך זרימת אוויר רצוי.    
 Qleakage - כמות אוויר נדרשת לשמירת "על לחץ" עקב נזילות.                                        
 
 Qvent***יהיה שווה לאפס במקרים בהם זרימת האוויר בחלל, עקב הכנסת אוויר  
לצורכי התהליך ולחץ נגד נזילות, יוצר זרימת אוויר נכונה בחלל (לא יהיו אזורים "מתים").
משום שכמות האוויר לתהליך ידועה, יש ללמוד לחשב ולהיערך לגבי כמות האוויר הנדרשת לצורכי שמירת הלחץ ואוורור החללים "המתים". זאת מאחר ורמת הפליטה בחדרי "על לחץ" היא פונקציה של רמת הלחץ הנדרשת ושל הגודל הכולל של הפתחים (ככל שהפתחים גדולים יותר ורמת הלחץ הנדרשת גדולה יותר נדרשת כמות אוויר גדולה יותר).
היות ואוויר מטופל הוא אוויר יקר לייצור ובמיוחד כאשר נדרש טיפול אקלימי ולחות, השאיפה היא לדיוק בייצור ה"על לחץ".
חישוב כמויות האוויר הנדרשות לחלל כדי לשמור על "על לחץ" מבוקש כתוצאה מנזילות בלבד מבוטא ביחסים: C(DP)n =Qleakage
-Q כמות האוויר ליחידת זמן במעבר דרך פתחים. 
 -C  מקדם מפל לחץ שתלוי בצורת הפתח וגודלו.     
DP -מפל לחץ החלל, התחום המבוקר והסביבה.    
n  - חזקת הלחץ בערך קטן מאחד (n < 1)בד"כ בסביבות 0.65 מבטא את היחס בין מהירות הזרימה ולחץ. רק שכאשר כל הגדלים הנ"ל ידועים ניתן לחשב את כמות האוויר הנדרשת לספק לחץ נדרש.
על-פי ניסיונות ובהתחשב בכך שחללים רבים אינם מצוידים בדלתות ופתחים מתאימים נקבע בהמלצות מוסדות מחקר שונים הלחץ הרצוי. בשיקולים אלו חושבו הדרישות: 
.1   שלא תהיה זרימה לחלל המבוקר. 
.2  הפרש לחצים בין חלל המבוקר והמעבר אליו לא יהיה גדול מידי. 
זאת כדי לצמצם זרימה גבוהה בפתחים. "בריחת" אוויר מטופל מייקרת השמירה ואספקת אוויר בחלל המבוקר.
בחללים מבוקרים יש להתייחס לדלתות הכניסה המהוות גורם משמעותי בשמירה על תת לחץ. בחדרים עם דלתות יש לשמור על מספר עקרונות כדלקמן:
.1  דלתות חייבות להיבנות במבנה אטום בסגירה.
.2  מרווח תחתון חייב להיות במרווח מינימלי לא יותר מ- 12 מ"מ ( "1/2 (.
.3  הפסדים מקובלים במרווח תחתון בדלת רגילה 900) מ"מ רוחב) בגבול ה-100 רמל"ד 
170) מ3/שעה).
.4  הדלתות צריכות להיפתח נגד כיוון זרימת האוויר. במילים אחרות, חלל עם לחץ חיובי הפתיחה תהיה לכיוון החלל. כלומר, פתיחת דלת לכיוון הלחץ הגבוה עדיפה על פתיחה לכיוון הלחץ הנמוך.
 .5 פתיחת דלתות לחללים נקיים צריכה להתבצע במהירות מבוקרת, פתיחה מהירה גורמת לחדירת מזהמים לחלל המבוקר.
 .6 דלתות הזזה אטומות עדיפות על דלתות ציר מבחינת יצירת זרימת מזהמים לחלל המבוקר.
.7  מומלץ להתקין דלתות (במידת האפשר) היוצרות הפרדה מלאה בין החלל המבוקר והכניסה אליו, כדוגמת דלת "רב כנפיים" מסתובבת או בניית חדרי מעבר מבוקרי לחץ בין החלל המבוקר והסביבה.
***(בבחינת ניסויים שנערכו במוסדות שונים נתקבלה ההמלצה הבאה: לחץ על או תת לחץ יהיה בין 2.5 פסקל ל- 15 פסקל ואפילו יותר. בלחץ זה בחדר בשטח 20 מ"ר פליטה של 400 רמל"ד מעידה על אטימה טובה של המבנה).
 

מסקנות

כדי לפשט את כל הנאמר עד כה, להלן  נתונים "חוקי אצבע" לחישוב כמות האוויר הנדרשת לחלל מבוקר:
 * רמת הלחץ שיש לשמר בחלל המבוקר מותנית בסוג התהליך ואופיו, הוא בין 2.5 פסקל ל-50 פסקל. 
*  בגבול התחתון אנו כוללים חללים אטומים וגדולים בנפחם באופן יחסי, ואילו בגבול העליון אנו כוללים חללים תעשייתיים קטנים יחסית בהם יש קושי בשליטה על רמת הדליפות.
 * חשוב לזכור שרמת ה"על לחץ" קובעת את מהירות הזרימה של אוויר יקר אל מחוץ לחלל.
 
כדי "לכמת" את הנאמר ולקבל מושגים לסדרי גודל של ספיקות דרושות לשמירה על "על לחץ" נדרש כ- 4,000 מ3/ שעה (2,700 רמל"ד) ספיקה כדי לשמר לחץ של 1 פסקל בחלל בעל פתח פתוח ששטחו1 מ"ר.
 
פרטים נוספים ניתן לקבל ב: 08-6719770
 info@pachtaas.com
 










פי.סי.חץ