تعریف ارائه شده توسط استاندارد فدرال آمریکا 209E : اتاق تمیز فضایی است که در آن تعداد ذرات هوابرد به صورتی که برای آن اتاق مشخص شده است کنترل شده باشد.
تعریف ارائه شده توسط استاندارد انگلیسی BS5295: اتاق تمیز فضایی است که در آن تعداد ذرات آلوده کننده در هوا کنترل شده باشد و این فضا باید به گونه ای ساخته شده و مورد استفاده قرار گیرد که میزان تولید و ماند ذرات داخل فضا به حداقل ممکن برسد. همچنین در این فضا باید متناسب با نیاز، دما، رطوبت، الگوی جریان هوا، حرکت هوا و فشار فضا تحت کنترل قرار گیرد. تعریفی که استاندارد ISO 14644-l نیز در این خصوص ارائه داده است مشابه استاندارد انگلیسی می باشد. اتاق تمیز معمولاً در کارخانجات، مراکز بسته بندی و مراکز تحقیقات مرتبط با یکی از صنایع ذکر شده در جدول 1 مورد استفاده قرار می گیرد.

اتاق تمیز می‌تواند فضای بسیار بزرگی باشد بطوریکه گاهی اوقات تمامی یک کارخانه با هزاران متر مربع مساحت می‌تواند در سلول هایی با فضای تعریف شدهٔ اتاق تمیز و زمین‌های پوشیده شده با کف پوش مخصوص اینگونه اتاقها ساخته شده باشد.
اتاق‌های تمیز معمولاً برای تولید مواد نیمه رسانا مانند ژرمانیوم، سیلیکون و یا برای تولید لوازم تکنولوژیک پزشکی و زمینه‌های دیگر که تولیدات مربوط به آنها نیاز به محیطی بسیار پاکیزه و فاقد آلودگیهای عادی محیط دارند.
اتاق تمیز محیط کنترل شده ای برای آزمایشگاههای دقیق و تولیدات با دقت بالا می باشد . در این اتاق ذرات و گرد و غبار تا حد مشخصی که بر اساس استاندارد لازم معین شده است کنترل می شود . تولید ذرات ناخواسته در این محیط ها می توانند از عوامل مختلف محیطی ، خط های تولید و حتی عوامل انسانی منشاء بگیرد برای اطمینان از صحت عمکرد سیستم باید بطور پیوسته از وجود این آلودگی ها جلوگیری کرده و میزان آنها را اندازه گیری نمود تا اقدامات لازم در خصوص از بین بردن آنها صورت پذیرد، این کار مستلزم پیروی از استانداردهای خاصی می باشد.

راه های کنترل این محیط ها بسته به شرایط مختلف می باشد : از جمله میزان و جریان هوا , جهت آن ، فشار درونی محیط ، دما ، رطوبت و این مشخصه ها همگی در انتخاب فیلترهای خاص باید به دقت کنترل و بررسی شوند تا نهایتا فیلترهای مناسب انتخاب گردند. همینطور منابع تولید این آلودگی ها نیز باید تحت کنترل قرار گرفته و تا آنجا که ممکن باشد حذف گردند. بنابر این اصطلاح اتاق تمیز چیزی فراتر از یک قرار دادن فیلتر در ورودی هوای محیط است.

اتاق های تمیز در صنایع تولیدی و صنعتی دقیق مانند صنایع الکترونیک و تولید IC ، داروسازی و ساخت وسایل پزشکی ، صنایع غذایی و آزمایشگاه های زیست شناسی و همچنین آزمایشگاه های اندازه گیری دقیق و … استفاده می شوند .

طبق آزمایشات به عمل آمده در هوای یک اتاق کار معمولی در هر متر مکعب از 15.000.000 تا 30.000.000 ذره غبار ( 5/0 میکرون یا بزرگتر ) می باشد .

اتاق های تمیز کلاس A100 طوری طراحی شده اند که اجازه وجود بیش از 3000 ذره غبار ( 5/0 میکرون یا بالاتر ) در هر متر مربع را نمی دهد .

کلاس 1000 و 10000 به ترتیب تا 30000 و 300000 ذره در هر متر مکعب را محدود می کنند .

جریان هوای هدایت شده به داخل اتاقهای تمیز توسط دستگاه مخصوص تصفیه و فیلترمی‌شوند و همچنین هوای داخل محیط بطور دائم در چرخش و تصفیه مجدد قرار می‌گیرد و توسط دستگاههای تمیز کننده ذرات هوای قوی (HEPA) و یا (ULPA) پردازش می‌شوند تا ذرات ایجاد شده در محیط اتاق تمیز نیز از بین بروند.

کارکنان از دوش هوا که در اتاق مخصوصی در محل ورود به سالن تعبیه شده می‌گذرند و همواره از لباسهای مخصوص و پوشیده مانند کلاه و ماسک و دستکش و روپوش و کفش ویژه و… استفاده می‌کنند. حتی وسایل کار و دستگاههای موجود در اتاق تمیز نیز به شکلی طراحی شده‌اند تا کمترین تعداد ذرات معلق در هوا از نتیجه کارشان حاصل شود. قابل توجه‌است که اتاق تمیز محیط استریل نیست و الزاماً به دلیل تعداد کنترل شده ذرات معلق در هوای محیط، اتاق تمیز نامیده می‌شود. این ذرات توسط دستگاه شمارنده این ذرات قابل اندازه گیری هستند.

برخی اتاقهای تمیز دارای فشار مثبت هواهستند و در این موارد در صورت وجود هرگونه درز و شیار در محیط اتاق تمیز به هوای بیرون، هوا از محیط اتاق تمیز خارج می‌شود و با این فشار مثبت هوا، از ورود هوای بیرون از این شیارها به داخل اتاق پیشگیری صورت می‌گیرد. برخی اتاقهای تمیز نیز به دستگاههای ویژه کنترل رطوبت هوا مجهز هستند که تلاش می‌کنند تا در موارد مورد نیاز رطوبت محیط را پایین نگه دارند. اتاقهای تمیز رده پایین شاید نیازی به تمامی این موارد نداشته باشند و تنها با رعایت پوشش کارکنان و بویژه کفش‌های آنها و یا تعویض روپوش، فضای دلخواه را پدید آورند.

رده بندی اتاق تمیز

اتاق تمیز بر اساس تعداد و حجم ذرات معلق در هر واحد از هوا در کلاسهای مختلف تقسیم بندی می‌شوند. اعداد بزرگی مانند کلاس ۱۰۰ یا کلاس ۱۰۰۰ مربوط به سیستم آمریکایی رده بندی می‌باشند و اجازه حضور ذرات با سایز ۰٬۵ میکرومتر یا بزرگتر را در هر فوت مکعب نمی‌دهند. این نوع استاندارد آمریکایی اجازه درج بالاتر را می‌دهد پس می‌توان پیش بینی کرد که ممکن است کلاس ۲۰۰۰ نیز پدید آید. اعداد کوچک تر به سیستم بین‌المللی ایزو ۱-۱۴۶۶۴ مربوط می‌شوند که از سیستم لگاریتم اعشاری برای تعیین تعداد ذرات معلق در هوا استفاده می‌کنند که از پایه ۰٫۱ میکرومتر آغاز می‌شوند و برای نمونه اتاق تمیز کلاس ۵ در بیشترین تعداد مجازش دارای ۱۰۰٬۰۰۰ عدد ذره می‌باشد. هر دو این استانداردها یک رابطه معکوس دوطرفه بین تعداد و اندازه ذرات معلق در هوا ایجاد کرده‌اند. به همین دلیل هرگز چیزی بعنوان تعداد صفر ذره معلق در هوا نخواهیم داشت. در جداول مربوط به این استانداردها، خانه‌های خالی کاربردی نیستند و عدم وجود عدد در آنها نمایانگر عدد صفر نیست.
قابل ذکر است که در یک اتاق معمولی (محیط خانه) در حدود یک میلیون ذره موجود است.

جدول استاندارد آمریکایی اتاق تمیز

Class

حداکثر تعداد ذرات در هر فوت مکعب ISO
کلاس برابری با سیستم
≥0.1 µm ≥0.2 µm ≥0.3 µm ≥0.5 µm ≥5 µm
1 35 7 3 1 ISO 3
10 350 75 30 10 ISO 4
100 750 300 100 ISO 5
1،000 1،000 7 ISO 6
10،000 10،000 70 ISO 7
100،000 100،000 700 ISO 8

US FED STD ۲۰۹E بطور رسمی منحل شده‌است اما هنوز این جدول و این استاندارد بطور گسترده‌ای رایج است.

 

سیستم استاندارد اتاق تمیز ISO

Class حداکثر تعداد ذرات در هر فوت مکعب FED STD 209E
کلاس برابری با سیستم آمریکایی
≥0.1 µm ≥0.2 µm ≥0.3 µm ≥0.5 µm ≥1 µm ≥5 µm
ISO 1 10 2
ISO 2 100 24 10 4
ISO 3 1،000 237 102 35 8 Class 1
ISO 4 10،000 2،370 1،020 352 83 Class 10
ISO 5 100،000 23،700 10،200 3،520 832 29 Class 100
ISO 6 1،000،000 237،000 102،000 35،200 8،320 293 Class 1000
ISO 7 352،000 83،200 2،930 Class 10،000
ISO 8 3،520،000 832،000 29،300 Class 100،000
ISO 9 35،200،000 8،320،000 293،000 Room air

سیستم بین‌المللی BS

BS ۵۲۹۵ استاندارد بین‌المللی

حداکثر تعداد ذرات معلق در هر فوت مکعب
Class ≥0.5 µm ≥1 µm ≥5 µm ≥10 µm ≥25 µm
Class 1 3،000
Class 2 300،000 2،000 30
Class 3 1،000،000 20،000 4،000 300
Class 4 200،000 40،000 4،000

منابع تولید آلودگی در اتاق تمیز

منابع تولید آلودگی را می توان به دو دسته منابع خارجی و داخلی تقسیم نمود:

  • منابع خارجی:

این آلودگی ها شامل ذرات موجود در هوای بیرون است که توسط هوای تازه مورد نیاز فضا می توانند به فضای اتاق تمیز راه پیدا کنند. راه دیگر نفوذ این ذرات ورود آنها از طریق دربها، شکاف های روی دیوارها و همچنین سوراخهایی است که برای عبور لوله، کابل و کانال در نظر گرفته می شود. این آلودگی ها را می توان به روشهای زیر مهار نمود:

  1. استفاده از فیلترهای با راندمان بالا برای مهار آلودگی توسط هوای تازه
  2. بالا بردن فشار داخل فضاها برای جلوگیری از ورود آلودگی از طریق درب و پنجره
  3. درزبندی نمودن شکاف ها، سوراخهای مربوط به عبور لوله ها، کابلها و کانالها برای جلوگیری از ورود آلودگی ها به فضای اتاق تمیز
  • آلودگی داخلی

مهمترین منبع تولید آلودگی داخلی مربوط به انسان و سطوح کف و دیوارها می باشد. علاوه بر این موارد، فرآیند تولید نیز می تواند خود باعث تولید آلودگی شود. ذرات تولید شده می توانند دارای سایزی از یک هزارم تا چند صد میکرون باشند. لازم به ذکر است که ذرات بالای پنج میکرون در صورت راکد بودن هوا تمایل به        ته نشینی دارند که این عمل موجب آسیب رساندن به تولیدات در فضاهای تمیز می گردد. آلودگی های داخلی را به روشهای زیر می توان مهار نمود:

  1. برقراری جریان هوا در فضای تمیز برای جلوگیری از ته نشینی ذرات
  2. انتخاب جنس دیوار، کف، سقف، تجهیزات روشنایی، درب و پنجره مطابق با استانداردهای مربوط به اتاق تمیز
  3. پوشیدن لباس و ماسک توسط افراد مشغول به کار در فضای تمیز مطابق با استانداردهای مربوط به اتاق تمیز
  4. تمامی تجهیزات و مواد قبل از ورود به فضای تمیز باید تمیز گردند.
  5. در ورودی به فضای تمیز تمهیداتی همچون ایرلاک و اتاقک گذر در نظر گرفته شود تا این فضاها با ایجاد اختلاف فشار مابین فضای تمیز و فضای بیرون مانع از ورود آلودگی به فضای تمیز شوند.
  6. استفاده از دوش هوا برای افراد قبل از ورود به فضای تمیز

کلاس بندی فضای تمیز

صنایع مختلف نیازمند هوای با درجه تمیزی مختلف می باشند و با توجه به این که رسیدن به درجه تمیزی هوا مستلزم صرف هزینه سنگینی می باشد، به همین خاطر هوای تمیز با درجه تمیزی های مختلف تعریف گردید. در یازده سپتامبر سال 1992 کلاس بندی فضای تمیز در استاندارد 209E به پنج دسته تقسیم گردید که مبنای این تقسیم به مقدار ذرات در یک فوت مکعب و سایز ذره بستگی دارد. این دسته بندی را می توان در جدول2 ملاحظه نمود.

بعد از این که استاندارد 209E تدوین گردید موسسات دیگری نیز شروع به تدوین این اطلاعات نمودند که از جمله آن استاندارد ایزو می باشد. جدول 3 مقایسه بین دو استاندارد را نشان می دهد.

سیستم تهویه مطبوع

ملاحظاتی که باید در طراحی سیستم تهویه مطبوع اتاق تمیز در نظر گرفته شود عبارتند از:

  1. تأمین هوا به داخل اتاق به نحوی که درجه تمیزی فضا را حفظ نماید.
  2. توزیع هوا به نحوی که هوا در تمام نقاط اتاق در حال حرکت بوده و راکد نماند تا ته نشینی ذرات به وجود نیاید.
  3. فرآوری هوا به گونه ای که نیازهای مربوط به دما، رطوبت و عمل فیلتراسیون در اتاق تمیز تأمین گردند.

تفاوت میان سیستم تهویه در سیستمهای معمولی و اتاق تمیز به قرار زیر است:

  1. در سیستمهای معمولی فقط دما و رطوبت کنترل می شوند در صورتیکه در اتاق تمیز علاوه بر موارد ذکر شده، کنترل ذرات معمولی و بعضی وقتها ذرات میکروبی نیز صورت می گیرد. در اتاق تمیز تخلیه الکترواستاتیکی نیز باید انجام پذیرد.
  2. زیاد بودن مقدار هوای تأمین شده برای اتاق تمیز یکی از بارزترین ویژگیها در سیستم تهویه مطبوع اتاق تمیز می باشد. برای مثال مقدار تعویض هوا برای یک سیستم معمولی بین 5/0 تا 2 بار در ساعت است، در حالیکه برای اتاق تمیز این مقدار می تواند بسته به کلاس فضا بین 10 تا 60 بار در ساعت تغییر نماید.
  3. استفاده از فیلتر هپا یا اولپا از جمله تفاوت دیگر بین سیستم معمولی و فضای تمیز می باشد.
  4. در اتاق تمیز برای جلوگیری از ورود ذرات به فضا باید اختلاف فشار مثبت مابین فضا و فضای بیرون حفظ گردد. این در حالی است که در فضاهای معمولی رعایت فشار مثبت الزامی نیست.

توزیع هوا و کنترل آن

بسته به کلاس فضایی که در حال طراحی می باشد مقدار دبی هوای ورودی به فضا نیز تغییر خواهد کرد و می توان گفت هرچه کلاس هوا از 100000 به سمت کلاس 1 پیش می رود مقدار دبی هوا نیز بیشتر خواهد شد. ذرات با قطرهای مختلف رفتارهای متفاوتی در مقابل جریان هوا در اتاق دارند. به همین خاطر الگوی توزیع جریان هوا مهمترین نقش را در طراحی اتاق تمیز و رسیدن به کلاس مورد نظر ایفا می کند. به طور کلی الگوی توزیع جریان هوا را می توان به سه دسته زیر تقسیم نمود:

  • جریان هوای آرام:

در این الگوی جریان هوا از کل سطح سقف یا دیوار با سرعت یکنواخت و در یک جهت حرکت می کند به صورتی که خطوط جریان هوا با هم موازی هستند. کلاسهای 1 تا 100 اتاق تمیز را فقط می توان با این الگوی جریان ایجاد نمود.

  • جریان هوای مغشوش

در این الگوی جریان هوا از قسمتی از سطح سقف وارد فضای تمیز شده و در داخل فضا پخش گردیده و سپس از دریچه هایی که روی دیوار نصب شده اند خارج   می گردد. جریان هوا در این فضا مغشوش می باشد. با این الگوی جریان هوا می توان کلاس 1000 تا 10000 را ایجاد نمود.

  • جریان هوای ترکیبی

این جریان ترکیبی از دو حالت قبل می باشد. نمونه ای از این الگوهای جریان را می توان در شکل های 1و2 ملاحظه نمود. با در نظر گرفتن توضیحات ذکر شده در بخشهای قبل و با توجه به تجارب موجود جدول 4 را می توان در خصوص معیارهای طراحی برای فضای تمیز ارائه نمود. در پایان برای درک بیشتر مطالب ذکر شده در این مقاله یک مثال ارائه می گردد.

مثال: اطلاعات ارائه شده در زیر برای دو فضای موجود می باشد:

  1. اتاقی با ابعاد40’X50’X8 برای ایجاد فضایی با کلاس 1000
  2. اتاقی با ابعاد 40’X50’X8 برای ایجاد فضایی با کلاس 10000

با توجه به جدول 4 اطلاعات مربوط به طراحی سیستم برای این دو فضا را می توان به صورت جدول 5 ارائه نمود.

مراجع:

  1. Clean Room Design, Second Edition, Edited by W.WHITE, 1999
  2. Understanding Pharmaceutical Clean Room Design, by John Zhang, P.E., ASHRAE Journal, September 2004

پی نوشت:

  1. Unidirectional or Laminar air Flow
  2. Non Unidirectional Turbulend air Flow
  3. Mixed air Flow

ارسال یک دیدگاه