اتاق تمیز یا Cleanroom محیطی کنترلشده است که برای کاهش و کنترل میزان ذرات معلق و آلودگیهای موجود در هوا طراحی میشود. در طراحی یک اتاق تمیز، پارامترهای مختلفی مانند سیستم تهویه، فیلتراسیون، دما، رطوبت، جریان هوا و فشار اتاق باید بهصورت هماهنگ در نظر گرفته شوند.
یکی از مهمترین موضوعات در طراحی کلینروم، تعیین فشار مثبت یا فشار منفی است. انتخاب نوع فشار به کاربرد اتاق تمیز و هدفی که از کنترل جریان هوا دنبال میشود بستگی دارد.
در اتاق تمیز با فشار مثبت، فشار هوای داخل اتاق نسبت به فضای اطراف بیشتر است و هوا تمایل دارد از داخل اتاق به سمت بیرون حرکت کند. در مقابل، در اتاق تمیز با فشار منفی، فشار داخل اتاق کمتر از فضای مجاور است و هوا تمایل دارد از محیط اطراف به داخل اتاق وارد شود.
بنابراین، تفاوت اصلی این دو سیستم در جهت حرکت هوا و نحوه کنترل آلودگی است
بیشتر بخوانید | استانداردهای اتاق تمیز
اتاق تمیز فشار مثبت چیست؟
در اتاق تمیز فشار مثبت، مقدار هوای تصفیهشدهای که وارد اتاق میشود بهگونهای کنترل میشود که فشار داخل اتاق نسبت به فضای مجاور بیشتر باشد.
در این شرایط، در صورت وجود بازشو یا نشتی کنترلشده، هوا از داخل اتاق به سمت فضای بیرون حرکت میکند. این موضوع باعث میشود هوای محیط اطراف که ممکن است دارای ذرات و آلودگی بیشتری باشد، بهسادگی وارد اتاق تمیز نشود.
به همین دلیل، فشار مثبت در اتاقهای تمیزی که محافظت از محصول، مواد اولیه یا فرایند تولید اهمیت دارد، کاربرد زیادی دارد.
در واقع میتوان عملکرد آن را به این شکل ساده بیان کرد:
هوای تمیز → داخل اتاق تمیز → فضای اطراف
البته ایجاد فشار مثبت بهتنهایی به معنای ایجاد یک اتاق تمیز استاندارد نیست و باید در کنار طراحی صحیح سیستم تهویه، فیلتراسیون و کنترل جریان هوا در نظر گرفته شود.
اتاق تمیز فشار منفی چیست؟
در اتاق تمیز فشار منفی، فشار هوای داخل اتاق نسبت به فضای مجاور کمتر است.
در این حالت، جریان هوا به سمت داخل اتاق تمیز حرکت میکند. بنابراین اگر در یا مسیر ارتباطی بین اتاق و فضای اطراف باز شود، هوا تمایل دارد از محیط اطراف وارد اتاق شود و از خروج هوای داخل اتاق به محیط بیرون جلوگیری شود.
جهت کلی حرکت هوا در این حالت به شکل زیر است:
فضای اطراف → داخل اتاق تمیز → سیستم خروج هوا
فشار منفی معمولاً زمانی مورد توجه قرار میگیرد که جلوگیری از انتشار آلودگی تولیدشده در داخل یک فضا اهمیت داشته باشد.
در چنین شرایطی، طراحی سیستم تهویه و مسیر خروج هوا اهمیت ویژهای پیدا میکند و باید متناسب با نوع فرایند و آلایندههای احتمالی انجام شود.
بیشتر بخوانید | ولیدیشن اتاق تمیز
تفاوت اتاق تمیز فشار مثبت و منفی در چیست؟
تفاوت اصلی اتاق تمیز فشار مثبت و منفی را میتوان در هدف کنترل جریان هوا جستوجو کرد.
در اتاق فشار مثبت، هدف اصلی این است که از ورود هوای محیط اطراف به فضای کنترلشده جلوگیری شود. بنابراین این روش برای محیطهایی که پاکیزگی محصول یا فرایند اهمیت دارد، کاربرد دارد.
در اتاق فشار منفی، هدف اصلی جلوگیری از خروج هوای داخل اتاق به فضای اطراف است. این روش برای فضاهایی که ممکن است خود فرایند باعث ایجاد آلودگی شود، اهمیت بیشتری پیدا میکند.
بنابراین هنگام طراحی یک کلینروم نمیتوان فشار مثبت را بهصورت کلی بهتر از فشار منفی دانست یا برعکس. انتخاب فشار مناسب باید بر اساس نوع کاربری، فرایند انجامشده، نوع آلودگی و ارتباط اتاق با فضاهای مجاور انجام شود.
بیشتر بخوانید | معتبرسنجی اتاق تمیز
چرا کنترل فشار در اتاق تمیز اهمیت دارد؟
یکی از اهداف اصلی طراحی اتاق تمیز، کنترل حرکت آلودگی در محیط است. اگر اختلاف فشار بین فضاهای مختلف بهدرستی طراحی نشود، جریان هوا میتواند برخلاف مسیر موردنظر حرکت کند و عملکرد کلینروم تحت تأثیر قرار بگیرد.
به همین دلیل در طراحی اتاق تمیز باید رابطه فشاری میان فضاهای مختلف از ابتدا مشخص شود.
برای مثال، ممکن است یک مجموعه شامل چند فضای متصل به یکدیگر باشد که هرکدام سطح پاکیزگی متفاوتی دارند. در این شرایط، طراحی مناسب فشار میتواند به ایجاد مسیر مشخصی برای حرکت هوا میان فضاها کمک کند.
در نتیجه، کنترل فشار یکی از بخشهای مهم طراحی سیستم تهویه کلینروم است و نباید جدا از سایر پارامترهای تأسیساتی بررسی شود.
نقش سیستم تهویه در فشار اتاق تمیز
ایجاد و حفظ فشار مناسب در اتاق تمیز به عملکرد صحیح سیستم تهویه وابسته است.
هواساز، فنها، فیلترها، مسیر کانالکشی، هوای رفت و برگشت و سیستم خروج هوا باید بهصورت هماهنگ طراحی شوند تا شرایط موردنظر در اتاق حفظ شود.
در یک اتاق تمیز فشار مثبت، میزان هوای ورودی و خروجی باید به شکلی تنظیم شود که فشار داخل اتاق نسبت به فضای مجاور بالاتر باقی بماند.
در اتاق تمیز فشار منفی نیز سیستم تهویه باید بهگونهای طراحی شود که فشار داخل فضا پایینتر از محیط اطراف حفظ شود و هوای داخل از مسیر کنترلشده خارج شود.
به همین دلیل، بالانس هوا یکی از موضوعات مهم در طراحی و راهاندازی اتاق تمیز محسوب میشود.
بیشتر بخوانید | تجهیزات تمیزسازی اتاق تمیز
تأثیر آببندی اتاق بر فشار
حتی اگر سیستم تهویه بهدرستی طراحی شده باشد، وجود نشتیهای کنترلنشده میتواند باعث کاهش عملکرد سیستم فشار شود.
محل اتصال دیوارها، درها، پنجرهها، سقف، کف و مسیر عبور تأسیسات از جمله بخشهایی هستند که باید در طراحی و اجرای کلینروم مورد توجه قرار گیرند.
هرچه کنترل نشتی هوا بهتر انجام شود، امکان حفظ شرایط طراحیشده در اتاق تمیز نیز بیشتر خواهد بود.
به همین دلیل طراحی سازه و اجزای اتاق تمیز باید در کنار طراحی تأسیسات مکانیکی انجام شود و نمیتوان این دو بخش را کاملاً جدا از یکدیگر در نظر گرفت.
فشار مثبت در چه اتاقهای تمیزی کاربرد دارد؟
اتاق تمیز فشار مثبت در محیطهایی کاربرد دارد که جلوگیری از ورود آلودگی محیط اطراف به داخل فضای کنترلشده اهمیت دارد.
از جمله این کاربردها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- صنایع دارویی: در بخشهایی از فرایند تولید و بستهبندی محصولات دارویی، کنترل ذرات و آلودگی محیطی اهمیت زیادی دارد. به همین دلیل در طراحی برخی فضاهای تولیدی دارویی از سیستمهای کنترل فشار و جریان هوا استفاده میشود.
- صنایع غذایی: در برخی فضاهای تولید و بستهبندی مواد غذایی، کنترل آلودگی محیطی اهمیت دارد و بسته به نوع فرایند میتوان از طراحی فشار مثبت استفاده کرد.
- صنایع آرایشی و بهداشتی: برخی فرایندهای تولید محصولات آرایشی و بهداشتی نیز به محیط کنترلشده نیاز دارند و طراحی فشار مناسب میتواند بخشی از سیستم کنترل آلودگی این فضاها باشد.
- صنایع الکترونیک: در تولید قطعات و تجهیزات حساس، ورود ذرات معلق میتواند روی کیفیت محصول اثرگذار باشد. به همین دلیل کنترل پاکیزگی محیط و جریان هوا در چنین فضاهایی اهمیت دارد.
بیشتر بخوانید | طراحی اتاق تمیز
فشار منفی در چه اتاقهای تمیزی کاربرد دارد؟
در برخی فرایندها، مسئله اصلی جلوگیری از ورود آلودگی نیست؛ بلکه باید مانع انتشار آلودگی ایجادشده در داخل محیط به فضاهای اطراف شد.
در چنین شرایطی میتوان از طراحی فشار منفی استفاده کرد.
برخی کاربردهای آن عبارتاند از:
فرایندهای دارای آلودگی داخلی
اگر یک فرایند باعث ایجاد ذرات، گردوغبار یا سایر آلایندهها شود، کنترل مسیر خروج هوا اهمیت زیادی پیدا میکند.
برخی آزمایشگاهها
بسته به نوع فعالیت و مواد مورد استفاده، ممکن است در برخی آزمایشگاهها کنترل جهت جریان هوا و جلوگیری از انتشار آلودگی به فضای مجاور ضروری باشد.
برخی فرایندهای صنعتی
در محیطهای صنعتی نیز با توجه به ماهیت فرایند میتوان از سیستم فشار منفی برای کنترل مسیر حرکت هوای آلوده استفاده کرد.
نوع فشار در چنین فضاهایی باید بر اساس مشخصات فرایند و الزامات فنی پروژه تعیین شود.
آیا فشار مثبت به معنی تمیزتر بودن اتاق است؟
خیر.
فشار مثبت و منفی مستقیماً نشاندهنده کلاس پاکیزگی اتاق تمیز نیستند.
فشار، بیشتر برای کنترل جهت حرکت هوا بین فضاهای مختلف استفاده میشود؛ در حالی که میزان پاکیزگی یک کلینروم به مجموعهای از عوامل مانند فیلتراسیون، نرخ تعویض هوا، طراحی جریان هوا، کیفیت اجرای اتاق و کنترل ذرات بستگی دارد.
بنابراین نمیتوان تنها با دانستن اینکه یک اتاق فشار مثبت یا منفی دارد، درباره سطح پاکیزگی آن قضاوت کرد.
آیا در اتاق تمیز فشار مثبت و منفی از فیلتر HEPA استفاده میشود؟
استفاده از فیلتر HEPA به نوع اتاق تمیز، سطح پاکیزگی موردنیاز و طراحی سیستم تهویه بستگی دارد.
فیلترهای HEPA در بسیاری از سیستمهای کلینروم برای حذف ذرات بسیار ریز از جریان هوا مورد استفاده قرار میگیرند، اما وجود یا عدم وجود آن باید بر اساس نیاز واقعی پروژه و مشخصات طراحی تعیین شود.
بنابراین فشار اتاق و فیلتراسیون دو موضوع متفاوت اما مرتبط در طراحی کلینروم هستند.
چگونه فشار اتاق تمیز کنترل میشود؟
برای حفظ فشار طراحیشده، معمولاً مجموعهای از تجهیزات و اقدامات کنترلی مورد استفاده قرار میگیرد.
این موارد میتوانند شامل سیستم تهویه، فنهای رفت و برگشت، سیستم اگزاست، فیلترها، دمپرهای کنترلی، سنسورهای اختلاف فشار و سیستم مانیتورینگ باشند.
علاوه بر تجهیزات، نحوه اجرای اتاق تمیز نیز اهمیت دارد. درها، دیوارها، سقف، کف و محل عبور تأسیسات باید متناسب با نیاز پروژه اجرا شوند تا شرایط طراحیشده در زمان بهرهبرداری قابل حفظ باشد.
بیشتر بخوانید |تست جریان هوا در اتاق تمیز
انتخاب فشار مثبت یا منفی برای اتاق تمیز
انتخاب نوع فشار باید از بررسی هدف اصلی اتاق تمیز شروع شود.
اگر هدف اصلی، محافظت از محصول یا فرایند در برابر آلودگی محیط بیرون باشد، فشار مثبت میتواند گزینه مورد بررسی قرار گیرد.
اگر هدف اصلی، جلوگیری از انتشار آلودگی ایجادشده در داخل اتاق به محیط اطراف باشد، فشار منفی میتواند مورد استفاده قرار گیرد.
در پروژههای پیچیدهتر نیز ممکن است چند اتاق با سطوح فشار متفاوت در کنار یکدیگر طراحی شوند تا جریان هوا در مسیر مشخصی حرکت کند.
بنابراین تعیین فشار مناسب باید بخشی از فرایند طراحی مهندسی کلینروم باشد و بر اساس شرایط واقعی پروژه انجام شود.
طراحی و اجرای اتاق تمیز اکیاس وطن
طراحی یک اتاق تمیز تنها به ساخت فضای بسته و نصب تجهیزات تهویه محدود نمیشود. برای دستیابی به عملکرد مناسب، بخشهای مختلف پروژه از جمله ساختار اتاق، سیستم تهویه، فیلتراسیون، جریان هوا، اختلاف فشار و تجهیزات موردنیاز باید بهصورت یکپارچه در نظر گرفته شوند.
اکیاس وطن در حوزه اتاق تمیز، خدماتی مانند طراحی، مشاوره، اجرا، ساخت و نصب تجهیزات اتاق تمیز و راهاندازی سیستمهای مرتبط ارائه میکند. همچنین بررسی و کنترل پارامترهایی مانند فشار، جریان و تعادل هوا از بخشهای مهم فرایند طراحی و راهاندازی کلینروم محسوب میشود.
انتخاب نوع فشار نیز باید پس از بررسی نوع کاربری، فرایند تولید، سطح پاکیزگی موردنیاز و شرایط فضای اطراف انجام شود.
جمعبندی
تفاوت اتاق تمیز فشار مثبت و منفی در درجه اول به جهت حرکت هوا و هدف کنترل آلودگی مربوط میشود.
در اتاق تمیز فشار مثبت، فشار داخل اتاق بیشتر از فضای اطراف است و هوا تمایل دارد از داخل اتاق به بیرون حرکت کند. این روش زمانی اهمیت دارد که محافظت از محصول یا فرایند در برابر آلودگی محیطی هدف اصلی باشد.
در اتاق تمیز فشار منفی، فشار داخل اتاق کمتر از فضای اطراف است و هوا به سمت داخل اتاق حرکت میکند. در این حالت، هدف اصلی جلوگیری از انتشار آلودگی داخلی به محیط اطراف است.
انتخاب میان فشار مثبت و منفی باید بر اساس شرایط هر پروژه انجام شود و عواملی مانند سیستم تهویه، فیلتراسیون، جریان هوا، آببندی، تعادل هوا و نوع فرایند در آن در نظر گرفته شوند.
برای طراحی و اجرای یک کلینروم استاندارد، تعیین فشار مناسب باید از مراحل ابتدایی طراحی در نظر گرفته شود تا تمام اجزای سیستم تهویه و ساختار اتاق بر اساس یک طرح یکپارچه اجرا شوند.