คำว่า "ง่าย" อาจไม่ใช่คำที่ผุดขึ้นมาในใจสำหรับการออกแบบสภาพแวดล้อมที่ละเอียดอ่อนเช่นนี้ อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้หมายความว่าคุณไม่สามารถสร้างการออกแบบห้องคลีนรูมที่สมบูรณ์แบบได้ด้วยการจัดการปัญหาต่างๆ อย่างเป็นระบบและขั้นตอนที่สมเหตุสมผล บทความนี้ครอบคลุมทุกขั้นตอนสำคัญ รวมไปถึงเคล็ดลับเฉพาะด้านที่เป็นประโยชน์สำหรับการปรับการคำนวณภาระ การวางแผนเส้นทางการระบายออก และการปรับมุมเพื่อให้ได้พื้นที่ห้องเครื่องกลที่เหมาะสมกับระดับของห้องคลีนรูม
กระบวนการผลิตจำนวนมากต้องการสภาพแวดล้อมที่เข้มงวดมากซึ่งห้องคลีนรูมกำหนดไว้ เนื่องจากห้องคลีนรูมมีระบบกลไกที่ซับซ้อนและมีต้นทุนการก่อสร้าง การดำเนินงาน และพลังงานสูง การออกแบบห้องคลีนรูมอย่างเป็นระบบจึงเป็นสิ่งสำคัญ บทความนี้จะนำเสนอวิธีการประเมินและออกแบบห้องคลีนรูมแบบทีละขั้นตอน โดยคำนึงถึงการไหลของคน/วัสดุ การจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่ การปรับแรงดันอากาศในพื้นที่ การไหลเวียนของอากาศที่จ่ายในพื้นที่ การระบายอากาศในพื้นที่ สมดุลอากาศในพื้นที่ ตัวแปรที่ต้องประเมิน การเลือกระบบกลไก การคำนวณภาระความร้อน/ความเย็น และความต้องการพื้นที่รองรับ
ขั้นตอนที่หนึ่ง: ประเมินเค้าโครงสำหรับการไหลของผู้คน/วัสดุ
การประเมินบุคลากรและการไหลของวัสดุภายในห้องคลีนรูมเป็นสิ่งสำคัญ บุคลากรในห้องคลีนรูมเป็นแหล่งปนเปื้อนที่ใหญ่ที่สุดของห้องคลีนรูม และกระบวนการสำคัญทั้งหมดควรแยกออกจากประตูและทางเดินสำหรับบุคลากร
พื้นที่ที่สำคัญที่สุดควรมีทางเข้าเพียงทางเดียวเพื่อป้องกันไม่ให้พื้นที่ดังกล่าวเป็นเส้นทางไปยังพื้นที่อื่นๆ ที่มีความสำคัญน้อยกว่า กระบวนการทางเภสัชกรรมและชีวเภสัชกรรมบางอย่างมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนข้ามจากกระบวนการทางเภสัชกรรมและชีวเภสัชกรรมอื่นๆ การปนเปื้อนข้ามกระบวนการจำเป็นต้องได้รับการประเมินอย่างรอบคอบ ทั้งในส่วนของเส้นทางการไหลเข้าและการกักเก็บวัตถุดิบ การแยกกระบวนการวัสดุ และเส้นทางการไหลออกและการกักเก็บผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป รูปที่ 1 เป็นตัวอย่างของโรงงานผลิตซีเมนต์กระดูกที่มีทั้งพื้นที่กระบวนการสำคัญ ("บรรจุภัณฑ์ตัวทำละลาย", "บรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูก") ที่มีทางเข้าเพียงทางเดียวและมีช่องลมกั้นเพื่อกั้นพื้นที่ที่มีบุคลากรสัญจรหนาแน่น ("ชุดคลุม", "ชุดคลุมแบบถอดได้")
ขั้นตอนที่สอง: กำหนดการจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่
การเลือกประเภทห้องคลีนรูมได้นั้น จำเป็นต้องทราบมาตรฐานหลักในการจำแนกประเภทห้องคลีนรูม และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของอนุภาคสำหรับการจำแนกประเภทความสะอาดแต่ละประเภท มาตรฐาน 14644-1 ของสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม (IEST) กำหนดประเภทความสะอาดที่แตกต่างกัน (1, 10, 100, 1,000, 10,000 และ 100,000) และจำนวนอนุภาคที่อนุญาตในขนาดอนุภาคที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมคลาส 100 อนุญาตให้มีอนุภาคได้สูงสุด 3,500 อนุภาค/ลูกบาศก์ฟุต และขนาด 0.1 ไมครอนขึ้นไป, 100 อนุภาค/ลูกบาศก์ฟุต ที่ขนาด 0.5 ไมครอนขึ้นไป และ 24 อนุภาค/ลูกบาศก์ฟุต ที่ขนาด 1.0 ไมครอนขึ้นไป ตารางนี้แสดงความหนาแน่นของอนุภาคในอากาศที่อนุญาตตามตารางการจำแนกประเภทความสะอาด:
การจำแนกประเภทความสะอาดของห้องมีผลกระทบอย่างมากต่อการก่อสร้าง การบำรุงรักษา และต้นทุนพลังงานของห้องคลีนรูม การประเมินอัตราการปนเปื้อน/การคัดแยกอย่างละเอียดตามประเภทความสะอาดต่างๆ และข้อกำหนดของหน่วยงานกำกับดูแล เช่น สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) เป็นสิ่งสำคัญ โดยทั่วไป ยิ่งกระบวนการมีความละเอียดมากเท่าใด ก็ยิ่งควรใช้การจำแนกประเภทความสะอาดที่เข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น ตารางนี้แสดงการจำแนกประเภทความสะอาดสำหรับกระบวนการผลิตที่หลากหลาย:
กระบวนการผลิตของคุณอาจต้องมีระดับความสะอาดที่เข้มงวดมากขึ้น ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแต่ละพื้นที่ โปรดระมัดระวังในการกำหนดระดับความสะอาดให้กับแต่ละพื้นที่ เนื่องจากระดับความสะอาดระหว่างพื้นที่เชื่อมต่อไม่ควรมีความแตกต่างกันเกินสองลำดับชั้น ตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 ไม่สามารถเปิดเข้าไปในห้องคลีนรูมระดับ 100 ได้ แต่ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 สามารถเปิดเข้าไปในห้องคลีนรูมระดับ 1,000 ได้
เมื่อพิจารณาโรงงานบรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูกของเรา (รูปที่ 1) “Gown” “Ungown” และ “Final Packaging” ถือเป็นพื้นที่ที่มีความสำคัญน้อยกว่า และมีการจำแนกประเภทความสะอาดระดับ 100,000 (ISO 8) “Bone Cement Airlock” และ “Sterile Airlock” เปิดสู่พื้นที่ที่สำคัญ และมีการจำแนกประเภทความสะอาดระดับ 10,000 (ISO 7) “Bone Cement Packaging” เป็นกระบวนการที่สำคัญมากที่เต็มไปด้วยฝุ่นละออง และมีการจำแนกประเภทความสะอาดระดับ 10,000 (ISO 7) และ “Solvent Packaging” เป็นกระบวนการที่สำคัญมาก และดำเนินการในเครื่องดูดควันแบบลามินาร์ระดับ 100 (ISO 5) ในห้องคลีนรูมระดับ 1,000 (ISO 6)
ขั้นตอนที่สาม: กำหนดแรงดันในอวกาศ
การรักษาความดันอากาศในช่องว่างอากาศให้เป็นบวกเมื่อเทียบกับพื้นที่ที่จัดประเภทความสะอาดที่สกปรกกว่านั้น เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันไม่ให้สารปนเปื้อนแทรกซึมเข้าไปในห้องคลีนรูม การรักษาระดับความสะอาดของพื้นที่ให้คงที่เป็นเรื่องยากมากเมื่อพื้นที่นั้นมีความดันเป็นกลางหรือความดันลบ ความแตกต่างของความดันในพื้นที่ควรเป็นเท่าใดระหว่างพื้นที่ต่างๆ? การศึกษาหลายชิ้นได้ประเมินการแทรกซึมของสารปนเปื้อนเข้าไปในห้องคลีนรูมเทียบกับความแตกต่างของความดันในพื้นที่ระหว่างห้องคลีนรูมและสภาพแวดล้อมที่ควบคุมไม่ได้ การศึกษาเหล่านี้พบว่าความแตกต่างของความดัน 0.03 ถึง 0.05 นิ้ว wg มีประสิทธิภาพในการลดการแทรกซึมของสารปนเปื้อน ความแตกต่างของความดันในพื้นที่ที่สูงกว่า 0.05 นิ้ว wg ไม่ได้ให้การควบคุมการแทรกซึมของสารปนเปื้อนได้ดีกว่า 0.05 นิ้ว wg อย่างมีนัยสำคัญ
โปรดทราบว่าความแตกต่างของแรงดันพื้นที่ที่สูงกว่าจะมีต้นทุนพลังงานที่สูงกว่าและควบคุมได้ยากกว่า นอกจากนี้ ความแตกต่างของแรงดันที่สูงขึ้นยังต้องใช้แรงมากขึ้นในการเปิดและปิดประตู ค่าความแตกต่างของแรงดันสูงสุดที่แนะนำระหว่างประตูคือ 0.1 นิ้ว (wg) ที่ 0.1 นิ้ว (wg) ประตูขนาด 3 ฟุต x 7 ฟุต ต้องใช้แรง 11 ปอนด์ (1.1 กิโลกรัม) ในการเปิดและปิด ห้องคลีนรูมอาจจำเป็นต้องปรับเปลี่ยนโครงสร้างใหม่เพื่อให้ค่าความแตกต่างของแรงดันสถิตระหว่างประตูอยู่ในเกณฑ์ที่ยอมรับได้
โรงงานบรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูกของเรากำลังก่อสร้างภายในคลังสินค้าเดิม ซึ่งมีความดันอากาศเป็นกลาง (0.0 นิ้ว wg) ระบบล็อกอากาศระหว่างคลังสินค้าและ “ชุดคลุม/ชุดคลุม” ไม่มีการจัดระดับความสะอาดของพื้นที่ และจะไม่มีการกำหนดความดันอากาศในพื้นที่เฉพาะ “ชุดคลุม/ชุดคลุม” จะมีความดันอากาศในพื้นที่ 0.03 นิ้ว wg “ชุดล็อกอากาศซีเมนต์กระดูก” และ “ชุดล็อกอากาศปลอดเชื้อ” จะมีความดันอากาศในพื้นที่ 0.06 นิ้ว wg “บรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย” จะมีความดันอากาศในพื้นที่ 0.06 นิ้ว wg “บรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูก” จะมีความดันอากาศในพื้นที่ 0.03 นิ้ว wg และมีความดันอากาศในพื้นที่ต่ำกว่า “ชุดล็อกอากาศซีเมนต์กระดูก” และ “บรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย” เพื่อกักเก็บฝุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างการบรรจุ
การกรองอากาศเข้าสู่ "Bone Cement Packaging" มาจากพื้นที่ที่มีระดับความสะอาดเดียวกัน การแทรกซึมของอากาศไม่ควรเปลี่ยนจากพื้นที่ที่มีระดับความสะอาดที่สกปรกกว่าไปยังพื้นที่ที่มีระดับความสะอาดที่สะอาดกว่า "Solvent Packaging" จะมีแรงดันในพื้นที่ 0.11 นิ้ว wg หมายเหตุ: ความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ระหว่างพื้นที่วิกฤตน้อยกว่าคือ 0.03 นิ้ว wg และความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ระหว่าง "Solvent Packaging" ที่สำคัญมากและ "Sterile Air Lock" คือ 0.05 นิ้ว wg แรงดันในพื้นที่ 0.11 นิ้ว wg ไม่จำเป็นต้องมีการเสริมแรงโครงสร้างพิเศษสำหรับผนังหรือเพดาน แรงดันในพื้นที่ที่สูงกว่า 0.5 นิ้ว wg ควรได้รับการประเมินว่าอาจจำเป็นต้องเสริมแรงโครงสร้างเพิ่มเติมหรือไม่
ขั้นตอนที่สี่: กำหนดการไหลเวียนอากาศในอวกาศ
การจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่เป็นตัวแปรหลักในการกำหนดอัตราการไหลของอากาศเข้าของห้องคลีนรูม จากตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่าการจำแนกประเภทความสะอาดแต่ละประเภทมีอัตราการเปลี่ยนถ่ายอากาศ ตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมคลาส 100,000 มีช่วง 15 ถึง 30 ach อัตราการเปลี่ยนถ่ายอากาศของห้องคลีนรูมควรคำนึงถึงกิจกรรมที่คาดการณ์ไว้ภายในห้องคลีนรูม ห้องคลีนรูมคลาส 100,000 (ISO 8) ที่มีอัตราการเข้าใช้งานต่ำ กระบวนการสร้างอนุภาคต่ำ และความดันอากาศในพื้นที่บวกเมื่อเทียบกับพื้นที่สะอาดที่อยู่ติดกันที่มีสิ่งสกปรกมากกว่า อาจใช้ ach 15 ach ในขณะที่ห้องคลีนรูมเดียวกันที่มีอัตราการเข้าใช้งานสูง การสัญจรเข้า-ออกบ่อย กระบวนการสร้างอนุภาคสูง หรือมีความดันอากาศในพื้นที่เป็นกลาง อาจต้องการ ach 30 ach
ผู้ออกแบบจำเป็นต้องประเมินการใช้งานเฉพาะของตนและกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่จะใช้ ตัวแปรอื่นๆ ที่มีผลต่อการไหลของอากาศจากแหล่งจ่ายอากาศ ได้แก่ การไหลของอากาศเสียจากกระบวนการ อากาศที่ซึมผ่านประตู/ช่องเปิด และอากาศที่ระบายออกทางประตู/ช่องเปิด IEST ได้เผยแพร่อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่แนะนำไว้ในมาตรฐาน 14644-4
เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 1 จะเห็นว่า “ชุดคลุม/ชุดคลุม” มีระยะเข้า/ออกมากที่สุด แต่ไม่ใช่พื้นที่สำคัญของกระบวนการ ส่งผลให้มีปริมาณอากาศ 20 ลูกบาศก์ฟุตต่อตารางนิ้ว “Sterile Air Lock” และ “Bone Cement Packaging Air Lock” อยู่ติดกับพื้นที่การผลิตที่สำคัญ และในกรณีของ “Bone Cement Packaging Air Lock” อากาศจะไหลจากชุดคลุมเข้าสู่พื้นที่บรรจุภัณฑ์ แม้ว่าชุดคลุมเหล่านี้จะมีระยะเข้า/ออกที่จำกัดและไม่มีกระบวนการสร้างอนุภาค แต่ความสำคัญอย่างยิ่งยวดของชุดคลุม/ชุดคลุมนี้ในฐานะบัฟเฟอร์ระหว่าง “ชุดคลุม/ชุดคลุม” และกระบวนการผลิต ส่งผลให้มีปริมาณอากาศ 40 ลูกบาศก์ฟุตต่อตารางนิ้ว
“Final Packaging” บรรจุถุงซีเมนต์กระดูก/ตัวทำละลายลงในบรรจุภัณฑ์รอง ซึ่งไม่ใช่กระบวนการสำคัญและส่งผลให้มีอัตราการไหล 20 ach ส่วน “Bone Cement Packaging” เป็นกระบวนการสำคัญและมีอัตราการไหล 40 ach ส่วน “Solvent Packaging” เป็นกระบวนการสำคัญมาก ซึ่งดำเนินการในเครื่องดูดควันแบบลามินาร์โฟลว์ Class 100 (ISO 5) ภายในห้องคลีนรูม Class 1,000 (ISO 6) “Solvent Packaging” มีการเคลื่อนที่เข้า/ออกที่จำกัดมาก และมีปริมาณอนุภาคในกระบวนการต่ำ ส่งผลให้มีอัตราการไหล 150 ach
การจำแนกประเภทห้องคลีนรูมและการเปลี่ยนแปลงของอากาศต่อชั่วโมง
ความสะอาดของอากาศเกิดขึ้นได้จากการส่งผ่านอากาศผ่านแผ่นกรอง HEPA ยิ่งอากาศผ่านแผ่นกรอง HEPA บ่อยเท่าไหร่ อนุภาคที่ตกค้างในอากาศภายในห้องก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ปริมาตรอากาศที่กรองได้ในหนึ่งชั่วโมง หารด้วยปริมาตรห้อง จะได้จำนวนรอบการเปลี่ยนถ่ายอากาศต่อชั่วโมง
อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศต่อชั่วโมงที่แนะนำข้างต้นเป็นเพียงหลักเกณฑ์การออกแบบคร่าวๆ เท่านั้น ควรคำนวณโดยผู้เชี่ยวชาญด้านห้องคลีนรูม HVAC เนื่องจากต้องพิจารณาหลายปัจจัย เช่น ขนาดของห้อง จำนวนคนในห้อง อุปกรณ์ในห้อง กระบวนการที่เกี่ยวข้อง ปริมาณความร้อนที่ได้รับ ฯลฯ
ขั้นตอนที่ห้า: กำหนดการไหลของอากาศในอวกาศ
ห้องคลีนรูมส่วนใหญ่อยู่ภายใต้แรงดันบวก ส่งผลให้อากาศเสียที่วางแผนไว้ไหลออกสู่พื้นที่ข้างเคียงที่มีแรงดันสถิตต่ำกว่า และมีการระบายออกโดยไม่ได้วางแผนไว้ผ่านทางเต้ารับไฟฟ้า โคมไฟ กรอบหน้าต่าง กรอบประตู ส่วนต่อระหว่างผนังกับพื้น ส่วนต่อระหว่างผนังกับเพดาน และประตูทางเข้า สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าห้องต่างๆ ไม่ได้ถูกปิดผนึกอย่างมิดชิดและอาจมีการรั่วไหล ห้องคลีนรูมที่ปิดผนึกอย่างดีจะมีอัตราการรั่วซึมโดยปริมาตร 1% ถึง 2% การรั่วไหลแบบนี้ถือว่าไม่ดีหรือไม่? ไม่จำเป็นเสมอไป
ประการแรก การรั่วไหลเป็นศูนย์เป็นไปไม่ได้ ประการที่สอง หากใช้อุปกรณ์ควบคุมอากาศแบบจ่าย อากาศกลับ และอากาศออก จำเป็นต้องมีความแตกต่างอย่างน้อย 10% ระหว่างการไหลของอากาศที่จ่ายและอากาศกลับ เพื่อแยกวาล์วอากาศที่จ่าย อากาศกลับ และอากาศออกออกจากกันแบบคงที่ ปริมาณอากาศที่ไหลออกทางประตูขึ้นอยู่กับขนาดของประตู ความแตกต่างของแรงดันที่ประตู และคุณภาพของการปิดผนึกประตู (ปะเก็น ระยะยุบตัวของประตู และการปิด)
เราทราบว่าอากาศที่ไหลเข้า/ไหลออกตามแผนที่วางไว้จะไหลจากพื้นที่หนึ่งไปยังอีกพื้นที่หนึ่ง แล้วอากาศที่ไหลออกโดยไม่ได้วางแผนไว้จะไหลไปที่ไหน? อากาศจะระบายออกภายในพื้นที่โครงถักและออกทางด้านบน จากโครงการตัวอย่างของเรา (รูปที่ 1) พบว่าอากาศที่ไหลออกผ่านประตูขนาด 3 x 7 ฟุตมีค่า 190 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที โดยมีแรงดันสถิตที่แตกต่างกัน 0.03 นิ้ว (wg) และ 270 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที โดยมีแรงดันสถิตที่แตกต่างกัน 0.05 นิ้ว (wg)
ขั้นตอนที่หก: กำหนดสมดุลอากาศในอวกาศ
สมดุลอากาศในอวกาศประกอบด้วยการเติมอากาศทั้งหมดเข้าไปในอวกาศ (อากาศเข้า อากาศซึม) และอากาศทั้งหมดที่ออกจากอวกาศ (อากาศเสีย อากาศระบายออก อากาศไหลกลับ) ให้เท่ากัน เมื่อพิจารณาสมดุลอากาศในอวกาศของโรงงานผลิตซีเมนต์กระดูก (รูปที่ 2) พบว่า “Solvent Packaging” มีอากาศเข้า 2,250 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที และอากาศไหลออก 270 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที ไปยัง “Sterile Air Lock” ส่งผลให้มีอากาศไหลกลับ 1,980 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที “Sterile Air Lock” มีอากาศเข้า 290 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที อากาศซึมเข้า 270 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที จาก “Solvent Packaging” และอากาศไหลออก 190 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที ไปยัง “Gown/Ungown” ส่งผลให้มีอากาศไหลกลับ 370 ลูกบาศก์ฟุตต่อนาที
“Bone Cement Packaging” มีอัตราการไหลของอากาศเข้า 600 cfm, การกรองอากาศ 190 cfm จาก 'Bone Cement Air Lock', ไอเสียฝุ่น 300 cfm และอากาศกลับ 490 cfm “Bone Cement Air Lock” มีอัตราการไหลของอากาศเข้า 380 cfm, การกรองออก 190 cfm ไปยัง 'Bone Cement Packaging” มีอัตราการไหลของอากาศเข้า 670 cfm, การกรองออก 190 cfm ไปยัง “Gown/Ungown” “Final Packaging” มีอัตราการไหลของอากาศเข้า 670 cfm, การกรองออก 190 cfm ไปยัง “Gown/Ungown” และอากาศกลับ 480 cfm “Gown/Ungown” มีอัตราการไหลของอากาศเข้า 480 cfm, การแทรกซึม 570 cfm, การกรองออก 190 cfm และอากาศกลับ 860 cfm
ขณะนี้เราได้กำหนดปริมาณอากาศที่จ่ายเข้าห้องคลีนรูม การแทรกซึม การระบายออก การระบายออก และการไหลเวียนของอากาศกลับแล้ว การไหลเวียนของอากาศกลับขั้นสุดท้ายจะถูกปรับในระหว่างการเริ่มต้นระบบสำหรับการระบายอากาศที่ไม่ได้วางแผนไว้
ขั้นตอนที่เจ็ด: ประเมินตัวแปรที่เหลือ
ตัวแปรอื่นๆ ที่ต้องประเมิน ได้แก่:
อุณหภูมิ: พนักงานห้องคลีนรูมสวมเสื้อคลุมหรือชุดกระต่ายเต็มตัวทับเสื้อผ้าปกติเพื่อลดการเกิดฝุ่นละอองและการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้น เนื่องจากต้องสวมเสื้อผ้าเพิ่มเติม การรักษาอุณหภูมิห้องให้ต่ำจึงเป็นสิ่งสำคัญเพื่อความสบายของพนักงาน อุณหภูมิห้องที่อยู่ระหว่าง 66°F ถึง 70°F จะทำให้รู้สึกสบาย
ความชื้น: เนื่องจากการไหลเวียนของอากาศในห้องคลีนรูมที่สูง จึงเกิดประจุไฟฟ้าสถิตจำนวนมาก เมื่อเพดานและผนังมีประจุไฟฟ้าสถิตสูง ในขณะที่พื้นที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ อนุภาคในอากาศจะเกาะติดกับพื้นผิว เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ของพื้นที่เพิ่มขึ้น ประจุไฟฟ้าสถิตจะถูกปล่อยออกมา และอนุภาคที่จับได้ทั้งหมดจะถูกปล่อยออกมาในระยะเวลาอันสั้น ทำให้ห้องคลีนรูมไม่เป็นไปตามข้อกำหนด การมีประจุไฟฟ้าสถิตสูงอาจสร้างความเสียหายให้กับวัสดุที่ไวต่อการเกิดประจุไฟฟ้าสถิตได้ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาความชื้นสัมพัทธ์ของพื้นที่ให้สูงพอที่จะลดการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิต ระดับความชื้นสัมพัทธ์ที่เหมาะสมคือ 45% + 5%
ความทึบแสง: กระบวนการที่สำคัญมากอาจต้องใช้การไหลแบบทึบแสงเพื่อลดโอกาสที่สิ่งปนเปื้อนจะเข้าสู่กระแสอากาศระหว่างตัวกรอง HEPA และกระบวนการ มาตรฐาน IEST #IEST-WG-CC006 กำหนดข้อกำหนดความทึบแสงของกระแสอากาศ
การคายประจุไฟฟ้าสถิต: นอกเหนือจากการเพิ่มความชื้นในพื้นที่แล้ว กระบวนการบางอย่างมีความอ่อนไหวต่อความเสียหายจากการคายประจุไฟฟ้าสถิตมาก และจำเป็นต้องติดตั้งพื้นที่มีสภาพเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและต่อลงดิน
ระดับเสียงและการสั่นสะเทือน: กระบวนการแม่นยำบางอย่างมีความอ่อนไหวต่อเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนมาก
ขั้นตอนที่แปด: กำหนดเค้าโครงระบบกลไก
ตัวแปรหลายประการที่ส่งผลต่อรูปแบบระบบเครื่องกลของห้องคลีนรูม ได้แก่ พื้นที่ว่าง เงินทุนที่มีอยู่ ข้อกำหนดของกระบวนการ การจำแนกประเภทความสะอาด ความน่าเชื่อถือที่ต้องการ ต้นทุนพลังงาน กฎหมายอาคาร และสภาพภูมิอากาศในพื้นที่ ซึ่งแตกต่างจากระบบปรับอากาศทั่วไป ระบบปรับอากาศในห้องคลีนรูมมีอากาศจ่ายมากกว่าที่จำเป็นในการรองรับภาระการทำความเย็นและความร้อนอย่างมาก
ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 (ISO 8) และต่ำกว่าระดับ 10,000 (ISO 7) สามารถให้อากาศทั้งหมดผ่าน AHU ได้ จากรูปที่ 3 อากาศที่ไหลกลับและอากาศภายนอกจะถูกผสม กรอง ทำความเย็น อุ่น และเพิ่มความชื้นก่อนส่งไปยังตัวกรอง HEPA ที่ปลายท่อบนฝ้าเพดาน เพื่อป้องกันการหมุนเวียนของสารปนเปื้อนในห้องคลีนรูม อากาศที่ไหลกลับจะถูกดูดกลับโดยผนังที่ต่ำ สำหรับห้องคลีนรูมระดับ 10,000 ขึ้นไป (ISO 7) และห้องคลีนรูมที่สะอาดกว่านั้น อัตราการไหลของอากาศสูงเกินกว่าที่อากาศทั้งหมดจะผ่าน AHU ได้ จากรูปที่ 4 อากาศที่ไหลกลับส่วนเล็กน้อยจะถูกส่งกลับไปยัง AHU เพื่อปรับสภาพ ส่วนที่เหลือจะถูกส่งกลับไปยังพัดลมหมุนเวียน
ทางเลือกอื่นสำหรับเครื่องปรับอากาศแบบดั้งเดิม
ชุดกรองพัดลม หรือที่รู้จักกันในชื่อโมดูลโบลเวอร์แบบรวม เป็นโซลูชันการกรองแบบแยกส่วนสำหรับห้องคลีนรูมที่มีข้อได้เปรียบเหนือระบบจัดการอากาศแบบดั้งเดิม ชุดกรองนี้สามารถใช้งานได้ทั้งในพื้นที่ขนาดเล็กและขนาดใหญ่ โดยมีระดับความสะอาดต่ำถึง ISO Class 3 อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศและข้อกำหนดด้านความสะอาดเป็นตัวกำหนดจำนวนชุดกรองพัดลมที่จำเป็น เพดานห้องคลีนรูมมาตรฐาน ISO Class 8 อาจต้องการพื้นที่ครอบคลุมเพียง 5-15% ในขณะที่ห้องคลีนรูมมาตรฐาน ISO Class 3 หรือห้องคลีนรูมที่สะอาดกว่าอาจต้องการพื้นที่ครอบคลุม 60-100%
ขั้นตอนที่เก้า: การคำนวณความร้อน/ความเย็น
เมื่อทำการคำนวณความร้อน/ความเย็นในห้องคลีนรูม ควรคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้:
ใช้สภาพภูมิอากาศที่อนุรักษ์นิยมที่สุด (ข้อมูลการออกแบบระบบทำความร้อน 99.6%, ข้อมูลการออกแบบระบบทำความเย็นแบบ drybulb/median wetbulb 0.4% และข้อมูลการออกแบบระบบทำความเย็นแบบ drybulb/median drybulb 0.4%)
รวมการกรองเข้าในการคำนวณ
รวมความร้อนจากท่อร่วมเพิ่มความชื้นเข้าในการคำนวณ
รวมโหลดกระบวนการเข้าในการคำนวณ
รวมความร้อนจากพัดลมหมุนเวียนเข้าในการคำนวณ
ขั้นตอนที่สิบ: ต่อสู้เพื่อพื้นที่ห้องเครื่องจักร
ห้องคลีนรูมมีการใช้งานทั้งทางกลและไฟฟ้าอย่างเข้มข้น เมื่อระบบการจำแนกประเภทความสะอาดของห้องคลีนรูมสะอาดขึ้น จึงจำเป็นต้องใช้พื้นที่โครงสร้างพื้นฐานทางกลมากขึ้นเพื่อรองรับห้องคลีนรูมได้อย่างเพียงพอ ยกตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมขนาด 1,000 ตารางฟุต ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 (ISO 8) จะต้องใช้พื้นที่รองรับ 250 ถึง 400 ตารางฟุต ห้องคลีนรูมระดับ 10,000 (ISO 7) จะต้องใช้พื้นที่รองรับ 250 ถึง 750 ตารางฟุต ห้องคลีนรูมระดับ 1,000 (ISO 6) จะต้องใช้พื้นที่รองรับ 500 ถึง 1,000 ตารางฟุต และห้องคลีนรูมระดับ 100 (ISO 5) จะต้องใช้พื้นที่รองรับ 750 ถึง 1,500 ตารางฟุต
พื้นที่รองรับจริงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการไหลเวียนของอากาศและความซับซ้อนของ AHU (แบบง่าย: ตัวกรอง คอยล์ทำความร้อน คอยล์ทำความเย็น และพัดลม แบบซับซ้อน: ตัวลดเสียง พัดลมส่งกลับ ส่วนอากาศระบายออก ช่องรับอากาศภายนอก ส่วนตัวกรอง ส่วนทำความร้อน ส่วนทำความเย็น เครื่องเพิ่มความชื้น พัดลมจ่าย และท่อระบาย) และจำนวนระบบรองรับห้องคลีนรูมเฉพาะ (ไอเสีย ชุดอากาศหมุนเวียน น้ำเย็น น้ำร้อน ไอ และน้ำ DI/RO) สิ่งสำคัญคือต้องแจ้งพื้นที่อุปกรณ์เครื่องกลที่ต้องการให้สถาปนิกของโครงการทราบตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการออกแบบ
ความคิดสุดท้าย
ห้องคลีนรูมเปรียบเสมือนรถแข่ง เมื่อออกแบบและสร้างอย่างเหมาะสม พวกมันจะเป็นเครื่องจักรประสิทธิภาพสูง หากออกแบบและสร้างไม่ดี พวกมันก็จะทำงานได้ไม่ดีและไม่น่าเชื่อถือ ห้องคลีนรูมอาจมีความเสี่ยงมากมาย ดังนั้นจึงขอแนะนำให้มีวิศวกรที่มีประสบการณ์ด้านห้องคลีนรูมอย่างเชี่ยวชาญคอยดูแลสำหรับโครงการห้องคลีนรูมสองสามโครงการแรกของคุณ
ที่มา: gotopac
เวลาโพสต์: 14 เม.ย. 2563
