คำว่า "ง่าย" อาจไม่ใช่คำที่ผุดขึ้นมาในใจเมื่อต้องออกแบบสภาพแวดล้อมที่ละเอียดอ่อนเช่นนี้ อย่างไรก็ตาม นั่นไม่ได้หมายความว่าคุณไม่สามารถออกแบบห้องคลีนรูมที่สมบูรณ์แบบได้ด้วยการจัดการกับปัญหาต่างๆ อย่างมีลำดับขั้นตอน บทความนี้จะครอบคลุมขั้นตอนสำคัญแต่ละขั้นตอน รวมถึงเคล็ดลับเฉพาะการใช้งานที่เป็นประโยชน์สำหรับการปรับการคำนวณภาระ การวางแผนเส้นทางการระบายออก และการปรับมุมเพื่อให้ได้พื้นที่ห้องกลที่เหมาะสมตามระดับของห้องคลีนรูม
กระบวนการผลิตจำนวนมากต้องการสภาพแวดล้อมที่เข้มงวดมากซึ่งห้องปลอดเชื้อจัดให้ เนื่องจากห้องปลอดเชื้อมีระบบกลไกที่ซับซ้อนและมีต้นทุนการก่อสร้าง การดำเนินการ และพลังงานสูง จึงมีความสำคัญที่จะต้องออกแบบห้องปลอดเชื้ออย่างเป็นระบบ บทความนี้จะนำเสนอวิธีการแบบทีละขั้นตอนในการประเมินและออกแบบห้องปลอดเชื้อ โดยคำนึงถึงการไหลของคน/วัสดุ การจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่ การเพิ่มแรงดันในพื้นที่ การไหลของอากาศที่จ่ายในพื้นที่ การระบายอากาศในพื้นที่ ความสมดุลของอากาศในพื้นที่ ตัวแปรที่ต้องประเมิน การเลือกระบบกลไก การคำนวณภาระความร้อน/ความเย็น และข้อกำหนดพื้นที่รองรับ
ขั้นตอนที่หนึ่ง: ประเมินเค้าโครงสำหรับการไหลของผู้คนและวัสดุ
การประเมินผู้คนและการไหลของวัสดุภายในห้องสะอาดเป็นสิ่งสำคัญ คนงานในห้องสะอาดถือเป็นแหล่งปนเปื้อนที่ใหญ่ที่สุดของห้องสะอาด และควรแยกกระบวนการสำคัญทั้งหมดออกจากประตูและทางเดินเข้าออกของบุคลากร
พื้นที่ที่สำคัญที่สุดควรมีทางเข้าเพียงทางเดียวเพื่อป้องกันไม่ให้พื้นที่ดังกล่าวเป็นเส้นทางไปยังพื้นที่อื่นๆ ที่มีความสำคัญน้อยกว่า กระบวนการทางเภสัชกรรมและชีวเภสัชกรรมบางอย่างอาจเกิดการปนเปื้อนข้ามจากกระบวนการทางเภสัชกรรมและชีวเภสัชกรรมอื่นๆ การปนเปื้อนข้ามกระบวนการจำเป็นต้องได้รับการประเมินอย่างรอบคอบสำหรับเส้นทางการไหลเข้าและการกักเก็บวัตถุดิบ การแยกกระบวนการวัสดุ และเส้นทางการไหลออกและการกักเก็บผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป รูปที่ 1 เป็นตัวอย่างของโรงงานซีเมนต์กระดูกที่มีทั้งพื้นที่กระบวนการที่สำคัญ ("บรรจุภัณฑ์ด้วยตัวทำละลาย" "บรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูก") ที่มีทางเข้าเพียงทางเดียวและช่องลมเป็นบัฟเฟอร์เพื่อไปยังพื้นที่ที่มีบุคลากรสัญจรไปมาหนาแน่น ("ชุดคลุม" "ชุดคลุม")
ขั้นตอนที่สอง: กำหนดการจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่
ในการเลือกประเภทห้องปลอดเชื้อ จำเป็นต้องทราบมาตรฐานการจำแนกประเภทห้องปลอดเชื้อหลักและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของอนุภาคสำหรับการจำแนกประเภทความสะอาดแต่ละประเภท มาตรฐาน 14644-1 ของสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อม (IEST) กำหนดประเภทความสะอาดที่แตกต่างกัน (1, 10, 100, 1,000, 10,000 และ 100,000) และจำนวนอนุภาคที่อนุญาตในขนาดอนุภาคที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมคลาส 100 อนุญาตให้มีอนุภาคได้สูงสุด 3,500 อนุภาคต่อลูกบาศก์ฟุตและขนาด 0.1 ไมครอนขึ้นไป 100 อนุภาคต่อลูกบาศก์ฟุตที่ขนาด 0.5 ไมครอนขึ้นไป และ 24 อนุภาคต่อลูกบาศก์ฟุตที่ขนาด 1.0 ไมครอนขึ้นไป ตารางนี้แสดงความหนาแน่นของอนุภาคในอากาศที่อนุญาตตามตารางการจำแนกประเภทความสะอาด:
การจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่มีผลกระทบอย่างมากต่อการก่อสร้าง การบำรุงรักษา และต้นทุนพลังงานของห้องปลอดเชื้อ สิ่งสำคัญคือต้องประเมินอัตราการคัดแยก/การปนเปื้อนอย่างรอบคอบตามการจำแนกประเภทความสะอาดที่แตกต่างกันและข้อกำหนดของหน่วยงานกำกับดูแล เช่น สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) โดยทั่วไป ยิ่งกระบวนการมีความละเอียดอ่อนมากเท่าใด ก็ยิ่งควรใช้การจำแนกประเภทความสะอาดที่เข้มงวดมากขึ้นเท่านั้น ตารางนี้แสดงการจำแนกประเภทความสะอาดสำหรับกระบวนการผลิตที่หลากหลาย:
กระบวนการผลิตของคุณอาจต้องมีระดับความสะอาดที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดเฉพาะของแต่ละขั้นตอน ควรใช้ความระมัดระวังเมื่อกำหนดระดับความสะอาดให้กับแต่ละพื้นที่ เนื่องจากระดับความสะอาดระหว่างพื้นที่เชื่อมต่อไม่ควรมีความแตกต่างกันเกินสองระดับ ตัวอย่างเช่น ห้องปลอดเชื้อระดับ 100,000 ไม่สามารถเปิดเข้าไปในห้องปลอดเชื้อระดับ 100 ได้ แต่ห้องปลอดเชื้อระดับ 100,000 สามารถเปิดเข้าไปในห้องปลอดเชื้อระดับ 1,000 ได้
เมื่อพิจารณาโรงงานบรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูกของเรา (รูปที่ 1) จะเห็นว่า “Gown” “Ungown” และ “Final Packaging” ถือเป็นช่องว่างที่ไม่สำคัญนัก และได้รับการจำแนกประเภทความสะอาดเป็นคลาส 100,000 (ISO 8) “Bone Cement Airlock” และ “Sterile Airlock” เปิดสำหรับช่องว่างที่สำคัญ และได้รับการจำแนกประเภทความสะอาดเป็นคลาส 10,000 (ISO 7) “Bone Cement Packaging” เป็นกระบวนการที่สำคัญมาก และได้รับการจำแนกประเภทความสะอาดเป็นคลาส 10,000 (ISO 7) ส่วน “Solvent Packaging” เป็นกระบวนการที่สำคัญมากและดำเนินการในเครื่องดูดอากาศแบบลามินาร์คลาส 100 (ISO 5) ในห้องคลีนรูมคลาส 1,000 (ISO 6)
ขั้นตอนที่สาม: กำหนดแรงดันในอวกาศ
การรักษาแรงดันอากาศในอากาศในเชิงบวกเมื่อเทียบกับพื้นที่ใกล้เคียงที่มีการแยกประเภทความสะอาดที่สกปรกกว่านั้นถือเป็นสิ่งสำคัญในการป้องกันไม่ให้สารปนเปื้อนแทรกซึมเข้าไปในห้องสะอาด การรักษาการแยกประเภทความสะอาดของพื้นที่ให้สม่ำเสมอเป็นเรื่องยากมากเมื่อพื้นที่นั้นมีการแยกประเภทความสะอาดเป็นกลางหรือเป็นลบ ความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ควรเป็นเท่าใดระหว่างพื้นที่ต่างๆ? การศึกษาวิจัยต่างๆ ได้ทำการประเมินการแทรกซึมของสารปนเปื้อนเข้าไปในห้องสะอาดเทียบกับความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ระหว่างห้องสะอาดและสภาพแวดล้อมที่อยู่ติดกันซึ่งไม่ได้รับการควบคุม การศึกษาวิจัยเหล่านี้พบว่าความแตกต่างของแรงดัน 0.03 ถึง 0.05 นิ้ว wg มีประสิทธิภาพในการลดการแทรกซึมของสารปนเปื้อน ความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ที่มากกว่า 0.05 นิ้ว wg ไม่สามารถควบคุมการแทรกซึมของสารปนเปื้อนได้ดีกว่า 0.05 นิ้ว wg อย่างมาก
โปรดทราบว่าความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ที่สูงกว่าจะมีต้นทุนพลังงานที่สูงกว่าและควบคุมได้ยากกว่า นอกจากนี้ ความแตกต่างของแรงดันที่สูงขึ้นจะต้องใช้แรงมากขึ้นในการเปิดและปิดประตู ความแตกต่างของแรงดันสูงสุดที่แนะนำระหว่างประตูคือ 0.1 นิ้ว wg ที่ 0.1 นิ้ว wg ประตูขนาด 3 ฟุต x 7 ฟุต ต้องใช้แรง 11 ปอนด์ในการเปิดและปิด อาจจำเป็นต้องกำหนดค่าห้องคลีนรูมใหม่เพื่อให้ความแตกต่างของแรงดันสถิตระหว่างประตูอยู่ในขีดจำกัดที่ยอมรับได้
โรงงานบรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูกของเรากำลังก่อสร้างภายในคลังสินค้าที่มีอยู่ ซึ่งมีแรงดันอากาศเป็นกลาง (0.0 นิ้ว wg) ช่องลมระหว่างคลังสินค้าและ “ชุดคลุม/ชุดคลุม” ไม่มีการจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่ และจะไม่มีการกำหนดแรงดันในพื้นที่ “ชุดคลุม/ชุดคลุม” จะมีแรงดันในพื้นที่ 0.03 นิ้ว wg “ช่องลมล็อกซีเมนต์กระดูก” และ “ช่องลมปลอดเชื้อ” จะมีแรงดันในพื้นที่ 0.06 นิ้ว wg “บรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย” จะมีแรงดันในพื้นที่ 0.06 นิ้ว wg “บรรจุภัณฑ์ซีเมนต์กระดูก” จะมีแรงดันในพื้นที่ 0.03 นิ้ว wg และแรงดันในพื้นที่ต่ำกว่า “ช่องลมล็อกซีเมนต์กระดูก” และ “บรรจุภัณฑ์ขั้นสุดท้าย” เพื่อกักเก็บฝุ่นที่เกิดขึ้นระหว่างการบรรจุ
การกรองอากาศเข้าไปใน "Bone Cement Packaging" มาจากพื้นที่ที่มีระดับความสะอาดเท่ากัน การแทรกซึมของอากาศไม่ควรเปลี่ยนจากพื้นที่ที่มีระดับความสะอาดที่สกปรกกว่าไปเป็นพื้นที่ที่มีระดับความสะอาดที่สะอาดกว่า "Solvent Packaging" จะมีแรงดันในพื้นที่ 0.11 นิ้ว wg โปรดทราบว่าความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ระหว่างพื้นที่ที่มีความสำคัญน้อยกว่าคือ 0.03 นิ้ว wg และความแตกต่างของแรงดันในพื้นที่ระหว่าง "Solvent Packaging" ที่สำคัญยิ่งและ "Sterile Air Lock" คือ 0.05 นิ้ว wg แรงดันในพื้นที่ 0.11 นิ้ว wg จะไม่ต้องการการเสริมโครงสร้างพิเศษสำหรับผนังหรือเพดาน แรงดันในพื้นที่ที่สูงกว่า 0.5 นิ้ว wg ควรได้รับการประเมินว่าอาจจำเป็นต้องมีการเสริมโครงสร้างเพิ่มเติมหรือไม่
ขั้นตอนที่สี่: กำหนดการไหลเวียนอากาศในพื้นที่
การจำแนกประเภทความสะอาดของพื้นที่เป็นตัวแปรหลักในการกำหนดอัตราการไหลของอากาศที่จ่ายในห้องคลีนรูม เมื่อดูจากตารางที่ 3 จะเห็นว่าการจำแนกประเภทความสะอาดแต่ละประเภทจะมีอัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศ ตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 มีช่วงการเปลี่ยนแปลงของอากาศ 15 ถึง 30 ach อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศในห้องคลีนรูมควรคำนึงถึงกิจกรรมที่คาดว่าจะเกิดขึ้นภายในห้องคลีนรูมด้วย ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 (ISO 8) ที่มีอัตราการเข้าใช้พื้นที่ต่ำ กระบวนการสร้างอนุภาคต่ำ และแรงดันอากาศในพื้นที่บวกเมื่อเทียบกับพื้นที่สะอาดที่อยู่ติดกันซึ่งสกปรกกว่า อาจใช้ ach 15 ach ในขณะที่ห้องคลีนรูมเดียวกันที่มีการเข้าใช้พื้นที่สูง การเข้าออกบ่อยครั้ง กระบวนการสร้างอนุภาคสูง หรือมีแรงดันอากาศในพื้นที่เป็นกลาง อาจต้องใช้ ach 30 ach
นักออกแบบจำเป็นต้องประเมินการใช้งานเฉพาะของตนและกำหนดอัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่จะใช้ ตัวแปรอื่นๆ ที่ส่งผลต่อการไหลของอากาศที่จ่ายเข้าไปในพื้นที่ ได้แก่ การไหลของอากาศที่ระบายออกจากกระบวนการ อากาศที่แทรกซึมเข้ามาทางประตู/ช่องเปิด และอากาศที่ระบายออกทางประตู/ช่องเปิด IEST ได้เผยแพร่อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศที่แนะนำในมาตรฐาน 14644-4
เมื่อพิจารณาจากรูปที่ 1 จะเห็นว่า “ชุดคลุม/ชุดคลุม” มีการเคลื่อนที่เข้า/ออกมากที่สุดแต่ไม่ใช่พื้นที่สำคัญของกระบวนการ ส่งผลให้มี 20 ช่อง “Sterile Air Lock” และ “Bone Cement Packaging Air Lock” อยู่ติดกับพื้นที่การผลิตที่สำคัญ และในกรณีของ “Bone Cement Packaging Air Lock” อากาศจะไหลจากชุดคลุมเข้าไปในพื้นที่บรรจุภัณฑ์ แม้ว่าชุดคลุม/ชุดคลุมเหล่านี้จะมีการเคลื่อนที่เข้า/ออกที่จำกัดและไม่มีกระบวนการสร้างอนุภาค แต่ความสำคัญอย่างยิ่งของชุดคลุม/ชุดคลุมเหล่านี้ในฐานะบัฟเฟอร์ระหว่าง “ชุดคลุม/ชุดคลุม” และกระบวนการผลิต ส่งผลให้มี 40 ช่อง
“Final Packaging” จะบรรจุถุงซีเมนต์กระดูก/ตัวทำละลายลงในบรรจุภัณฑ์รองซึ่งไม่ใช่ขั้นตอนที่สำคัญและส่งผลให้มีอัตรา ach 20 ach “Bone Cement Packaging” เป็นกระบวนการที่สำคัญและมีอัตรา ach 40 ach “Solvent Packaging” เป็นกระบวนการที่สำคัญมากซึ่งดำเนินการในเครื่องดูดควันแบบลามินาร์โฟลว์คลาส 100 (ISO 5) ภายในห้องปลอดเชื้อคลาส 1,000 (ISO 6) “Solvent Packaging” มีการเคลื่อนที่เข้า/ออกที่จำกัดมากและมีการสร้างอนุภาคในกระบวนการต่ำ ส่งผลให้มีอัตรา ach 150 ach
การจำแนกประเภทห้องปลอดเชื้อและการเปลี่ยนแปลงอากาศต่อชั่วโมง
ความสะอาดของอากาศทำได้โดยการส่งผ่านอากาศผ่านตัวกรอง HEPA ยิ่งอากาศผ่านตัวกรอง HEPA บ่อยเท่าไร อนุภาคต่างๆ ที่เหลืออยู่ในอากาศภายในห้องก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น ปริมาตรของอากาศที่ถูกกรองในหนึ่งชั่วโมงหารด้วยปริมาตรของห้องจะได้จำนวนการเปลี่ยนแปลงของอากาศต่อชั่วโมง
การเปลี่ยนแปลงอากาศที่แนะนำข้างต้นต่อชั่วโมงเป็นเพียงหลักเกณฑ์การออกแบบเท่านั้น ควรคำนวณโดยผู้เชี่ยวชาญด้านห้องคลีนรูม HVAC เนื่องจากต้องคำนึงถึงหลายแง่มุม เช่น ขนาดของห้อง จำนวนคนในห้อง อุปกรณ์ในห้อง กระบวนการที่เกี่ยวข้อง ปริมาณความร้อนที่ได้รับ เป็นต้น
ขั้นตอนที่ห้า: กำหนดการไหลของอากาศที่ไหลออกจากพื้นที่
ห้องคลีนรูมส่วนใหญ่จะอยู่ภายใต้แรงดันบวก ส่งผลให้มีการระบายอากาศตามแผนเข้าไปในพื้นที่ที่อยู่ติดกันซึ่งมีแรงดันสถิตต่ำกว่า และมีการระบายอากาศโดยไม่ได้วางแผนไว้ผ่านทางเต้ารับไฟฟ้า โคมไฟ กรอบหน้าต่าง กรอบประตู ส่วนต่อระหว่างผนังกับพื้น ส่วนต่อระหว่างผนังกับเพดาน และประตูทางเข้า สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าห้องต่างๆ ไม่ได้ถูกปิดผนึกอย่างแน่นหนาและอาจมีการรั่วไหล ห้องคลีนรูมที่ปิดผนึกอย่างดีจะมีอัตราการรั่วไหลของปริมาตร 1% ถึง 2% การรั่วไหลนี้ถือว่าไม่ดีหรือไม่? ไม่จำเป็นเสมอไป
ประการแรก เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่มีการรั่วไหลเลย ประการที่สอง หากใช้การควบคุมอากาศที่จ่าย อากาศกลับ และอากาศเสียแบบแอคทีฟ จะต้องมีความแตกต่างระหว่างการไหลของอากาศที่จ่ายและอากาศกลับอย่างน้อย 10% เพื่อแยกวาล์วอากาศที่จ่าย อากาศกลับ และอากาศเสียออกจากกันแบบคงที่ ปริมาณอากาศที่ไหลออกทางประตูจะขึ้นอยู่กับขนาดของประตู ความแตกต่างของแรงดันระหว่างประตู และคุณภาพของการปิดผนึกประตู (ปะเก็น การลดระดับของประตู การปิด)
เราทราบว่าอากาศที่ซึมผ่าน/ระบายออกตามแผนจะไหลจากช่องหนึ่งไปยังอีกช่องหนึ่ง อากาศที่ระบายออกโดยไม่ได้วางแผนจะไหลไปที่ไหน อากาศจะระบายออกภายในช่องเสาและออกทางด้านบน เมื่อพิจารณาจากโครงการตัวอย่างของเรา (รูปที่ 1) อากาศที่ระบายออกผ่านประตูขนาด 3 x 7 ฟุตจะมีค่า 190 cfm โดยมีแรงดันสถิตที่แตกต่างกัน 0.03 นิ้ว wg และ 270 cfm โดยมีแรงดันสถิตที่แตกต่างกัน 0.05 นิ้ว wg
ขั้นตอนที่ 6: กำหนดสมดุลอากาศในอวกาศ
ความสมดุลของอากาศในพื้นที่ประกอบด้วยการเพิ่มการไหลของอากาศทั้งหมดเข้าไปในพื้นที่ (การจ่าย การแทรกซึม) และการไหลของอากาศทั้งหมดที่ออกจากพื้นที่ (การระบาย การกรอง การกลับ) ให้เท่ากัน เมื่อพิจารณาความสมดุลของอากาศในพื้นที่ของโรงงานซีเมนต์กระดูก (รูปที่ 2) “Sterile Air Lock” มีการไหลของอากาศจ่าย 2,250 cfm และการกรองอากาศออก 270 cfm ไปยัง “Sterile Air Lock” ส่งผลให้มีการไหลของอากาศกลับ 1,980 cfm “Sterile Air Lock” มีการไหลของอากาศจ่าย 290 cfm การแทรกซึม 270 cfm จาก “Sterile Air Lock” และการกรองอากาศออก 190 cfm ไปยัง “Gown/Ungown” ส่งผลให้มีการไหลของอากาศกลับ 370 cfm
“Bone Cement Packaging” มีอัตราการไหลของอากาศเข้า 600 cfm การกรองอากาศจาก Bone Cement Air Lock 190 cfm ไอเสียเก็บฝุ่น 300 cfm และอากาศกลับ 490 cfm “Bone Cement Air Lock” มีอากาศเข้า 380 cfm การกรองออก 190 cfm ไปยัง Bone Cement Packaging” มีอากาศเข้า 670 cfm การกรองออก 190 cfm ไปยัง “Gown/Ungown” “Final Packaging” มีอากาศเข้า 670 cfm การกรองออก 190 cfm ไปยัง “Gown/Ungown” และอากาศกลับ 480 cfm “Gown/Ungown” มีอากาศเข้า 480 cfm การแทรกซึม 570 cfm การกรองออก 190 cfm และอากาศกลับ 860 cfm
ตอนนี้เราได้กำหนดปริมาณอากาศที่จ่ายเข้าห้องสะอาด การแทรกซึม การระบายออก การระบายออก และการไหลของอากาศกลับแล้ว การไหลของอากาศกลับในพื้นที่สุดท้ายจะถูกปรับในระหว่างการเริ่มต้นใช้งานสำหรับการระบายอากาศที่ไม่ได้วางแผนไว้
ขั้นตอนที่เจ็ด: ประเมินตัวแปรที่เหลือ
ตัวแปรอื่นๆ ที่จำเป็นต้องมีการประเมิน ได้แก่:
อุณหภูมิ: พนักงานห้องคลีนรูมสวมเสื้อคลุมหรือชุดกระต่ายเต็มตัวทับเสื้อผ้าปกติเพื่อลดการเกิดอนุภาคและการปนเปื้อนที่อาจเกิดขึ้น เนื่องจากต้องสวมเสื้อผ้าเพิ่มเติม จึงควรรักษาอุณหภูมิในห้องให้ต่ำลงเพื่อให้พนักงานรู้สึกสบาย อุณหภูมิในห้องที่อยู่ระหว่าง 66°F ถึง 70°C จะช่วยให้รู้สึกสบายตัว
ความชื้น: เนื่องจากการไหลของอากาศในห้องคลีนรูมสูง จึงเกิดประจุไฟฟ้าสถิตจำนวนมาก เมื่อเพดานและผนังมีประจุไฟฟ้าสถิตสูง และพื้นที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ อนุภาคในอากาศจะเกาะติดกับพื้นผิว เมื่อความชื้นสัมพัทธ์ของพื้นที่เพิ่มขึ้น ประจุไฟฟ้าสถิตจะถูกปลดปล่อย และอนุภาคที่จับได้ทั้งหมดจะถูกปลดปล่อยในช่วงเวลาสั้นๆ ทำให้ห้องคลีนรูมไม่เป็นไปตามข้อกำหนด การมีประจุไฟฟ้าสถิตสูงอาจทำให้วัสดุที่ไวต่อการปลดปล่อยไฟฟ้าสถิตเสียหายได้ สิ่งสำคัญคือต้องรักษาความชื้นสัมพัทธ์ของพื้นที่ให้สูงเพียงพอเพื่อลดการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิต ความชื้นสัมพัทธ์ (RH) หรือ 45% +5% ถือเป็นระดับความชื้นที่เหมาะสมที่สุด
ความเป็นแผ่นบาง: กระบวนการที่สำคัญมากอาจต้องใช้การไหลแบบลามินาร์เพื่อลดโอกาสที่สิ่งปนเปื้อนจะเข้าไปในกระแสอากาศระหว่างตัวกรอง HEPA และกระบวนการ มาตรฐาน IEST #IEST-WG-CC006 กำหนดข้อกำหนดความเป็นแผ่นบางของกระแสอากาศ
การคายประจุไฟฟ้าสถิต: นอกเหนือจากการเพิ่มความชื้นในพื้นที่แล้ว กระบวนการบางอย่างยังมีความอ่อนไหวต่อความเสียหายจากการคายประจุไฟฟ้าสถิตมาก และจำเป็นต้องติดตั้งพื้นที่นำไฟฟ้าที่มีสายดิน
ระดับเสียงและการสั่นสะเทือน: กระบวนการแม่นยำบางอย่างมีความอ่อนไหวต่อเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนมาก
ขั้นตอนที่แปด: กำหนดเค้าโครงระบบกลไก
ตัวแปรจำนวนหนึ่งมีผลต่อรูปแบบระบบกลไกของห้องคลีนรูม ได้แก่ พื้นที่ว่าง เงินทุนที่มีอยู่ ความต้องการของกระบวนการ การจำแนกประเภทความสะอาด ความน่าเชื่อถือที่ต้องการ ต้นทุนพลังงาน กฎหมายอาคาร และสภาพอากาศในท้องถิ่น ระบบปรับอากาศในห้องคลีนรูมมีอากาศจ่ายมากกว่าที่จำเป็นในการรองรับภาระการทำความเย็นและทำความร้อน ซึ่งต่างจากระบบปรับอากาศทั่วไป
ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 (ISO 8) และต่ำกว่าระดับ 10,000 (ISO 7) สามารถให้ลมทั้งหมดผ่าน AHU ได้ เมื่อดูจากรูปที่ 3 จะเห็นว่าอากาศที่ไหลกลับและอากาศภายนอกจะถูกผสม กรอง ทำความเย็น อุ่นซ้ำ และทำให้มีความชื้นก่อนจะจ่ายไปยังตัวกรอง HEPA ที่ปลายท่อบนเพดาน เพื่อป้องกันการหมุนเวียนของสารปนเปื้อนในห้องคลีนรูม อากาศที่ไหลกลับจะถูกดูดโดยลมที่ผนังต่ำ สำหรับห้องคลีนรูมระดับ 10,000 ขึ้นไป (ISO 7) และห้องคลีนรูมที่สะอาดกว่านั้น การไหลของอากาศจะสูงเกินกว่าที่ลมทั้งหมดจะผ่าน AHU ได้ เมื่อดูจากรูปที่ 4 จะเห็นว่าอากาศที่ไหลกลับส่วนเล็กน้อยจะถูกส่งกลับไปยัง AHU เพื่อปรับสภาพ อากาศที่เหลือจะถูกส่งกลับไปยังพัดลมหมุนเวียน
ทางเลือกอื่นสำหรับเครื่องปรับอากาศแบบดั้งเดิม
หน่วยกรองพัดลม หรือที่เรียกอีกอย่างว่าโมดูลโบลเวอร์แบบบูรณาการ เป็นโซลูชันการกรองห้องคลีนรูมแบบแยกส่วนที่มีข้อได้เปรียบเหนือระบบจัดการอากาศแบบเดิมบางประการ หน่วยกรองเหล่านี้ใช้ในพื้นที่ขนาดเล็กและขนาดใหญ่ที่มีระดับความสะอาดต่ำถึง ISO Class 3 อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศและข้อกำหนดด้านความสะอาดจะกำหนดจำนวนตัวกรองพัดลมที่จำเป็น เพดานห้องคลีนรูม ISO Class 8 อาจต้องการการครอบคลุมเพียง 5-15% ในขณะที่ห้องคลีนรูม ISO Class 3 หรือห้องคลีนรูมที่สะอาดกว่าอาจต้องการการครอบคลุม 60-100%
ขั้นตอนที่เก้า: การคำนวณความร้อน/ความเย็น
เมื่อทำการคำนวณความร้อน/ความเย็นในห้องคลีนรูม ควรพิจารณาสิ่งต่อไปนี้:
ใช้สภาพภูมิอากาศที่อนุรักษ์นิยมที่สุด (การออกแบบระบบทำความร้อน 99.6%, การออกแบบระบบทำความเย็นแบบเวทบัลบ์แห้ง/มัธยฐาน 0.4% และข้อมูลการออกแบบระบบทำความเย็นแบบเวทบัลบ์แห้ง/มัธยฐาน 0.4%)
รวมการกรองเข้าในการคำนวณ
รวมความร้อนจากท่อร่วมความชื้นเข้าในการคำนวณ
รวมภาระกระบวนการไว้ในการคำนวณ
รวมความร้อนจากพัดลมหมุนเวียนเข้าในการคำนวณ
ขั้นตอนที่สิบ: การต่อสู้เพื่อพื้นที่ห้องเครื่องจักร
ห้องคลีนรูมนั้นต้องใช้เครื่องจักรและไฟฟ้าจำนวนมาก เมื่อการจำแนกประเภทความสะอาดของห้องคลีนรูมนั้นสะอาดขึ้น ก็จำเป็นต้องมีพื้นที่โครงสร้างพื้นฐานทางเครื่องจักรมากขึ้นเพื่อให้สามารถรองรับห้องคลีนรูมได้อย่างเหมาะสม ตัวอย่างเช่น ห้องคลีนรูมขนาด 1,000 ตารางฟุต ห้องคลีนรูมระดับ 100,000 (ISO 8) จะต้องมีพื้นที่รองรับ 250 ถึง 400 ตารางฟุต ห้องคลีนรูมระดับ 10,000 (ISO 7) จะต้องมีพื้นที่รองรับ 250 ถึง 750 ตารางฟุต ห้องคลีนรูมระดับ 1,000 (ISO 6) จะต้องมีพื้นที่รองรับ 500 ถึง 1,000 ตารางฟุต และห้องคลีนรูมระดับ 100 (ISO 5) จะต้องมีพื้นที่รองรับ 750 ถึง 1,500 ตารางฟุต
พื้นที่รองรับจริงจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการไหลของอากาศและความซับซ้อนของ AHU (แบบง่าย: ตัวกรอง คอยล์ทำความร้อน คอยล์ทำความเย็น และพัดลม แบบซับซ้อน: ตัวลดเสียง พัดลมส่งกลับ ส่วนอากาศระบาย อากาศภายนอกเข้า ส่วนตัวกรอง ส่วนทำความร้อน ส่วนทำความเย็น เครื่องเพิ่มความชื้น พัดลมจ่าย และท่อระบาย) และจำนวนระบบรองรับห้องคลีนรูมเฉพาะ (ไอเสีย หน่วยหมุนเวียนอากาศ น้ำเย็น น้ำร้อน ไอ และน้ำ DI/RO) เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องแจ้งพื้นที่อุปกรณ์เครื่องกลที่จำเป็นให้สถาปนิกของโครงการทราบตั้งแต่เนิ่นๆ ในกระบวนการออกแบบ
ความคิดสุดท้าย
ห้องคลีนรูมเปรียบเสมือนรถแข่ง หากออกแบบและสร้างอย่างเหมาะสม ก็จะเป็นเครื่องจักรที่มีประสิทธิภาพสูงมาก แต่ถ้าออกแบบและสร้างไม่ดี ก็จะทำงานได้ไม่ดีและไม่น่าเชื่อถือ ห้องคลีนรูมอาจมีปัญหามากมาย ดังนั้น ขอแนะนำให้วิศวกรที่มีประสบการณ์ด้านห้องคลีนรูมอย่างมากมายดูแลโครงการห้องคลีนรูมสองสามโครงการแรกของคุณ
ที่มา : gotopac
เวลาโพสต์ : 14 เม.ย. 2563
