تجزیه و تحلیل اصلی اتاق تمیز

مقدمه

اتاق تمیز اساس کنترل آلودگی است. بدون اتاق تمیز ، قطعات حساس به آلودگی قابل تولید نیستند. در FED-STD-2 ، اتاق تمیز به عنوان اتاقی با تصفیه هوا ، توزیع ، بهینه سازی ، مصالح ساختمانی و تجهیزات تعریف شده است که در آن از روشهای عملیاتی منظم خاص برای کنترل غلظت ذرات موجود در هوا برای دستیابی به سطح تمیز کردن ذرات مناسب استفاده می شود.

برای دستیابی به اثر پاکیزگی خوب در اتاق تمیز ، لازم است نه تنها بر روی اقدامات معقول تصفیه تهویه مطبوع متمرکز شود ، بلکه به انجام اقدامات مربوط به فرآیند ، ساخت و سازها و سایر تخصص ها نیز نیاز دارد: نه تنها طراحی معقول بلکه ساخت و سازهای دقیق و نصب مطابق با مشخصات و همچنین استفاده صحیح از اتاق تمیز و نگهداری و مدیریت علمی. برای دستیابی به تأثیر خوب در اتاق تمیز ، بسیاری از ادبیات داخلی و خارجی از دیدگاه های مختلف توضیح داده شده است. در حقیقت ، دستیابی به هماهنگی ایده آل بین تخصص های مختلف دشوار است ، و درک کیفیت ساخت و ساز و همچنین استفاده و مدیریت ، به ویژه دومی ، برای طراحان دشوار است. As far as clean room purification measures are concerned, many designers, or even construction parties, often do not pay enough attention to their necessary conditions, resulting in unsatisfactory cleanliness effect. این مقاله فقط به طور خلاصه در مورد چهار شرط لازم برای دستیابی به الزامات پاکیزگی در اقدامات تصفیه اتاق تمیز بحث می کند.

1. پاکیزگی عرضه هوا

برای اطمینان از این که پاکیزگی تأمین هوا شرایط را برآورده می کند ، کلید عملکرد و نصب فیلتر نهایی سیستم تصفیه است.

انتخاب فیلتر

فیلتر نهایی سیستم تصفیه به طور کلی یک فیلتر HEPA یا یک فیلتر زیر HEPA را تصویب می کند. مطابق با استانداردهای کشور من ، کارآیی فیلترهای HEPA به چهار درجه تقسیم می شود: کلاس A 99.9 ٪ ، کلاس B 99.9 ٪ ، کلاس C است 99.999 ٪ ، کلاس D (برای ذرات ≥0.1μm) ≥99.9999 است. ٪ (همچنین به عنوان فیلترهای Ultra-Hepa شناخته می شود). فیلترهای Sub-Hepa (برای ذرات ≥0.5μm) 95 ~ 99.9 ٪ هستند. هرچه راندمان بالاتر باشد ، فیلتر گران تر خواهد بود. بنابراین ، هنگام انتخاب فیلتر ، ما نه تنها باید الزامات پاکیزگی تأمین هوا را برآورده کنیم ، بلکه عقلانیت اقتصادی را نیز در نظر می گیریم.

نصب فیلتر

برای اطمینان از پاکیزگی تأمین هوا ، داشتن فیلترهای واجد شرایط کافی نیست ، بلکه برای اطمینان از: الف. فیلتر در هنگام حمل و نقل و نصب آسیب دیده است. ب. نصب محکم است. برای دستیابی به نکته اول ، پرسنل ساخت و نصب باید با داشتن دانش در مورد نصب سیستم های تصفیه و مهارت های نصب ماهر ، به خوبی آموزش دیده باشند. در غیر این صورت ، اطمینان از آسیب دیدن فیلتر دشوار خواهد بود. در این زمینه دروس عمیقی وجود دارد. ثانیا ، مشکل سفتی نصب عمدتا به کیفیت ساختار نصب بستگی دارد. کتابچه راهنمای طراحی به طور کلی توصیه می کند: برای یک فیلتر واحد ، از نصب از نوع باز استفاده می شود ، به طوری که حتی اگر نشت رخ دهد ، به اتاق نشت نمی کند. با استفاده از یک پریز برق HEPA به پایان رسیده ، از سفتی نیز اطمینان حاصل می شود. برای هوای چند فیلتر ، مهر و موم ژل و آب بندی فشار منفی اغلب در سالهای اخیر استفاده می شود.

مهر و موم ژل باید اطمینان حاصل کند که اتصالات مخزن مایع محکم است و قاب کلی در همان صفحه افقی قرار دارد. آب بندی فشار منفی این است که حاشیه بیرونی مفصل بین فیلتر و جعبه فشار استاتیک و قاب را در حالت فشار منفی قرار دهید. مانند نصب از نوع باز ، حتی اگر نشت وجود داشته باشد ، به اتاق نشت نمی کند. در حقیقت ، تا زمانی که قاب نصب مسطح باشد و صورت انتهای فیلتر در تماس یکنواخت با قاب نصب باشد ، باید آسان باشد که فیلتر در هر نوع نصب ، نیازهای محکم نصب را برآورده کند.

2. سازمان جریان هوا

سازمان جریان هوا از یک اتاق تمیز با یک اتاق با تهویه مطبوع عمومی متفاوت است. این امر مستلزم آن است که ابتدا تمیزترین هوا به منطقه عملیاتی تحویل داده شود. عملکرد آن محدود و کاهش آلودگی به اشیاء فرآوری شده است. برای این منظور ، اصول زیر باید هنگام طراحی سازمان جریان هوا در نظر گرفته شود: برای جلوگیری از آلودگی از خارج از محل کار به محل کار ، جریان های ادی را به حداقل برسانید. سعی کنید از پرواز گرد و غبار ثانویه جلوگیری کنید تا احتمال آلودگی گرد و غبار در قطعه کار کاهش یابد. جریان هوا در محل کار باید تا حد امکان یکنواخت باشد و سرعت باد آن باید روند و نیازهای بهداشتی را برآورده کند. هنگامی که جریان هوا به سمت خروجی هوای بازگشت می رود ، گرد و غبار موجود در هوا باید به طور موثری از بین برود. با توجه به نیازهای مختلف نظافت ، حالت های مختلف تحویل هوا و بازگشت را انتخاب کنید.

سازمان های مختلف جریان هوا ویژگی ها و دامنه های خاص خود را دارند:

(1). جریان یک طرفه عمودی

علاوه بر مزایای متداول به دست آوردن جریان هوای یکنواخت ، تسهیل تجهیزات تجهیزات فرآیند ، توانایی سرمایه گذاری قوی و ساده سازی امکانات مشترک مانند تجهیزات تصفیه شخصی ، چهار روش تأمین هوا نیز دارای مزایا و مضرات خاص خود هستند: کامل فیلترهای HEPA تحت پوشش مزایای مقاومت کم و چرخه جایگزینی فیلتر طولانی دارند ، اما ساختار سقف پیچیده و هزینه آن زیاد است. مزایا و مضرات تحویل بالای فیلتر HEPA تحت پوشش HEPA و تحویل صفحه تمام سوراخ بر خلاف موارد تحویل بالای فیلتر HEPA کامل است. در میان آنها ، تحویل بالای صفحه سوراخ به راحتی می توان گرد و غبار را بر روی سطح داخلی صفحه دهانه جمع کرد وقتی که سیستم به طور غیر مداوم در حال اجرا است ، و نگهداری ضعیف تاثیری در پاکیزگی دارد. تحویل بالای دیفیوزر متراکم به یک لایه مخلوط کننده نیاز دارد ، بنابراین فقط برای اتاقهای تمیز بلند بالاتر از 4 متر مناسب است و ویژگی های آن شبیه به تحویل بالای صفحه تمام سوراخ است. روش هوای بازگشت برای صفحه با کوره ها از هر دو طرف و رسانه های برگشتی که به طور مساوی در پایین دیوارهای مخالف چیده شده اند ، فقط برای اتاق های تمیز با فاصله خالص کمتر از 6 متر از هر دو طرف مناسب است. رسانه های بازگشت هوای برگشتی که در پایین دیوار یک طرفه قرار گرفته اند ، فقط برای اتاق های تمیز با فاصله کمی بین دیوارها مناسب هستند (مانند 3m 3 متر).

(2). جریان یک طرفه افقی

فقط اولین منطقه کار می تواند به سطح تمیز بودن 100 برسد. وقتی هوا به طرف دیگر جریان یابد ، غلظت گرد و غبار به تدریج افزایش می یابد. بنابراین ، فقط برای اتاق های تمیز با نیازهای مختلف تمیز برای همان فرآیند در همان اتاق مناسب است. توزیع محلی فیلترهای HEPA در دیواره تأمین هوا می تواند استفاده از فیلترهای HEPA را کاهش داده و سرمایه گذاری اولیه را نجات دهد ، اما در مناطق محلی Eddies وجود دارد.

(3). جریان هوا آشفته

ویژگی های تحویل بالای صفحات دهانه و تحویل بالای پراکندگی متراکم همانند موارد ذکر شده در بالا است: مزایای تحویل جانبی به راحتی ترتیب خطوط لوله ، هیچ لایه ای فنی ، کم هزینه و برای نوسازی کارخانه های قدیمی لازم نیست بشر معایب این است که سرعت باد در منطقه کار زیاد است و غلظت گرد و غبار در سمت پایین در سمت بالا از آن در سمت بالایی است. تحویل بالای رسانه های فیلتر HEPA مزایای سیستم ساده ، هیچ خط لوله ای در پشت فیلتر HEPA و جریان هوای پاک را که مستقیماً به محل کار تحویل داده می شود ، دارد ، اما جریان هوای پاک به آرامی پخش می شود و جریان هوا در محل کار یکنواخت تر است. با این حال ، هنگامی که چندین خروجی هوا به طور مساوی مرتب شده اند یا از فروشگاه های هوای فیلتر HEPA با دیفیوزر استفاده می شوند ، جریان هوا در محل کار نیز می تواند یکنواخت تر شود. اما هنگامی که سیستم به طور مداوم در حال کار نیست ، دیفیوزر مستعد تجمع گرد و غبار است.

بحث فوق در یک کشور ایده آل است و با مشخصات ملی ، استانداردها یا کتابچه های طراحی مربوطه توصیه می شود. در پروژه های واقعی ، سازمان جریان هوا به دلیل شرایط عینی یا دلایل ذهنی طراح به خوبی طراحی نشده است. موارد متداول عبارتند از: جریان یک طرفه عمودی ، هوای برگشتی را از قسمت پایین دو دیوار مجاور تصویب می کند ، کلاس 100 محلی تحویل فوقانی و بازگشت فوقانی را اتخاذ می کند (یعنی هیچ پرده ای آویزان تحت خروجی هوای محلی اضافه نمی شود) ، و اتاق های تمیز آشفته اتخاذ می کنند HEPA FILTER HELT OLTEL HALLING تحویل بالا و بازگشت فوقانی یا بازده پایین یک طرفه (فاصله بزرگتر بین دیوارها) و غیره. این روش های سازمان جریان هوا اندازه گیری شده است و بیشتر پاکیزگی آنها با طراحی مطابقت ندارد الزامات با توجه به مشخصات فعلی برای پذیرش خالی یا استاتیک ، برخی از این اتاق های تمیز به سختی در شرایط خالی یا استاتیک به سطح پاکیزگی طراحی شده می رسند ، اما توانایی تداخل ضد آلودگی بسیار کم است و به محض ورود اتاق تمیز به حالت کار ، IT الزامات را برآورده نمی کند.

سازمان صحیح جریان هوا باید با پرده هایی که به ارتفاع منطقه کار در منطقه محلی آویزان شده اند ، تنظیم شود و کلاس 100000 نباید تحویل فوقانی و بازگشت بالایی را اتخاذ کند. علاوه بر این ، بیشتر کارخانه ها در حال حاضر رسانه های هوای با راندمان بالا را با پراکندگی تولید می کنند ، و پراکندگی آنها فقط صفحات دکوراسیون تزئینی هستند و نقش پراکندگی جریان هوا را بازی نمی کنند. طراحان و کاربران باید توجه ویژه ای به این امر داشته باشند.

3. حجم تأمین هوا یا سرعت هوا

حجم تهویه کافی برای رقیق کردن و از بین بردن هوای آلوده داخلی است. با توجه به نیازهای مختلف نظافت ، هنگامی که ارتفاع خالص اتاق تمیز زیاد باشد ، فرکانس تهویه باید به طور مناسب افزایش یابد. در میان آنها ، حجم تهویه اتاق تمیز 1 میلیون با توجه به سیستم تصفیه با راندمان بالا در نظر گرفته می شود و بقیه مطابق با سیستم تصفیه با راندمان بالا در نظر گرفته می شوند. هنگامی که فیلترهای HEPA از کلاس 100000 اتاق تمیز در اتاق دستگاه متمرکز می شوند یا از فیلترهای زیر HEPA در انتهای سیستم استفاده می شود ، می توان فرکانس تهویه را به طور مناسب با 10-20 ٪ افزایش داد.

برای حجم تهویه فوق مقادیر توصیه شده ، نویسنده معتقد است: سرعت باد از طریق بخش اتاق اتاق تمیز جریان یک طرفه کم است و اتاق تمیز آشفته دارای یک مقدار توصیه شده با یک عامل ایمنی کافی است. جریان یک طرفه عمودی 0.25m/s ، جریان یک طرفه افقی 0.35m/s. اگرچه در شرایط خالی یا استاتیک ، نیازهای پاکیزگی را می توان برآورده کرد ، اما توانایی ضد آلودگی ضعیف است. پس از ورود اتاق به حالت کار ، پاکیزگی ممکن است شرایط را برآورده نکند. این نوع مثال یک مورد منزوی نیست. در عین حال ، هیچ طرفدار مناسب برای سیستم های تصفیه در سری Ventilator کشور من وجود ندارد. به طور کلی ، طراحان غالباً محاسبات دقیقی از مقاومت در برابر هوای سیستم انجام نمی دهند ، یا متوجه نمی شوند که فن انتخاب شده در یک نقطه کاری مطلوب تر روی منحنی مشخصه قرار دارد و در نتیجه حجم هوا یا سرعت باد به زودی نتواند به ارزش طراحی برسد پس از اجرای سیستم. استاندارد فدرال ایالات متحده (FS209A ~ B) تصریح کرد که سرعت جریان هوا از یک اتاق تمیز یک طرفه از طریق مقطع اتاق تمیز معمولاً در 90ft/دقیقه (0.45m/s) نگهداری می شود ، و عدم یکنواختی سرعت در 20 ٪ ± است تحت شرط عدم دخالت در کل اتاق. هرگونه کاهش قابل توجه در سرعت جریان هوا باعث افزایش احتمال زمان خود تمیز کردن و آلودگی بین موقعیت های کار می شود (پس از انتشار FS209C در اکتبر 1987 ، هیچ مقرراتی برای همه شاخص های پارامتر غیر از غلظت گرد و غبار ساخته نشده است).

به همین دلیل ، نویسنده معتقد است که مناسب است که به طور مناسب ارزش طراحی داخلی فعلی سرعت جریان یک طرفه را افزایش دهد. واحد ما این کار را در پروژه های واقعی انجام داده است و اثر آن نسبتاً خوب است. اتاق تمیز آشفته با یک عامل ایمنی نسبتاً کافی از ارزش توصیه شده برخوردار است ، اما بسیاری از طراحان هنوز اطمینان ندارند. در هنگام تهیه طرح های خاص ، آنها حجم تهویه اتاق 100000 کلاس تمیز را به 20-25 بار در ساعت ، کلاس 10،000 کلاس تمیز تا 30-40 بار در ساعت و اتاق تمیز کلاس 1000 تا 60-70 بار در ساعت افزایش می دهند. این نه تنها ظرفیت تجهیزات و سرمایه گذاری اولیه را افزایش می دهد ، بلکه هزینه های نگهداری و مدیریت آینده را نیز افزایش می دهد. در واقع ، نیازی به انجام این کار نیست. هنگام تدوین اقدامات فنی تمیز کردن هوای کشور من ، بیش از اتاق تمیز کلاس 100 در چین مورد بررسی و اندازه گیری قرار گرفت. بسیاری از اتاق های تمیز در شرایط پویا مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که حجم تهویه کلاس 100000 اتاق تمیز ≥ 10 بار در ساعت ، کلاس 10،000 اتاق تمیز 20 برابر در ساعت و کلاس 1000 اتاق تمیز ≥50 بار در ساعت می تواند شرایط را برآورده کند. استاندارد فدرال ایالات متحده (FS2O9A ~ B) تصریح می کند: اتاق های تمیز غیر مستقیم (کلاس 100،000 ، کلاس 10،000) ، ارتفاع اتاق 8 ~ 12ft (3.66 متر 2.44) ، معمولاً کل اتاق را حداقل هر 3 دقیقه یکبار تهویه می کنید (یعنی 20 بار در ساعت). بنابراین ، مشخصات طراحی ضریب مازاد بزرگی را در نظر گرفته است ، و طراح می تواند با خیال راحت با توجه به مقدار توصیه شده حجم تهویه را انتخاب کند.

4. اختلاف فشار استاتیک

حفظ فشار مثبت خاص در اتاق تمیز یکی از شرایط اساسی برای اطمینان از آلودگی اتاق تمیز یا کمتر برای حفظ سطح پاکیزگی طراحی شده است. حتی برای اتاق های تمیز فشار منفی ، باید اتاق های مجاور یا سوئیت هایی با سطح تمیز بودن از سطح آن پایین تر نباشد تا فشار مثبت خاصی را حفظ کند ، به طوری که پاکیزگی اتاق تمیز فشار منفی قابل حفظ است.

مقدار فشار مثبت اتاق تمیز به مقدار اشاره دارد که فشار استاتیک داخلی از فشار استاتیک در فضای باز در هنگام بسته شدن همه درها و پنجره ها بیشتر باشد. با این روش حاصل می شود که حجم تأمین هوا سیستم تصفیه بیشتر از حجم هوای برگشتی و حجم هوای اگزوز است. به منظور اطمینان از ارزش فشار مثبت اتاق تمیز ، ترجیحاً فن های عرضه ، بازگشت و اگزوز به هم پیوسته اند. وقتی سیستم روشن شد ، ابتدا فن عرضه شروع می شود و سپس طرفداران بازگشت و اگزوز شروع می شوند. هنگامی که سیستم خاموش است ، ابتدا فن اگزوز خاموش می شود و سپس طرفداران بازگشت و عرضه خاموش می شوند تا هنگام روشن و خاموش بودن سیستم از آلودگی اتاق تمیز جلوگیری شود.

حجم هوا مورد نیاز برای حفظ فشار مثبت اتاق تمیز عمدتاً با استفاده از هوا در ساختار نگهداری تعیین می شود. در اوایل ساخت و ساز اتاق تمیز در کشور من ، به دلیل ضعیف بودن ساختار محوطه ، 2 تا 6 بار در ساعت از تأمین هوا برای حفظ فشار مثبت ≥5pa ​​طول کشید. در حال حاضر ، هوای ساختار نگهداری بسیار بهبود یافته است و برای حفظ همان فشار مثبت فقط 1 تا 2 برابر در ساعت تأمین هوا لازم است. و فقط 2 تا 3 بار در ساعت از تأمین هوا برای حفظ ≥10pa لازم است.

مشخصات طراحی کشور من [6] تصریح می کند که اختلاف فشار استاتیک بین اتاقهای تمیز از درجه های مختلف و بین مناطق تمیز و مناطق غیر تمیز نباید کمتر از 0.5 میلی متر H2O (5pa ~) باشد و اختلاف فشار استاتیک بین منطقه تمیز و فضای بیرون باید کمتر از 1.0 میلی متر H2O (10pa ~) باشد. نویسنده معتقد است که به نظر می رسد این ارزش به سه دلیل بسیار پایین است:

(1) فشار مثبت به توانایی یک اتاق تمیز برای سرکوب آلودگی هوای داخلی از طریق شکاف بین درها و پنجره ها یا به حداقل رساندن آلاینده هایی که در هنگام باز شدن درها و پنجره ها برای مدت کوتاهی به اتاق نفوذ می کنند ، اشاره دارد. اندازه فشار مثبت نشان دهنده قدرت توانایی سرکوب آلودگی است. البته هرچه فشار مثبت بزرگتر باشد ، بهتر (که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت).

(2) حجم هوا مورد نیاز برای فشار مثبت محدود است. حجم هوا مورد نیاز برای فشار مثبت 5PA و فشار مثبت 10PA فقط در حدود 1 زمان در ساعت است. چرا این کار را نمی کنیم؟ بدیهی است ، بهتر است حد پایین فشار مثبت را به عنوان 10PA در نظر بگیرید.

(3) استاندارد فدرال ایالات متحده (FS209A ~ B) تصریح می کند که وقتی همه ورودی ها و خروجی ها بسته می شوند ، حداقل اختلاف فشار مثبت بین اتاق تمیز و هر منطقه پاکیزگی کم مجاور 0.05 اینچ ستون آب (12.5pa) است. این ارزش توسط بسیاری از کشورها به تصویب رسیده است. اما مقدار فشار مثبت اتاق تمیز بهتر نیست. با توجه به تست های مهندسی واقعی واحد ما برای بیش از 30 سال ، هنگامی که مقدار فشار مثبت 30 پوند است ، باز کردن درب دشوار است. اگر درب را بی احتیاط ببندید ، این باعث می شود که یک صدای انفجار! این مردم را می ترساند. هنگامی که مقدار فشار مثبت 70pa 50 ≥ 50 پوند باشد ، شکاف بین درها و پنجره ها سوت ایجاد می کند و افراد ضعیف یا کسانی که دارای برخی از علائم نامناسب هستند ، احساس ناراحتی می کنند. با این حال ، مشخصات یا استانداردهای مربوط به بسیاری از کشورها در خانه و خارج از کشور حد بالایی از فشار مثبت را مشخص نمی کند. در نتیجه ، بسیاری از واحدها صرف نظر از میزان بالایی ، فقط به دنبال برآورده کردن الزامات حد پایین هستند. در اتاق تمیز واقعی که توسط نویسنده روبرو می شود ، مقدار فشار مثبت به اندازه 100PA یا بیشتر است و در نتیجه اثرات بسیار بدی به همراه دارد. در حقیقت ، تنظیم فشار مثبت کار دشواری نیست. کنترل آن در یک محدوده خاص کاملاً امکان پذیر است. سندی وجود دارد که نشان می دهد یک کشور خاص در اروپای شرقی مقدار فشار مثبت را به عنوان 1-3 میلی متر H20 (حدود 10 ~ 30pa) تعیین می کند. نویسنده معتقد است که این محدوده مناسب تر است.