حد پایینی که در آن ذرات به‌عنوان ذرات واقعی رفتار می‌کنند، حدود 0.01 میکرون است. نظریه‌های معمول جداسازی برای ذراتی که اندازه‌شان کمتر از این مقدار است، اعمال نمی‌شود و حذف آن‌ها از هوا به تکنیک‌هایی نیاز دارد که معمولاً برای مواد گازی استفاده می‌شود. ذراتی با اندازه بالاتر از 0.01 میکرون معمولاً قابل فیلتراسیون هستند.

چه مواردی سیستم‌های HVAC در کلین روم را از سیستم‌های دیگر متمایز می‌کند؟

طراحی اتاق تمیز بسیار فراتر از کنترل معمولی دما و رطوبت است. هوای ساختمان اداری معمولی حاوی 500،000 تا 1،000،000 ذره (0.5 میکرون یا بزرگتر) در هر فوت مکعب هوا است. اتاق تمیز کلاس 100 طوری طراحی شده است که هرگز بیش از 100 ذره (0.5 میکرون یا بزرگتر) در هر فوت مکعب هوا را وارد نکند. اتاق‌های تمیز کلاس 1000 و کلاس 10،000 به ترتیب برای محدود کردن ذرات به 1000 و 10،000 طراحی شده‌اند. یک اتاق تمیز از نظر موارد زیر با یک فضای تهویه مطبوع معمولی متفاوت است.

1. افزایش هوای رفت: در حالی که تهویه مطبوع معمولی نیاز به حدود 2 تا 10 بار تعویض هوا در ساعت دارد، یک کلین روم معمولی معمولاً به 20 تا 60 بار تعویض هوا نیاز دارد و برای تمیزی مطلق می‌تواند تا 600 بار نیز افزایش یابد. این حجم زیاد هوا عمدتاً برای جلوگیری از ته‌نشین شدن ذرات و کاهش غلظت آلودگی تولید شده در اتاق به سطح قابل قبول فراهم می‌شود.
2. فیلترهای با کارایی بالا: استفاده از فیلترهای هوای ذرات با کارایی بالا (HEPA) که راندمان فیلتراسیون 99.97 درصد تا اندازه 0.3 میکرون را دارند، یکی دیگر از ویژگی‌های متمایز کلین روم‌ها است. این فیلترها در کلین روم‌های سخت‌گیرانه معمولاً در انتهای ترمینال نصب می‌شوند و در بیشتر موارد تمام سقف را پوشش می‌دهند.
3. فشار مثبت و منفی: کلین روم نسبت به مناطق مجاور دارای فشار مثبت (0.05 اینچ ستون آب) است. این کار با تأمین هوای بیشتر و تخلیه هوای کمتری از اتاق نسبت به هوای تأمین شده انجام می‌شود.

طراحی کلین روم‌ها شامل جزئیات بیشتری در زمینه تکنولوژی تجهیزات، نوع فیلتراسیون، راندمان، توزیع جریان هوا، میزان فشار، افزونگی، مسائل مربوط به نویز، صرفه‌جویی در انرژی و موارد دیگر می‌شود.

فیلتراسیون در کلین روم

تمام هوایی که وارد کلین روم می‌شود باید توسط یک یا چند فیلتر تصفیه شود. فیلترهای هوای ذرات با کارایی بالا (HEPA) و فیلترهای نفوذ فوق‌العاده کم (ULPA) رایج‌ترین فیلترهایی هستند که در کاربردهای کلین روم استفاده می‌شوند.

فیلترهای هوا از مواد فیلتری (مدیا)، درزگیرها، قاب و گاهی محافظ سطح ویا واشر تشکیل شده‌اند.

• مدیا: مدیا ماده‌ای است که عمل فیلتراسیون را انجام می‌دهد. انواع رایج مدیا شامل الیاف شیشه‌ای، الیاف مصنوعی، الیاف غیربافته و PTFE (پلی‌تترافلوئورواتیلن) می‌باشد. فیلترهای با کارایی بالا از مدیای الیاف شیشه‌ای زیرمیکرونی که در یک قاب آلومینیومی قرار دارد، استفاده می‌کنند. این نوع مدیا به دلیل توانایی بالا در جداسازی ذرات ریز، برای کاربردهایی که نیاز به پاکیزگی شدید دارند، بسیار مناسب است.
• درزگیر: درزگیر ماده‌ای چسبنده است که برای ایجاد یک مهر و موم غیرقابل نفوذ بین مدیای فیلتر و قاب استفاده می‌شود تا از نشت هوا جلوگیری کند.
• قاب: قاب بخشی است که مدیای فیلتر در آن قرار می‌گیرد. این قاب می‌تواند از مواد مختلفی مانند آلومینیوم، فولاد ضدزنگ، پلاستیک یا چوب ساخته شود.
• محافظ سطح: یک توری یا صفحه‌ای است که به فیلتر متصل می‌شود تا مدیای فیلتر را در هنگام جابجایی و نصب محافظت کند.
• واشر: واشر ماده‌ای شبیه به لاستیک یا اسفنج است که برای جلوگیری از نشت هوا بین فیلتر و محفظه آن استفاده می‌شود. واشر با فشرده‌سازی بین دو سطح باعث ایجاد آب‌بندی می‌شود.

هوا از سمت بالادست وارد فیلتر می‌شود. سپس از طریق مدیای فیلتر عبور کرده و آلاینده‌ها از هوا جدا می‌شوند، و هوای تمیز از سمت پایین‌دست خارج می‌شود. میزان تمیزی هوای خروجی از سمت پایین‌دست به کارایی فیلتر بستگی دارد.

اصول فیلتراسیون در کلین روم

فیلتراسیون ذرات به چهار اصل اصلی متکی است: (1) برخورد اینرسی، (2) تداخل، (3) پخش، و (4) جذب الکترواستاتیک. سه مورد اول از این مکانیسم‌ها عمدتاً به فیلترهای مکانیکی مربوط می‌شوند و تحت تأثیر اندازه ذرات قرار دارند.

• برخورد اینرسی: این پدیده زمانی رخ می‌دهد که ذره‌ای که در جریان هوا حرکت می‌کند به دلیل اینرسی خود از جریان هوا منحرف شده و با یک الیاف برخورد کند. به‌طور کلی، فیلترهای برخورد اینرسی فقط می‌توانند به‌طور رضایت‌بخشی ذراتی با اندازه بالای 10 میکرون را جمع‌آوری کنند و بنابراین فقط به‌عنوان پیش‌فیلتر در سیستم‌های فیلتراسیون چندمرحله‌ای استفاده می‌شوند. هر چه سرعت جریان هوا بالاتر باشد، انرژی بیشتری به ذرات منتقل می‌شود و اثر بخشی اصل برخورد اینرسی افزایش می‌یابد.
• تداخل: این پدیده زمانی رخ می‌دهد که یک ذره بزرگ به دلیل اندازه‌اش با الیافی که جریان هوا از آن عبور می‌کند، برخورد کند. در این روش، ذرات به اندازه‌ای کوچک هستند که می‌توانند جریان هوا را دنبال کنند. این ذرات با الیاف، تماس پیدا کرده و به دلیل وجود یک پیوند مولکولی ضعیف به نام “نیروهای وندروالس به الیاف “چسبیده” باقی می‌مانند.
• پخش شدن: پخش زمانی رخ می‌دهد که حرکت تصادفی یک ذره باعث تماس آن ذره با یک الیاف می‌شود. پخش با ذرات بسیار کوچک کار می‌کند و در فیلترهای HEPA و ULPA مؤثر است. این ذرات آن‌قدر کوچک هستند که به صورت تصادفی حرکت کرده و حالت ارتعاشی به خود می‌گیرند. به خاطر این حالت ارتعاش، ذرات شانس خوبی برای تماس با الیاف دارند. هر چه اندازه ذره کوچکتر باشد، این اثر قوی‌تر است. برای ذرات بزرگ‌تر از یک میکرون، این مکانیزم فیلتراسیون عملاً تأثیری ندارد.

در لیست فوق، مهم‌ترین حوزه‌ها بین تداخل و پخش قرار دارند. برخورد اینرسی برای جمع‌آوری ذرات بزرگ‌تر از 1 میکرون هستند و پخش برای ذرات کوچک‌تر از 1 میکرون غالب است.

4) جذب الکترواستاتیک: چهارمین مکانیزم، نقش بسیار جزئی در فیلتراسیون مکانیکی ایفا می‌کند. اگر یک ذره دارای بار الکتریکی از یک میدان الکترواستاتیک عبور کند، به یک جسم دارای بار مخالف جذب می‌شود. چنین باری می‌تواند به ذرات در یک جریان هوا انتقال یابد، به‌ شکلی مشابه باری که در حین شانه کردن مو یا راه رفتن روی یک فرش ایجاد می‌شود.

فیلترهای هوای الکترواستاتیک معمولاً از رشته‌های پلی‌استر یا پلی‌پروپیلن ساخته شده‌اند که به طور فرضی هنگام عبور هوا از آنها بارگذاری می‌شوند. خواه بار ذرات از طریق اعمال انرژی به یک جریان هوای کثیف القا شود یا به‌طور طبیعی ایجاد شود، می‌تواند ابزارهای ارزشمندی برای افزایش کارایی پاکسازی هوا باشد.

آموزش ویدیویی طراحی و اجرای تاسیسات در اتاق تمیز

The post تاسیسات مکانیکی اتاق تمیز-2 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.

اتاق های تمیز، فضاهای بسته کنترل شده با ساخت ویژه ای هستند که در آنها غلظت ذرات معلق در هوا (آلاینده ها) در حد خاصی نگه داشته می شود. در صنعت، از اتاق های تمیز در ساخت سخت افزار الکترونیکی و هارد دیسک استفاده می شود. در بیوتکنولوژی و پزشکی، از اتاق های تمیز زمانی استفاده می شود که اطمینان از محیطی عاری از باکتری، ویروس یا سایر عوامل بیماری زا ضروری باشد.

چهار قانون اساسی برای تاسیسات مکانیکی اتاق تمیز اعمال می شود

1. اول، نباید آلاینده ها از خارج به محیط کنترل شده وارد شوند.
2. دوم، دستگاه یا تجهیزاتی که در محیط کنترل شده قرار دارد نباید آلاینده تولید کند یا به وجود آورد (برای مثال در نتیجه اصطکاک، واکنش های شیمیایی یا فرآیندهای بیولوژیکی).
3. سوم، نباید اجازه تجمع آلاینده ها در محیط کنترل شده داده شود.
4. چهارم، آلاینده های موجود باید تا حد امکان و در سریع ترین زمان ممکن حذف شوند.

این الزامات در استانداردهای آمریکایی فدرال 209 و ایزو 14644-1 تعریف شده است. دستیابی و حفظ این اهداف به فناوری فوق العاده ای نیاز دارد. سیستم HVAC برای اتاق های تمیز یک حوزه تخصصی است که نیازمند درک کامل از دستورالعمل های بهداشتی، جریان هوای خروجی، فشار هوا در اتاق، دما، رطوبت، الزامات فیلتراسیون، استانداردها، تجهیزات تخصصی، ابزار دقیق و کنترل و بسیاری موارد دیگر است.

مشخصات ذرات معلق در هوا

ذرات معلق در هوا ذرات بسیار ریزی هستند که برای اهداف ما، با ویژگی های زیر تعریف می شوند:

1. مرزهای فیزیکی مشخص در همه جهات
2. قطرهایی در محدوده 0.001 میکرون تا 100 میکرون
3. دارای ویژگی های مواد مایع یا جامد
4. اندازه آلاینده ها و ذرات معمولاً بر حسب میکرون توصیف می شوند. یک میکرون یک میلیونوم متر است. در واحدهای انگلیسی، یک میکرون برابر با 1/25400 اینچ است. برای درک بهتر، قطر یک تار موی انسان حدود 75 تا 100 میکرون است. ذره ای به قطر 0.5 میکرون (200 برابر کوچکتر از تار موی انسان) می تواند فاجعه ای عظیم در یک اتاق تمیز ایجاد کند.

منابع آلودگی

میزان آلودگی ذرات معلق در هوا در یک اتاق تمیز علاوه بر پرسنل که در سطح آلودگی نقش دارند، تا حد زیادی به فعالیت های تولید ذره در اتاق بستگی دارد. مشخص شده است که بسیاری از این آلاینده ها از پنج منبع اصلی (1) تاسیسات، (2) افراد، (3) ابزار، (4) مایعات و (5) محصول در حال ساخت، تولید می شوند. 

1. تاسیسات

• دیوارها، کف ها و سقف ها
• رنگ و پوشش ها
• مصالح ساختمانی
• اگزازست سیستم تهویه مطبوع

2. افراد

• پوسته و چربی پوست
• لوازم آرایشی و عطر
• آب دهان
• زباله های لباس (پرز، الیاف و غیره)
• مو

3. ناشی از ابزار

• ذرات ناشی از اصطکاک و سایش
• روان کننده ها و آلاینده ها
• لرزش ها
• جاروها، تی ها و گردگیرها

4. مایعات

• ذرات معلق در هوا
• باکتری ها، مواد آلی و رطوبت
• روکش یا پوشش کف
• مواد شیمیایی تمیز کننده

5. محصول در حال ساخت

• تراشه های سیلیکونی
• زباله های اتاق تمیز
• ذرات آلومینیومی و غیره

این بخش لیستی از برخی آلاینده های شناخته شده است. جلوگیری از ورود این آلاینده ها به محیط اتاق تمیز، هدف اصلی طراحی و استفاده از اتاق تمیز است.

اتاق تمیز چیست؟

یک اتاق تمیز طبق استاندارد ISO14644-1 به عنوان فضایی تعریف می شود که در آن غلظت ذرات معلق در هوا کنترل می شود و به گونه ای ساخته و مورد استفاده قرار می گیرد که ورود، تولید و نگهداری ذرات داخل اتاق را به حداقل برساند و در آن سایر پارامترهای مرتبط مانند دما، رطوبت و فشار در صورت نیاز کنترل می شوند.

طبقه بندی اتاق تمیز

مشخصات اتاق تمیز برای مواد ذرات مانند گرد و غبار بر اساس حداکثر اندازه مجاز ذره (قطر) و همچنین بر اساس حداکثر تعداد مجاز ذره در واحد حجم تعریف می شود. برای آلاینده های غیر ذره ای، حداکثر تراکم مجاز بر حسب میکروب در متر مکعب یا مولکول در متر مکعب مشخص می شود. تعیین میزان تمیزی یک ناحیه به درجه خلوصی که برای آن طراحی شده است بستگی دارد. طبق استاندارد فدرال 209، نسخه های A تا D، شماره کلاس به حداکثر تعداد ذرات به اندازه 0.5 میکرون یا بزرگتر اشاره دارد که در یک فوت مکعب از هوای اتاق تمیز مجاز است.

حداکثر تعداد ذرات در هوا (ذره در فوت مکعب هوا)

به عنوان مثال، یک اتاق تمیز کلاس 100، در یک فوت مکعب هوا حاوی بیش از 100 ذره بزرگتر از 0.5 میکرون نخواهد بود.

کلاس 10,000 – تعداد ذرات از 10,000 ذره در هر فوت مکعب به اندازه 0.5 میکرون و بزرگتر یا 70 ذره در هر فوت مکعب به اندازه 5.0 میکرون و بزرگتر تجاوز نمی کند.

طبقات و کاربردهای معمولی آنها

• کلاس 1 و 10 – آزمایشگاه های تولید مدارهای مجتمع الکترونیکی…
• کلاس 100 – مناطق تولید برای لابراتوارهای عکس، ایمپلنت های پزشکی…
• کلاس 10,000 – مکان های تولید لامپ های تلویزیون، اتاق های عمل بیمارستان…
• کلاس 100,000 – تولید بلبرینگ…

طبقه بندی ISO اتاق های تمیز

طبقه بندی ISO 14644 برای اتاق های تمیز بر اساس فرمول زیر است:

Cn = 10N (0.1 / D) 2.08

Cn نشان دهنده حداکثر تعداد مجاز ذرات در هر متر مکعب هوا با اندازه بزرگتر از قطر مشخص D (میکرون) است. N عدد صحیحی است که کلاس تمیزی اتاق را نشان می دهد (مثلا 1، 2، 3 و غیره). این فرمول غلظت مجاز ذرات معلق در هوا را برای یک کلاس تمیزی خاص در اتاق تمیز تعیین می کند. به عبارت دیگر، با دانستن شماره کلاس و قطر ذره، می توان حداکثر تعداد مجاز ذرات آن ذره در هر متر مکعب هوا را محاسبه کرد.

• Cn = حداکثر تعداد مجاز ذرات در هر متر مکعب هوا با اندازه بزرگتر از قطر مشخص D (میکرون)، گرد شده به عدد صحیح
• N = شماره کلاس ISO است که باید مضربی از 0.1 و کمتر یا مساوی 9 باشد.
• D = اندازه ذره بر حسب میکرون

حداکثر غلظت مجاز (ذرات بر متر مکعب هوا)

این بخش جدولی است که حداکثر تعداد مجاز ذرات (Cn) را برای اندازه های مختلف ذره (D) و کلاس های تمیزی مختلف (N) بر اساس فرمول ISO 14644 نشان می دهد.

• یک اتاق تمیز ISO 1 کمترین سطح آلودگی را دارد، در حالی که یک اتاق تمیز ISO 9 بالاترین سطح مجاز آلودگی را دارد.
• برای درک بهتر، هوای محیط بیرون در یک محیط شهری معمولی ممکن است حاوی 35،000،000 ذره در هر متر مکعب به اندازه 0.5 میکرومتر و بزرگتر باشد که مطابق با یک اتاق تمیز ISO کلاس 9 است.

سیستم های اندازه گیری در تاسیسات مکانیکی اتاق تمیز

• ISO 14644 از سیستم متریک (متر و میکرومتر) استفاده می کند.
• استاندارد فدرال 209 از سیستم انگلیسی (فوت و میکرومتر) استفاده می کند.

جدول مقایسه کلاس در تاسیسات مکانیکی اتاق تمیز

در اینجا جدولی برای مقایسه کلاس های ISO با کلاس های معادل استاندارد فدرال 209 آورده شده است:

• اعداد پایین تر کلاس ISO نشان دهنده محیط های تمیزتر است.
• ISO 14644 و استاندارد فدرال 209 از سیستم های اندازه گیری متفاوتی استفاده می کنند اما به سطوح تمیزی قابل مقایسه ای دست می یابند.

• در ایالات متحده، استاندارد فدرال 209E (FED-STD-209E) تا پایان نوامبر 2001 برای تعریف الزامات اتاق های تمیز استفاده می شد. در 29 نوامبر 2001، این استانداردها با انتشار مشخصات ISO 14644 جایگزین شدند.

عناصر کلیدی در تاسیسات مکانیکی اتاق تمیز

چهار مؤلفه اصلی، یک محیط کنترل شده را تعریف می کنند:

1. معماری اتاق تمیز – مصالح و پوشش های ساختمانی در تعیین سطح تمیزی و به حداقل رساندن تولید داخلی آلاینده ها از سطوح اهمیت دارند.
2. سیستم HVAC – یکپارچگی محیط اتاق تمیز از طریق اختلاف فشار با مناطق مجاور حاصل از سیستم گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع ایجاد می شود. الزامات سیستم HVAC شامل موارد زیر است:

1. • 1. تأمین جریان هوا به حجم و تمیزی کافی برای پشتیبانی از درجه تمیزی اتاق.
     2. معرفی هوا به گونه ای که از ایجاد مناطق راکد که در آن ذرات می توانند تجمع کنند، جلوگیری کند.
     3. فیلتر کردن هوای خارج و هوای برگشتی از فیلترهای هوای با بازده بالا (HEPA).
     4. تهویه هوا برای مطابقت با دما و رطوبت مورد نیاز اتاق تمیز.
     5. اطمینان از وجود هوای جبران کننده تهویه مطبوع کافی برای حفظ فشار مثبت مشخص شده.

3. فناوری تعامل – فناوری تعامل شامل دو عنصر است: (1) انتقال مواد به داخل منطقه و حرکت افراد و (2) نگهداری و تمیز کردن. دستورالعمل های اداری، رویه ها و اقدامات لازم در مورد تدارکات، استراتژی های عملیاتی، نگهداری و نظافت باید انجام شود.
4. سیستم های نظارتی و مانیتورینگ – سیستم های نظارت شامل وسایلی برای نشان دادن اینکه اتاق تمیز به درستی کار میکند یا نه، هستند. متغیرهای مورد نظارت عبارتند از اختلاف فشار بین محیط خارج و اتاق تمیز، دما، رطوبت و در برخی موارد صدا و لرزش. داده های کنترل باید به صورت روتین ثبت شوند.

آموزش ویدیویی طراحی و اجرای تاسیسات در اتاق تمیز

The post تاسیسات مکانیکی اتاق تمیز-1 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.