مأخذ : ماهنامه تهویه مطبوع – شماره اول – فروردین 1382
ترجمه: مهندس مجید سلطانی
اتاق تمیز محیطی است که از لحاظ درجه حرارت، رطوبت، تعداد ذرات و ارتعاشات کنترل شده باشد، اما چیزی که از مهم تر است کنترل ذرات معلق موجود در اتاق می باشد.
هر مترمکعب هوای اتمسفر در حالت آلوده (مثل هوای تهران) حاوی 10 * 4 و در تمیزترین حالت حاوی 10 * 4 ذره معلق البته با قطرهای مختلف می باشد که در اتاق تمیز با توجه به درجه تمیزی مورد نظر باید آن را استاندارد نمود.
اتاق های تمیز از لحاظ درجه تمیزی به class1،class11،class100، … ،class100000 ، در سیستم انگلیسی و به m1 ،m1.5 ،m2.5 ، m7 در SI سیستم طبقه بندی می شوند که البته سیستم انگلیسی کاربردی تری است.
مبنای طبقه بندی این درجات، تعداد ذرات معلق به قطر میکرومتر 0/ 5 در هر فوت مکعب برای سیستم انگلیسی و در هر مترمکعب برای سیستم SI می باشد؛ به عنوان مثال اگر تعداد ذرات معلق به قطر 5/ 0 میکرومتر در هر فوت مکعب از فضای موردنظر 100 ذره باشد اتاق از نوع class100 و اگر 10 ذره باشد از نوع class10 و… البته تعداد ذرات با قطر بزر گتر و کوچک تر از میکرومتر 5/ 0 (برحسب درجه تمیزی اتاق) باید کنترل شده باشد که تعداد آن ها مطابق جدول شماره 1 در سیستم SI و در انگلیسی مطابق با استاندارد standard federal209E
11september1992 می باشد.
البته این ارقام را می توان از رابطه I برای سیستم انگلیسی و از رابطه II برای سیستم SI به دست آورد.
که در آن NC تعداد ذرات معلق به قطر میکرومتر 5/ 0 در هر فوت مکعب و یا به عبارتی درجه تمیزی اتاق در سیستم انگلیسی می باشد و d قطر ذراتی که تعداد آن‌ها موردنظر است.
در این رابطه m تعداد ذرات معلق به قطر میکرومتر 5/ 0 در هر مترمکعب از فضا و یا به عبارتی درجه تمیزی اتاق در سیستم SI می باشد.
منابع آلودگی در اتاق تمیز
الف- هوای اتمسفر: همان طور که بیان شد، هوای اتمسفر در هر مترمکعب حاوی 10 * 4 تا 10 * 4 ذره معلق می باشد. با توجه به درجات تمیزی و تعداد ذرات معلق برای هر درجه تمیزی باید در نظر داشت نفوذ حتی چند سانتی‌مترمکعب از هوای اتمسفر به داخل، چه آلودگی شدیدی در اتاق ایجاد می کند. برای رفع این مشکل باید فشار اتاق تمیز در حد بسیار ناچیزی بیشتر از فشار اتمسفر باشد تا اگر نفوذی هم هست از داخل به خارج اتاق باشد تا از ایجاد آلودگی در محیط جلوگیری گردد.
ب- پرسنل و فعالیت آن ها: افرادی که در اتاق تمیز کار می کنند یکی از مهم ترین منابع تولید آلودگی در آن می باشند. هر انسان به تنهایی و با توجه به نوع فعالیتی که انجام می دهد بین 105 تا 107 ذره در هر دقیقه تولید می کند که این ذرات می تواند به دلیل راه رفتن، تکان خوردن لباس ها، پوست دست و صورت و حتی صحبت کردن افراد باشد. نمودار شماره 1 مقدار آلودگی هوا نسبت جمعیت اتاق را نشان می دهد.
ج- تجهیزات موجود در اتاق: تمام تجهیزاتی که دارای حرکت هستند مانند موتورهای برقی، وسایل مکانیکی، چرخ دنده ها،…به علت اصطکاک و سایشی که بین سطوح متحرک آن‌ها وجود دارد، تولید ذره می کنند.
د- نوع عملیاتی که در اتاق تمیز انجام می گیرد: در عملیات ساخت بعضی از قطعات که در اتاق تمیز باید انجام شود (کاربردهای اتاق تمیز) احتیاج به عملیاتی چون لحیم کاری، جوشکاری، تراشکاری،… می باشد که این نوع فعالیت‌ها خود یک منبع بزرگ تولید آلودگی می باشند.
ه- جرقه الکتریکی: با توجه به اینکه هر جرقه مانند یک انفجار کوچک بر روی سطح عمل می کند لایه های الکتریکی، یا تجهیزات با ولتاژ زیاد که در آن‌ها جرقه یا قوس الکتریکی وجود دارد، اگر در محیط اتاق تمیز باشند، تولید آلودگی می کنند.
اتاق تمیز
پنج اصل در کنترل آلودگی ذرات معلق در اتاق تمیز:
1. کنترل کردن تعداد ذرات هوای ورودی به اتاق تمیز
2. حذف هرگونه ذره معلق موجود در اتاق با بیشترین سرعت ممکن و هدایت آن به خارج از اتاق از کوتاه ترین و مستقیم ترین مسیر ممکن
3. کم کردن یا در صورت امکان جلوگیری از تمام فعالیت هایی که منتهی به تولید یا پراکنده شدن ذره در محیط می شوند.
4. تمیز کردن تمام قطعات و قسمت های مختلف تجهیزاتی که وارد اتاق تمیز می شوند. (این اصل شامل پرسنل نیز می شود)
-5 حفاظت کردن قطعات حساس در مقابل خاک گرفتن به وسیله پوشاندن آن ها با Film یا Cover
طراحی اتاق تمیز
در حال حاضر طراحی اتاق تمیز به دو صورت انجام می گیرد.
الف- سنتی : (conventional clean room)
در این نوع طراحی هوای تمیز (هوایی که درجه تمیزی آن در حد استاندارد موردنظر است) در داخل اتاق توزیع و با آلودگی ها مخلوط می گردد و سپس به سمت خارج کشیده می شود.
ب- جریان آرام : (laminar-flow clean room)
در این طراحی هوا در یک مسیر مستقیم از ورودی به خروجی با کمترین مخلوط شدگی و یا آشفتگی turbulance حرکت می کند.
الف- اتاق تمیز سنتی: همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است در این نوع طراحی هوای تمیز از کانالی مشخص از سقف وارد اتاق می شود. این جریان هوا از یک مسیر جریان هوای تمیز به علت قائم و تیز بودن این نقاط نمی تواند وارد آن‌ها شود و با ذرات گرد و غبار موجود در آنجا مخلوط شود و از اتاق خارج شود. این ذرات در این نقاط باقی می مانند و بعداً بر اثر یک آشفتگی که در جریان‌های هوا به دلایل مختلف مثل فعالیت و حرکت افراد ممکن است اتفاق بیفتد، جریان هوا وارد این نقاط مرده هوایی شده و ذرات موجود در آن‌ها را معلق می کند که باعث افزایش آلودگی می شود.
جهت رعایت پنج اصل ذکرشده رعایت مواردی زیر ضروری است.
– با توجه به مطالبی که ذکر شد یکی از مهم ترین کارهایی که در طراحی یک اتاق تمیز باید انجام گیرد، کاهش و یا در صورت امکان حذف هرگونه نقاط مرده هوایی (dead pockets) می باشد، برای رسیدن به این منظور باید وسایل و لوازم اتاق طوری باشد که جلوی جریان هوا را نگیرند، به عبارتی دیگر یک مسیر مشخص از ورودی به خروجی وجود داشته باشد.
– تعبیه مکانی با نام air lock برای افرادی که وارد اتاق می شوند؛ و همچنین تعبیه مکانی با نام pass box برای تجهیزاتی که وارد اتاق می شوند.
– در air lock یک روش دوش هوا با فشار زیاد وجود دارد که افراد قبل از پوشیدن لباس های مخصوص و بعد از پوشیدن آن در این اتاق دوش هوا می گیرند و سپس وارد اتاق می شوند. در pass bax دستگاهی مانند جاروبرقی مخصوص وجود دارد که تجهیزات قبل از ورود به اتاق تمیز در این اتاق و توسط این دستگاه کاملاً تمیز می شوند.
– در طراحی و ساخت اتاق تمیز (طبق اصل 1 طراحی) برای تهیه هوای تمیز ورودی و کاهش تعداد ذرات آن تا درجه تمیزی موردنظر اتاق باید از یک پیش فیلتر و یک فیلتر با بیشترین بازده موجود و با یک نسبت بالا از هوای برگشتی استفاده نمود.
در حال حاضر فیلترهایی با نام hepafilter با بازدهی حدود 99،97 % و فیلتر ذرات با قطر میکرومتر 0/ 3 و ULPA filter با حداقل بازده % 97،99 در فیلتر کردن ذرات تا قطر میکرومتر 12 / 0 توانسته اند مشکلات را تا حد بسیار زیادی در این زمینه رفع کنند. شکل (2) سیستم تهویه اتاق تمیز را نشان می دهد.
