giriiş
Temiz oda, kirlilik kontrolünün temelidir. Temiz oda olmadan, kirliliğe duyarlı parçalar seri üretime tabi tutulamaz. FED-STD-2'de temiz oda, hava filtrasyonu, dağıtımı, optimizasyonu, yapı malzemeleri ve ekipmanlarının bulunduğu, havadaki partikül konsantrasyonunu kontrol etmek ve uygun partikül temizlik seviyesine ulaşmak için belirli düzenli çalışma prosedürlerinin kullanıldığı bir oda olarak tanımlanır.
Temiz odada iyi bir temizlik etkisi elde etmek için, yalnızca makul klima arıtma önlemleri almaya odaklanmak değil, aynı zamanda proses, inşaat ve diğer uzmanlık alanlarının da buna uygun önlemler almasını talep etmek gerekir: yalnızca makul tasarım değil, aynı zamanda şartnamelere uygun dikkatli inşaat ve kurulum, temiz odanın doğru kullanımı ve bilimsel bakım ve yönetimi de gereklidir. Temiz odada iyi bir etki elde etmek için, farklı bakış açılarından birçok yerli ve yabancı literatür ortaya konmuştur. Aslında, farklı uzmanlık alanları arasında ideal bir koordinasyon sağlamak zordur ve tasarımcıların inşaat ve kurulumun kalitesini, özellikle de kullanım ve yönetimi, kavraması zordur. Temiz oda arıtma önlemleri söz konusu olduğunda, birçok tasarımcı veya hatta inşaat ekibi, gerekli koşullara yeterince dikkat etmemekte ve bu da tatmin edici olmayan bir temizlik etkisine neden olmaktadır. Bu makale, temiz oda arıtma önlemlerinde temizlik gerekliliklerini sağlamak için gerekli dört koşulu yalnızca kısaca ele almaktadır.
1. Hava besleme temizliği
Hava besleme temizliğinin gerekliliklere uygun olmasını sağlamak için en önemli nokta, arıtma sisteminin son filtresinin performansı ve montajıdır.
Filtre seçimi
Arıtma sisteminin son filtresi genellikle bir HEPA filtre veya bir alt HEPA filtre kullanır. Ülkemizin standartlarına göre, HEPA filtrelerinin verimliliği dört sınıfa ayrılır: A Sınıfı ≥%99,9, B Sınıfı ≥%99,9, C Sınıfı ≥%99,999, D Sınıfı (≥0,1 μm partiküller için) ≥%99,999 (ultra HEPA filtreler olarak da bilinir); alt HEPA filtreler (≥0,5 μm partiküller için) %95-99,9'dur. Verimlilik ne kadar yüksekse, filtre o kadar pahalıdır. Bu nedenle, bir filtre seçerken yalnızca hava beslemesinin temizlik gereksinimlerini karşılamakla kalmamalı, aynı zamanda ekonomik rasyonaliteyi de göz önünde bulundurmalıyız.
Temizlik gereksinimleri açısından, düşük seviyeli temiz odalar için düşük performanslı filtreler, yüksek seviyeli temiz odalar için ise yüksek performanslı filtreler kullanma prensibi geçerlidir. Genel olarak: 1 milyon seviyesi için yüksek ve orta verimli filtreler; 10.000 sınıfının altındaki seviyeler için sub-hepa veya Sınıf A hepa filtreler; 10.000 ila 100 sınıfı için Sınıf B filtreler; ve 100 ila 1 seviyeleri için Sınıf C filtreler kullanılabilir. Her temizlik seviyesi için seçilebilecek iki tip filtre var gibi görünüyor. Yüksek performanslı veya düşük performanslı filtrelerin seçilmesi belirli duruma bağlıdır: Çevre kirliliği ciddi olduğunda veya iç egzoz oranı büyük olduğunda veya temiz oda özellikle önemli olduğunda ve daha yüksek bir güvenlik faktörü gerektirdiğinde, bu veya bu durumlardan birinde, yüksek sınıf bir filtre seçilmelidir; aksi takdirde, daha düşük performanslı bir filtre seçilebilir. 0,1 µm partiküllerin kontrolü gerektiren temiz odalar için, kontrollü partikül konsantrasyonundan bağımsız olarak Sınıf D filtreler seçilmelidir. Yukarıdakiler sadece filtre açısından geçerlidir. Aslında, iyi bir filtre seçmek için temiz odanın, filtrenin ve arıtma sisteminin özelliklerini de göz önünde bulundurmalısınız.
Filtre montajı
Hava beslemesinin temizliğini sağlamak için yalnızca nitelikli filtrelere sahip olmak yeterli değildir, aynı zamanda şunları da sağlamak gerekir: a. Filtrenin nakliye ve montaj sırasında hasar görmemesi; b. Montajın sızdırmaz olması. İlk maddeyi sağlamak için, inşaat ve montaj personeli hem arıtma sistemleri montajı konusunda bilgi sahibi hem de kalifiye montaj becerilerine sahip, iyi eğitimli olmalıdır. Aksi takdirde, filtrenin hasar görmemesini sağlamak zor olacaktır. Bu konuda derin dersler vardır. İkinci olarak, montaj sızdırmazlığı sorunu esas olarak montaj yapısının kalitesine bağlıdır. Tasarım kılavuzu genellikle şunları önerir: tek bir filtre için açık tip bir montaj kullanılır, böylece sızıntı meydana gelse bile odaya sızmaz; hazır bir HEPA hava çıkışı kullanıldığında sızdırmazlığın sağlanması da daha kolaydır. Birden fazla filtrenin havası için son yıllarda jel conta ve negatif basınç contaları sıklıkla kullanılmaktadır.
Jel conta, sıvı tankı bağlantısının sıkılığını ve genel çerçevenin aynı yatay düzlemde olmasını sağlamalıdır. Negatif basınç sızdırmazlığı, filtre ile statik basınç kutusu ve çerçeve arasındaki bağlantının dış çevresini negatif basınç durumunda tutmak içindir. Açık tip montajda olduğu gibi, sızıntı olsa bile odaya sızmaz. Aslında, montaj çerçevesi düz ve filtre uç yüzeyi montaj çerçevesiyle düzgün temas halinde olduğu sürece, filtrenin her türlü montaj türünde montaj sızdırmazlık gerekliliklerini karşılaması kolay olmalıdır.
2. Hava akışı organizasyonu
Temiz bir odanın hava akışı organizasyonu, genel klimalı bir odadan farklıdır. En temiz havanın önce çalışma alanına iletilmesini gerektirir. İşlevi, işlenen nesnelerdeki kirliliği sınırlamak ve azaltmaktır. Bu amaçla, hava akışı organizasyonunu tasarlarken aşağıdaki ilkeler göz önünde bulundurulmalıdır: çalışma alanının dışından çalışma alanına kirlilik gelmesini önlemek için girdap akımlarını en aza indirin; iş parçasını kirletme olasılığını azaltmak için ikincil toz uçuşunu önlemeye çalışın; çalışma alanındaki hava akışı mümkün olduğunca homojen olmalı ve rüzgar hızı, proses ve hijyen gerekliliklerini karşılamalıdır. Hava akışı dönüş hava çıkışına aktığında, havadaki toz etkili bir şekilde uzaklaştırılmalıdır. Farklı temizlik gerekliliklerine göre farklı hava dağıtım ve dönüş modları seçin.
Farklı hava akışı organizasyonlarının kendine özgü özellikleri ve kapsamları vardır:
(1). Dikey tek yönlü akış
Ortak avantajlara ek olarak, düzgün aşağı doğru hava akışı elde etmek, proses ekipmanlarının düzenlenmesini kolaylaştırmak, güçlü kendi kendini temizleme yeteneği ve kişisel temizleme tesisleri gibi yaygın tesisleri basitleştirmek, dört hava tedarik yönteminin de kendi avantajları ve dezavantajları vardır: tam kapalı hepa filtreleri düşük direnç ve uzun filtre değiştirme döngüsü avantajlarına sahiptir, ancak tavan yapısı karmaşıktır ve maliyeti yüksektir; yan kapalı hepa filtre üstten çıkışının ve tam delikli plaka üstten çıkışının avantajları ve dezavantajları, tam kapalı hepa filtre üstten çıkışının avantajları ve dezavantajlarının tersidir. Bunlar arasında, tam delikli plaka üstten çıkışı, sistem sürekli çalışmadığında orifis plakasının iç yüzeyinde toz biriktirmeyi kolaylaştırır ve kötü bakım temizlik üzerinde bir miktar etkiye sahiptir; yoğun difüzör üstten çıkışı bir karıştırma katmanı gerektirir, bu nedenle yalnızca 4 m'nin üzerindeki yüksek temiz odalar için uygundur ve özellikleri tam delikli plaka üstten çıkışına benzerdir; Her iki tarafında ızgaralar bulunan ve karşıt duvarların alt kısmında eşit aralıklarla düzenlenmiş dönüş havası levhası yöntemi, her iki tarafta net aralığı 6 m'den az olan temiz odalar için uygundur; tek taraflı duvarın alt kısmında düzenlenmiş dönüş havası çıkışları ise, duvarlar arasında küçük mesafe bulunan (örneğin ≤<2~3 m) temiz odalar için uygundur.
(2). Yatay tek yönlü akış
Sadece ilk çalışma alanı 100 temizlik seviyesine ulaşabilir. Hava diğer tarafa aktığında toz konsantrasyonu kademeli olarak artar. Bu nedenle, aynı odada aynı işlem için farklı temizlik gereksinimleri olan temiz odalar için uygundur. Hava besleme duvarına yerel olarak dağıtılan HEPA filtreleri, HEPA filtre kullanımını azaltabilir ve ilk yatırımdan tasarruf sağlayabilir, ancak yerel alanlarda girdaplar mevcuttur.
(3). Türbülanslı hava akışı
Orifis plakalarının üstten dağıtımı ve yoğun difüzörlerin üstten dağıtımının özellikleri yukarıda belirtilenlerle aynıdır: Yan dağıtımın avantajları, boru hatlarının kolay düzenlenmesi, teknik ara katman gerektirmemesi, düşük maliyet ve eski fabrikaların yenilenmesine elverişli olmasıdır. Dezavantajları ise çalışma alanındaki rüzgar hızının yüksek olması ve rüzgar altı tarafındaki toz konsantrasyonunun rüzgar üstü tarafındakinden daha yüksek olmasıdır; HEPA filtre çıkışlarının üstten dağıtımı, basit bir sistem, HEPA filtrenin arkasında boru hattı olmaması ve temiz hava akışının doğrudan çalışma alanına iletilmesi avantajlarına sahiptir, ancak temiz hava akışı yavaşça yayılır ve çalışma alanındaki hava akışı daha homojendir; ancak, birden fazla hava çıkışı eşit şekilde düzenlendiğinde veya difüzörlü HEPA filtre hava çıkışları kullanıldığında, çalışma alanındaki hava akışı da daha homojen hale getirilebilir; ancak sistem sürekli çalışmadığında, difüzör toz birikimine eğilimlidir.
Yukarıdaki tartışmanın tamamı ideal durumdadır ve ilgili ulusal şartnameler, standartlar veya tasarım kılavuzları tarafından önerilmektedir. Gerçek projelerde, hava akışı organizasyonu nesnel koşullar veya tasarımcının öznel nedenleri nedeniyle iyi tasarlanmamıştır. Yaygın olanlar şunlardır: dikey tek yönlü akış, bitişik iki duvarın alt kısmından dönüş havasını benimser, yerel sınıf 100 üst dağıtım ve üst dönüşü benimser (yani, yerel hava çıkışının altına asılı perde eklenmez) ve türbülanslı temiz odalar hepa filtre hava çıkışı üst dağıtım ve üst dönüşü veya tek taraflı alt dönüşü (duvarlar arasında daha büyük boşluk) benimser, vb. Bu hava akışı organizasyon yöntemleri ölçülmüştür ve temizliklerinin çoğu tasarım gereksinimlerini karşılamamaktadır. Boş veya statik kabul için mevcut spesifikasyonlar nedeniyle, bu temiz odalardan bazıları boş veya statik koşullarda tasarlanan temizlik seviyesine zar zor ulaşmaktadır, ancak kirlilik önleme müdahale yeteneği çok düşüktür ve temiz oda çalışma durumuna girdiğinde gereksinimleri karşılamamaktadır.
Doğru hava akışı organizasyonu, çalışma alanının yüksekliğine kadar uzanan perdelerle sağlanmalı ve 100.000 sınıfı üstten besleme ve üstten dönüş kullanılmamalıdır. Ayrıca, çoğu fabrika şu anda difüzörlü yüksek verimli hava çıkışları üretmektedir ve bu difüzörler yalnızca dekoratif delik plakalarıdır ve hava akışını dağıtma işlevi görmezler. Tasarımcılar ve kullanıcılar buna özellikle dikkat etmelidir.
3. Hava besleme hacmi veya hava hızı
Yeterli havalandırma hacmi, iç mekandaki kirli havayı seyreltmek ve uzaklaştırmak içindir. Farklı temizlik gereksinimlerine göre, temiz odanın net yüksekliği yüksek olduğunda, havalandırma sıklığı uygun şekilde artırılmalıdır. Bunlar arasında, 1 milyonluk temiz odanın havalandırma hacmi yüksek verimli arıtma sistemine göre, geri kalanı ise yüksek verimli arıtma sistemine göre değerlendirilir; 100.000 sınıfı temiz odanın HEPA filtreleri makine dairesinde yoğunlaştırıldığında veya alt HEPA filtreleri sistemin sonunda kullanıldığında, havalandırma sıklığı uygun şekilde %10-20 oranında artırılabilir.
Yazar, yukarıdaki havalandırma hacmi önerilen değerleri için şunları düşünmektedir: tek yönlü akışlı temiz odanın oda bölümünden geçen rüzgar hızı düşüktür ve türbülanslı temiz oda, yeterli güvenlik faktörüne sahip önerilen bir değere sahiptir. Dikey tek yönlü akış ≥ 0,25 m/s, yatay tek yönlü akış ≥ 0,35 m/s. Boş veya statik koşullarda test edildiğinde temizlik gereklilikleri karşılanabilse de, kirlilik önleme yeteneği zayıftır. Oda çalışma durumuna girdiğinde, temizlik gereklilikleri karşılamayabilir. Bu tür bir örnek münferit bir durum değildir. Aynı zamanda, ülkemin vantilatör serisinde arıtma sistemleri için uygun fan bulunmamaktadır. Genellikle, tasarımcılar sistemin hava direncini doğru hesaplamazlar veya seçilen fanın karakteristik eğri üzerinde daha uygun bir çalışma noktasında olup olmadığını fark etmezler; bu da hava hacminin veya rüzgar hızının sistem devreye alındıktan kısa bir süre sonra tasarım değerine ulaşamamasına neden olur. ABD federal standardı (FS209A~B), tek yönlü temiz bir odanın temiz oda kesitindeki hava akış hızının genellikle 90 ft/dak (0,45 m/s) olarak korunduğunu ve odanın tamamında herhangi bir müdahale olmaması koşuluyla hız dengesizliğinin ±%20 dahilinde olduğunu öngörmüştür. Hava akış hızındaki herhangi bir önemli düşüş, çalışma pozisyonları arasında kendi kendini temizleme süresini ve kirliliği artıracaktır (Ekim 1987'de FS209C'nin yayımlanmasından sonra, toz konsantrasyonu dışındaki tüm parametre göstergeleri için herhangi bir düzenleme yapılmamıştır).
Bu nedenle yazar, tek yönlü akış hızının mevcut yerel tasarım değerinin uygun şekilde artırılmasının uygun olduğuna inanmaktadır. Birimimiz bunu gerçek projelerde yapmıştır ve etkisi nispeten iyidir. Türbülanslı temiz odalar, nispeten yeterli bir güvenlik faktörüne sahip önerilen bir değere sahiptir, ancak birçok tasarımcı hala emin değildir. Özel tasarımlar yaparken, 100.000 sınıfı temiz odanın havalandırma hacmini saatte 20-25 kez, 10.000 sınıfı temiz odanın 30-40 kez ve 1000 sınıfı temiz odanın 60-70 kez artırırlar. Bu yalnızca ekipman kapasitesini ve ilk yatırımı artırmakla kalmaz, aynı zamanda gelecekteki bakım ve yönetim maliyetlerini de artırır. Aslında, buna gerek yoktur. Ülkemin hava temizleme teknik önlemlerini derlerken, Çin'deki 100'den fazla temiz oda araştırıldı ve ölçümlendi. Birçok temiz oda dinamik koşullar altında test edildi. Sonuçlar, 100.000 sınıfı temiz odaların ≥10 kez/saat, 10.000 sınıfı temiz odaların ≥20 kez/saat ve 1000 sınıfı temiz odaların ≥50 kez/saat havalandırma hacimlerinin gereklilikleri karşılayabileceğini göstermiştir. ABD Federal Standardı (FS2O9A~B) şunları şart koşar: tek yönlü olmayan temiz odalar (100.000 sınıfı, 10.000 sınıfı), oda yüksekliği 8~12 ft (2,44~3,66 m), genellikle tüm odanın en az 3 dakikada bir (yani 20 kez/saat) havalandırılması gerektiği kabul edilir. Bu nedenle, tasarım şartnamesinde büyük bir fazlalık katsayısı dikkate alınmıştır ve tasarımcı, önerilen havalandırma hacmi değerine göre güvenle seçim yapabilir.
4. Statik basınç farkı
Temiz odada belirli bir pozitif basıncın korunması, temiz odanın tasarlanan temizlik seviyesini korumak için gereken temel koşullardan biridir. Negatif basınçlı temiz odalar için bile, belirli bir pozitif basıncı korumak için temizlik seviyesi kendi seviyesinden daha düşük olmayan bitişik odalar veya süitler bulunmalıdır. Böylece negatif basınçlı temiz odanın temizliği korunabilir.
Temiz odanın pozitif basınç değeri, tüm kapı ve pencereler kapalıyken iç mekan statik basıncının dış mekan statik basıncından büyük olduğu değeri ifade eder. Arıtma sisteminin hava besleme hacminin, dönüş ve egzoz hava hacminden büyük olması yöntemiyle elde edilir. Temiz odanın pozitif basınç değerini sağlamak için besleme, dönüş ve egzoz fanları tercihen birbirine bağlıdır. Sistem açıldığında, önce besleme fanı, ardından dönüş ve egzoz fanları çalıştırılır; sistem kapatıldığında, önce egzoz fanı, ardından dönüş ve besleme fanları kapatılarak, sistem açılıp kapatıldığında temiz odanın kirlenmesi önlenir.
Temiz odanın pozitif basıncını korumak için gereken hava hacmi, esas olarak bakım yapısının hava sızdırmazlığına bağlıdır. Ülkemizde temiz oda inşaatının ilk dönemlerinde, muhafaza yapısının hava sızdırmazlığının zayıf olması nedeniyle, ≥5Pa pozitif basıncı korumak için saatte 2 ila 6 kez hava beslemesi gerekiyordu; günümüzde ise bakım yapısının hava sızdırmazlığı önemli ölçüde iyileştirilmiş olup, aynı pozitif basıncı korumak için saatte yalnızca 1 ila 2 kez hava beslemesi, ≥10Pa basıncı korumak için ise saatte yalnızca 2 ila 3 kez hava beslemesi gerekmektedir.
Ülkemin tasarım şartnameleri [6], farklı sınıflardaki temiz odalar ile temiz alanlar ve temiz olmayan alanlar arasındaki statik basınç farkının en az 0,5 mm H2O (~5 Pa) ve temiz alan ile dış mekan arasındaki statik basınç farkının en az 1,0 mm H2O (~10 Pa) olması gerektiğini şart koşmaktadır. Yazar, bu değerin üç nedenden dolayı çok düşük göründüğüne inanmaktadır:
(1) Pozitif basınç, temiz bir odanın kapı ve pencereler arasındaki boşluklardan iç mekan hava kirliliğini bastırma veya kapı ve pencereler kısa süreliğine açıldığında odaya giren kirleticileri en aza indirme kabiliyetini ifade eder. Pozitif basıncın büyüklüğü, kirlilik bastırma kabiliyetinin gücünü gösterir. Elbette, pozitif basınç ne kadar büyükse o kadar iyidir (bu konu daha sonra ele alınacaktır).
(2) Pozitif basınç için gereken hava hacmi sınırlıdır. 5Pa pozitif basınç ve 10Pa pozitif basınç için gereken hava hacmi saatte yalnızca yaklaşık 1 kat farklıdır. Neden olmasın? Elbette, pozitif basıncın alt sınırını 10Pa olarak almak daha iyidir.
(3) ABD Federal Standardı (FS209A~B), tüm giriş ve çıkışlar kapatıldığında, temiz oda ile bitişikteki düşük temizlikli alan arasındaki minimum pozitif basınç farkının 0,05 inç su sütunu (12,5 Pa) olmasını şart koşar. Bu değer birçok ülke tarafından benimsenmiştir. Ancak temiz odanın pozitif basınç değeri ne kadar yüksekse o kadar iyidir. Ünitemizin 30 yılı aşkın süredir yaptığı gerçek mühendislik testlerine göre, pozitif basınç değeri ≥ 30Pa olduğunda, kapıyı açmak zordur. Kapıyı dikkatsizce kapatırsanız, bir gürültü yapar! İnsanları korkutur. Pozitif basınç değeri ≥ 50~70Pa olduğunda, kapılar ve pencereler arasındaki boşluklar ıslık sesi çıkarır ve zayıf veya uygunsuz semptomları olanlar rahatsız hisseder. Ancak, yurtiçinde ve yurtdışında birçok ülkenin ilgili şartnameleri veya standartları, pozitif basıncın üst sınırını belirtmemektedir. Sonuç olarak, birçok ünite, üst sınır ne kadar yüksek olursa olsun, yalnızca alt sınırın gerekliliklerini karşılamaya çalışır. Yazarın karşılaştığı gerçek temiz odada, pozitif basınç değeri 100Pa veya daha yüksek olup, bu da çok kötü etkilere yol açmaktadır. Aslında, pozitif basıncı ayarlamak zor bir şey değildir. Belirli bir aralıkta kontrol etmek tamamen mümkündür. Doğu Avrupa'daki bir ülkenin pozitif basınç değerini 1-3 mm H20 (yaklaşık 10-30 Pa) olarak şart koştuğunu belirten bir belge vardı. Yazar, bu aralığın daha uygun olduğuna inanıyor.
Gönderim zamanı: 13 Şubat 2025