We hebben vaak gezien of gehoord over cleanrooms, misschien zonder het te weten. Het zijn de typische kamers die voorkomen in films of documentaires waar mensen speciale pakken aantrekken en zich ontsmetten alvorens ze binnen te gaan. Laten we meer te weten komen over deze faciliteiten!
Concept cleanroom
Een cleanroom is een afgesloten ruimte waar extreem lage besmettingsniveaus kunnen worden gehandhaafd.
De omgeving in dit soort ruimtes staat onder strenge controlesystemen, de belangrijkste parameters die worden gecontroleerd zijn:
- Verlichting.
- Geometrie en binnenafwerking.
- Aantal en afmetingen van de deeltjes in de lucht.
- Droge temperatuur en de verdeling ervan.
- Vochtige temperatuur en de verdeling ervan.
- Luchtstroom: snelheid en richting, alsook de verdeling ervan in de ruimte.
- Binnenluchtdruk en de verdeling ervan.
- Brandbeveiliging.
- Elektrostatische bescherming.
Hoewel een clean room in het algemeen vaak aan deze definitie voldoet. In veel gevallen worden ook cleanrooms beschouwd als ruimtes die weliswaar minder veeleisend zijn op het gebied van luchtzuiverheid, maar waaraan zeer strenge eisen worden gesteld op het gebied van de afwezigheid van elektromagnetische velden.
Naast de cleanrooms zelf omvat dit type ruimten waar machines worden gebruikt die zeer gevoelig zijn voor dit soort storingen, zoals röntgenruimten, ruimten voor magnetische resonantie, ruimten voor hoogspanningsbedrading, enz.
Oorsprong
De eerste cleanrooms, hoewel het geen echte cleanrooms waren, werden aan het eind van de 19e eeuw in de gezondheidszorg ontwikkeld. In die tijd beseften microbiologen en chirurgen dat infecties, althans die welke werden veroorzaakt door bacteriën in de lucht van operatiekamers, aanzienlijk verminderden wanneer er intensieve ventilatie was.
Ook werd de noodzaak aangetoond om chirurgische instrumenten te steriliseren en bepaalde kleding- en hygiënenormen toe te passen op de gebruikers van de kamer.
De eerste moderne clean room werd in 1960 ontworpen door Willis Whitfield (6 december 1919 – 12 november 2012), een Amerikaanse natuurkundige. Zijn belangrijkste innovatie bestond uit de integratie van een constante stroom van sterk gefilterde lucht in de ruimte, die onzuiverheden naar buiten afvoerde.
Toepassingen van cleanrooms
Dit type installatie wordt gebruikt in industrieën waarvan de processen onzuivere lucht vereisen. Zij zijn zeer gebruikelijk bij de ontwikkeling van micro-elektronische producten en in de farmaceutische industrie, hoewel zij ook worden gebruikt op gebieden zoals:
- Micromechanismen.
- Optica.
- Biotechnologie.
- Geneeskunde.
- Voeding.
Er zij op gewezen dat, hoewel er twee ruimtes met dezelfde classificatie zijn, afhankelijk van hun afmetingen, toepassingsgebied, werkbelasting, enz. specifieke materialen en technologieën zullen worden gebruikt.
Kenmerken en classificatie van cleanrooms
Er bestaan verschillende normen voor de classificatie van deze ruimten, zoals ISO 14644-1 of FED-STD-209E, die ze in klassen indelen op basis van het aantal deeltjes in de lucht.
| Klasse | Maximaal aantal deeltjes/m3 | |||||
| ≥0,1 µm | ≥0,2 µm | ≥0,3 µm | ≥0,5 µm | ≥1 µm | ≥5 µm | |
| ISO 1 | 10 | – | – | – | – | – |
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | – | – | – |
| ISO 3 | 1,000 | 237 | 102 | 35 | – | – |
| ISO 4 | 10,000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | – |
| ISO 5 | 100,000 | 23,700 | 10,200 | 3,520 | 832 | – |
| ISO 6 | 1,000,000 | 237,000 | 102,000 | 35,200 | 8,320 | 293 |
| ISO 7 | – | – | – | 352,000 | 83,200 | 2,930 |
| ISO 8 | – | – | – | 3,520,000 | 832,000 | 29,300 |
| ISO 9 | – | – | – | 35,200,000 | 8,320,000 | 293,000 |
De waarden in de tabel zijn cumulatief. In een ruimte van klasse 3 bijvoorbeeld omvatten de 237 deeltjes in de kolom van 0,2 µm ook die van een grotere omvang. Anderzijds zijn de waarden die niet in de tabel staan ofwel zo laag dat zij niet betrouwbaar meetbaar zijn, ofwel zo hoog dat het niet de moeite waard is een grenswaarde vast te stellen.
Een ruimte van klasse 9 komt overeen met een gewone ruimte zonder speciaal luchtfiltersysteem.
Luchtstroom in een clean room
In cleanrooms is er een constante stroom van sterk gefilterde lucht, die we op basis van het type luchtbeweging kunnen onderscheiden in turbulente en laminaire lucht.
In een turbulente of multidirectionele luchtstroom wordt de mate van zuiverheid bereikt door “verdunning” van de verontreiniging door toevoer van schone lucht.
In een ruimte met een laminaire of eenrichtingsluchtstroom (verticaal, horizontaal of schuin) stroomt de lucht daarentegen gelijkmatig door de ruimte, zodat de verontreiniging wordt geëlimineerd zonder dat deze zich kan verspreiden.
Ongeacht het type linking flow kunnen we een onderscheid maken tussen open en gesloten lussystemen. De laatste zijn zeer gebruikelijk, bijvoorbeeld in processen waarbij giftige stoffen worden gebruikt.
Andere te overwegen factoren
Hoewel het ventilatiesysteem van cruciaal belang is om de ontsmettingsniveaus in de ruimte te handhaven, zijn er nog andere punten waarmee rekening moet worden gehouden.
Persoonlijke besmetting
Een van de belangrijkste bronnen van micro-organismen in een cleanroom zijn ongetwijfeld de cleanroomgebruikers zelf. Daarom moet in de meeste gevallen geschikte kleding worden gedragen die uitsluitend in de ruimte wordt gebruikt.
Vochtigheidsgraad en statische elektriciteit
De luchtvochtigheid moet constant tussen 40%-60% worden gehouden, zodat er geen statische elektriciteit ontstaat. Tegelijkertijd mag er op geen enkel moment condensatie optreden.
Bovendien moet de installatie een van de rest van het gebouw onafhankelijk aardingsnetwerk hebben met een zeer lage weerstand waarop alle elektrische apparaten, meubilair, enz. worden aangesloten.
Temperatuur
De temperatuur van de ruimte wordt bepaald door het soort activiteit dat er plaatsvindt. De temperatuurtolerantie is zeer beperkt, in bepaalde bedrijfstakken kan zij tot ±0,5° bedragen.
De eisen op het gebied van temperatuurbeheersing en -stabiliteit vereisen dat de koel/verwarmings-, regel- en besturingssystemen, naast de isolatie van de ruimte zelf, van de hoogste kwaliteit zijn.
Verlichting in cleanrooms
Zoals in elke andere ruimte moet de verlichting de nodige hoeveelheid licht leveren voor de uit te voeren activiteiten. Aangezien de processen die in deze ruimten worden uitgevoerd meestal een hoge mate van precisie vereisen, is een verlichtingssysteem van hoge kwaliteit essentieel.
In tegenstelling tot andere soorten installaties vertegenwoordigt de verlichting van een clean room een zeer klein deel van de kosten, zowel voor de installatie en de inbedrijfstelling als voor het onderhoud en het energieverbruik.
De moeilijkheid bij het ontwerpen van het verlichtingssysteem wordt opgelegd door de vaak beperkte ruimte die overblijft voor de armaturen. Afhankelijk van het type ruimte neemt het door het ventilatiesysteem ingenomen oppervlak gewoonlijk meer dan 90% van de beschikbare ruimte in beslag.
Ten slotte zijn armaturen met een hoge kleurweergave-index sterk aanbevolen, omdat ze de kleuren niet vervormen.
Om al deze redenen is LED-verlichting de meest aanbevolen optie. Het ontwerp is zeer aanpasbaar, het is uiterst efficiënt en de lichtkwaliteit is zeer hoog.
Niet-magnetische LED panelen
Een uitstekende optie voor het verlichten van ziekenhuizen, laboratoria of ruimten waar de te ontwikkelen processen de aanwezigheid van elektromagnetische velden beperken, zijn niet-magnetische LED panelen.
Deze worden gekenmerkt doordat ze gebouwd zijn met materialen die niet elektromagnetisch interfereren en waarvan de driver perfect afgeschermd is. Anderzijds hebben ze zeer hoge LED-prestaties en een verminderde verblindingsfactor (UGR).
Nu weten we iets meer over wat cleanrooms zijn en waarvoor ze gewoonlijk worden gebruikt.
//