Wiele razy widzieliśmy lub słyszeliśmy o czystych pomieszczeniach, być może nie mając o tym pojęcia. Są to typowe pomieszczenia, które pojawiają się w filmach lub dokumentach, gdzie ludzie zakładają specjalne kombinezony i odkażają się przed wejściem. Dowiedzmy się więcej o tych obiektach!
Koncepcja pomieszczenia czystego
Cleanroom to zamknięta przestrzeń, która pozwala na utrzymanie wyjątkowo niskiego poziomu zanieczyszczeń.
Środowisko wewnątrz tego typu pomieszczeń znajduje się pod rygorystycznymi systemami kontroli, główne parametry, które są kontrolowane to:
- Oświetlenie.
- Geometria i wykończenie wnętrza.
- Liczba i wymiary cząsteczek w powietrzu.
- Temperatura sucha i jej rozkład.
- Temperatura wilgotna i jej rozkład.
- Przepływ powietrza: prędkość i kierunek, a także jego rozkład w pomieszczeniu.
- Ciśnienie powietrza w pomieszczeniach i jego rozkład.
- Ochrona przeciwpożarowa.
- Ochrona elektrostatyczna.
Choć ogólnie rzecz biorąc, pomieszczenie czyste wielokrotnie pasuje do tej definicji. W wielu przypadkach za pomieszczenia czyste uważa się również te, które choć nie są tak wymagające pod względem czystości powietrza, to mają bardzo restrykcyjne wymagania w zakresie braku pól elektromagnetycznych.
Oprócz samych pomieszczeń czystych, do tego typu zalicza się przestrzenie, w których wykorzystywane są maszyny bardzo wrażliwe na tego typu zakłócenia, jak np. pomieszczenia rentgenowskie, pomieszczenia rezonansu magnetycznego, pomieszczenia z okablowaniem wysokiego napięcia itp.
Początki
Pierwsze pomieszczenia czyste, choć tak naprawdę nie były to pomieszczenia czyste, zaczęły powstawać w służbie zdrowia pod koniec XIX wieku. Wówczas mikrobiolodzy i chirurdzy zdali sobie sprawę, że infekcje, przynajmniej te wywołane przez bakterie zawarte w powietrzu sali operacyjnej, ulegają znacznemu zmniejszeniu, gdy istnieje intensywna wentylacja.
Wykazano również konieczność sterylizacji narzędzi chirurgicznych oraz stosowania określonych standardów ubioru i higieny wobec użytkowników sali.
Pierwszy nowoczesny clean room został zaprojektowany przez Willisa Whitfielda (6 grudnia 1919 – 12 listopada 2012), amerykańskiego fizyka, w 1960 roku. Jego główna innowacja polegała na włączeniu do pomieszczenia stałego przepływu wysoko filtrowanego powietrza, które wydalało zanieczyszczenia na zewnątrz.
Zastosowania pomieszczeń czystych
Ten typ instalacji jest stosowany w branżach, których procesy wymagają powietrza wolnego od zanieczyszczeń. Są one bardzo powszechne w rozwoju produktów mikroelektronicznych i w przemyśle farmaceutycznym, chociaż są również stosowane w takich dziedzinach jak:
- Mikromechanizmy.
- Optyka.
- Biotechnologia.
- Medycyna.
- Żywność.
Należy zauważyć, że choć mamy dwa pomieszczenia o tej samej klasyfikacji, to w zależności od ich wymiarów, obszaru zastosowania, obciążenia pracą itp. będą stosowane konkretne materiały i technologie.
Charakterystyka i klasyfikacja pomieszczeń czystych
Istnieją różne normy dotyczące klasyfikacji tych przestrzeni, takie jak ISO 14644-1 czy FED-STD-209E, które grupują je w klasy w zależności od liczby cząstek w powietrzu.
| Klasa | Maksymalna liczba cząstek/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 |
Wartości w tabeli są skumulowane. Na przykład w pomieszczeniu klasy 3 do 237 cząstek w kolumnie 0,2 µm zalicza się również cząstki o większych rozmiarach. Z drugiej strony wartości, które nie są przedstawione w tabeli, są albo tak niskie, że nie można ich wiarygodnie zmierzyć, albo są tak wysokie, że nie warto ustalać wartości granicznej.
Pomieszczenie klasy 9 odpowiada zwykłemu pomieszczeniu bez specjalnego systemu filtrowania powietrza.
Przepływ powietrza w pomieszczeniu czystym
W pomieszczeniach czystych występuje stały przepływ wysoko filtrowanego powietrza, który możemy rozróżnić w zależności od rodzaju ruchu powietrza na turbulentny i laminarny.
W turbulentnym lub wielokierunkowym przepływie powietrza stopień czystości uzyskuje się poprzez „rozcieńczanie” zanieczyszczeń dzięki nawiewaniu czystego powietrza.
Natomiast w pomieszczeniu z laminarnym lub jednokierunkowym przepływem powietrza (pionowym, poziomym lub pochyłym) powietrze przepływa równomiernie przez pomieszczenie, dzięki czemu zanieczyszczenia są eliminowane bez możliwości ich rozprzestrzeniania się.
Niezależnie od rodzaju przepływu łączącego, możemy wyróżnić systemy z pętlą otwartą i zamkniętą. Te drugie są bardzo często spotykane np. w procesach, w których wykorzystywane są substancje toksyczne.
Inne czynniki, które należy wziąć pod uwagę
Chociaż system wentylacji ma kluczowe znaczenie dla utrzymania poziomu dekontaminacji pomieszczeń, istnieją inne kwestie, które należy wziąć pod uwagę.
Skażenie osobiste
Niewątpliwie jednym z głównych źródeł mikroorganizmów w pomieszczeniu czystym są sami użytkownicy pomieszczenia czystego. Z tego powodu w większości przypadków należy nosić odpowiednią odzież, która jest używana wyłącznie wewnątrz pomieszczenia.
Poziom wilgotności i elektryczność statyczna
Musi być utrzymywana na stałym poziomie w granicach 40%-60%, aby nie powstawała elektryczność statyczna. Jednocześnie w żadnym momencie nie powinna występować kondensacja.
Ponadto instalacja musi posiadać sieć uziemienia niezależną od sieci reszty budynku o bardzo niskiej rezystancji, gdzie będą podłączone wszystkie urządzenia elektryczne, meble itp.
Temperatura
Temperatura pomieszczenia zależy od rodzaju czynności, które się w nim odbywają. Tolerancja temperatury jest bardzo ograniczona, w niektórych branżach może wynosić nawet ±0,5°.
Wymagania dotyczące kontroli i stabilności temperatury wymagają, aby systemy chłodzenia/ogrzewania, kontroli i regulacji, oprócz izolacji samego pomieszczenia, były najwyższej klasy.
Oświetlenie w pomieszczeniach czystych
Jak w każdej innej przestrzeni, oświetlenie musi zapewniać niezbędną ilość światła dla wykonywanych czynności. Ponieważ procesy przeprowadzane w tych pomieszczeniach wymagają zazwyczaj dużej precyzji, wysokiej jakości system oświetlenia jest niezbędny.
W przeciwieństwie do innych rodzajów instalacji, oświetlenie pomieszczenia czystego stanowi bardzo małą część jego kosztów, zarówno jeśli chodzi o instalację i uruchomienie, jak i konserwację oraz zużycie energii.
Trudność w projektowaniu systemu oświetleniowego narzuca często ograniczona przestrzeń pozostawiona na oprawy. W zależności od rodzaju pomieszczenia, powierzchnia zajmowana przez system wentylacyjny zajmuje zwykle ponad 90% dostępnej przestrzeni.
Na koniec warto zwrócić uwagę na oprawy o wysokim współczynniku oddawania barw, które nie zniekształcają kolorów.
Z tych wszystkich powodów oświetlenie LED jest najbardziej polecaną opcją. Jego konstrukcja jest bardzo elastyczna, jest niezwykle wydajne, a jakość światła jest bardzo wysoka.
Niemagnetyczne panele LED
Doskonałą opcją do oświetlenia szpitali, laboratoriów czy przestrzeni, w których opracowywane procesy ograniczają obecność pól elektromagnetycznych są niemagnetyczne panele LED.
Charakteryzują się tym, że są zbudowane z materiałów, które nie zakłócają elektromagnetycznie i których sterownik jest doskonale ekranowany. Z drugiej strony mają bardzo wysoką wydajność LED i obniżony współczynnik olśnienia (UGR).
Teraz wiemy już nieco więcej o tym, czym są pomieszczenia czyste i do czego najczęściej się je wykorzystuje.
//