ما هي المتطلبات لتحقيق النظافة للغرفة النظيفة؟

تُسمى الغرف النظيفة أيضًا بالغرف الخالية من الغبار. تُستخدم هذه الغرف للتخلص من الملوثات، مثل جزيئات الغبار والهواء الضار والبكتيريا، في الهواء ضمن مساحة معينة، وللتحكم في درجة الحرارة الداخلية، والنظافة، والضغط الداخلي، وسرعة تدفق الهواء وتوزيعه، والضوضاء، والاهتزاز، والإضاءة، والكهرباء الساكنة ضمن نطاق معين. فيما يلي وصفٌ رئيسي للشروط الأربعة اللازمة لتحقيق متطلبات النظافة في إجراءات تنقية الغرف النظيفة.

1. نظافة إمدادات الهواء

لضمان استيفاء نقاء إمداد الهواء للمتطلبات، يكمن السر في أداء وتركيب المرشح النهائي لنظام التنقية. يستخدم المرشح النهائي لنظام الغرف النظيفة عادةً مرشحات HEPA أو مرشحات فرعية من HEPA. ووفقًا للمعايير الوطنية، تُقسّم كفاءة مرشحات HEPA إلى أربع درجات: الفئة A ≥ 99.9%، الفئة B ≥ 99.99%، الفئة C ≥ 99.999%، الفئة D (للجسيمات ≥ 0.1 ميكرومتر) ≥ 99.999% (المعروفة أيضًا باسم مرشحات Ultra-HEPA)؛ أما مرشحات فرعية من HEPA (للجسيمات ≥ 0.5 ميكرومتر) فتتراوح بين 95 و99.9%.

2. تنظيم تدفق الهواء

يختلف تنظيم تدفق الهواء في غرفة نظيفة عن تنظيم غرفة مكيفة عامة. يتطلب ذلك توصيل أنظف هواء إلى منطقة التشغيل أولاً. وتتمثل وظيفته في الحد من تلوث الأشياء المعالجة وتقليله. تتميز منظمات تدفق الهواء المختلفة بخصائصها ونطاقاتها الخاصة: التدفق الرأسي أحادي الاتجاه: يمكن لكليهما الحصول على تدفق هواء موحد لأسفل، وتسهيل تخطيط معدات العملية، ولديه قدرة قوية على التنقية الذاتية، ويمكنه تبسيط المرافق الشائعة مثل مرافق غرفة نظيفة شخصية. كما أن لطرق إمداد الهواء الأربع مزاياها وعيوبها الخاصة: تتميز فلاتر HEPA المغطاة بالكامل بمزايا المقاومة المنخفضة ودورة استبدال الفلتر الطويلة، ولكن هيكل السقف معقد والتكلفة مرتفعة؛ تتعارض مزايا وعيوب توصيل فلتر HEPA المغطى جانبيًا وتوصيل اللوحة العلوية ذات الفتحة الكاملة مع مزايا وعيوب توصيل فلتر HEPA المغطى بالكامل. من بينها، يكون توصيل اللوحة العلوية ذات الفتحة الكاملة عرضة لتراكم الغبار على السطح الداخلي للوحة الفتحة عندما لا يعمل النظام بشكل مستمر، وسيكون للصيانة السيئة بعض التأثير على النظافة؛ يتطلب توزيع الناشر الكثيف طبقة خلط، لذا فهو مناسب فقط للغرف النظيفة الطويلة التي يزيد ارتفاعها عن 4 أمتار، وتتشابه خصائصه مع خصائص توزيع اللوحة ذات الفتحة الكاملة؛ أما طريقة إعادة الهواء للألواح ذات الشبكات على كلا الجانبين، ومخارج الهواء العائدة المرتبة بالتساوي في أسفل الجدران، فهي مناسبة فقط للغرف النظيفة ذات التباعد الصافي الذي يقل عن 6 أمتار على كلا الجانبين؛ أما منافذ الهواء العائدة في أسفل الجدار أحادي الجانب، فهي مناسبة فقط للغرف النظيفة ذات التباعد الصغير بين الجدران (مثل ≤2~3 أمتار). تدفق أفقي أحادي الاتجاه: تصل منطقة العمل الأولى فقط إلى مستوى النظافة 100. وعندما يتدفق الهواء إلى الجانب الآخر، يزداد تركيز الغبار تدريجيًا. لذلك، فهو مناسب فقط للغرف النظيفة ذات متطلبات النظافة المختلفة لنفس العملية. يمكن أن يقلل التوزيع المحلي لمرشحات HEPA على جدار إمداد الهواء من استخدام مرشحات HEPA ويوفر الاستثمار الأولي، ولكن توجد دوامات في المناطق المحلية. تدفق هواء مضطرب: تتشابه خصائص التوصيل العلوي للوحات الفتحة والتوصيل العلوي للناشرات الكثيفة مع ما ذُكر سابقًا. ومن مزايا التوصيل الجانبي سهولة تصميم الأنابيب، وعدم وجود طبقات تقنية بينية، وانخفاض التكلفة، ومناسبة لتجديد المصانع القديمة. أما عيوبه، فتتمثل في سرعة الرياح العالية في منطقة العمل، وارتفاع تركيز الغبار في اتجاه الريح مقارنةً بعكسها. يتميز التوصيل العلوي لمنافذ مرشحات HEPA بسهولة النظام، وعدم وجود أنابيب خلفها، وتدفق هواء نقي مُوَصَّل مباشرةً إلى منطقة العمل، إلا أن تدفق الهواء النقي ينتشر ببطء، ويكون تدفق الهواء في منطقة العمل أكثر انتظامًا. ومع ذلك، عند ترتيب منافذ هواء متعددة بالتساوي أو استخدام منافذ مرشحات HEPA مع الناشرات، يمكن أيضًا جعل تدفق الهواء في منطقة العمل أكثر انتظامًا. ومع ذلك، عندما لا يعمل النظام باستمرار، يكون الناشر عرضة لتراكم الغبار.

3. حجم إمداد الهواء أو سرعة الهواء

يُقصد بحجم التهوية الكافي تخفيف الهواء الداخلي الملوث والتخلص منه. وفقًا لمتطلبات النظافة المختلفة، عند ارتفاع صافي ارتفاع الغرفة النظيفة، يجب زيادة وتيرة التهوية بشكل مناسب. من بينها، يُراعى حجم تهوية الغرفة النظيفة التي تتسع لمليون شخص وفقًا لنظام الغرفة النظيفة عالي الكفاءة، ويُراعى حجم التهوية المتبقي وفقًا لنظام الغرفة النظيفة عالي الكفاءة؛ عند تركيز فلاتر HEPA من فئة 100,000 في غرفة الآلات أو استخدام فلاتر HEPA الفرعية في نهاية النظام، يمكن زيادة وتيرة التهوية بشكل مناسب بنسبة 10% إلى 20%.

4. فرق الضغط الساكن

يُعد الحفاظ على ضغط موجب مُحدد في غرفة التنظيف أحد الشروط الأساسية لضمان خلوّها من التلوث أو تقليله، والحفاظ على مستوى النظافة المُصمم لها. حتى في غرفة التنظيف ذات الضغط السالب، يجب أن تكون هناك غرفة أو جناح مُجاور لها بمستوى نظافة لا يقل عن مستواها للحفاظ على ضغط موجب مُحدد، وذلك للحفاظ على نظافتها. تُشير قيمة الضغط الموجب للغرفة النظيفة إلى القيمة التي يكون فيها الضغط الساكن الداخلي أكبر من الضغط الساكن الخارجي عند إغلاق جميع الأبواب والنوافذ. ويتحقق ذلك من خلال زيادة حجم إمداد الهواء في نظام التنقية عن حجم هواء الإرجاع وحجم هواء العادم. لضمان قيمة الضغط الموجب للغرفة النظيفة، يُفضل ربط مراوح إمداد الهواء وهواء الإرجاع ومراوح العادم. عند تشغيل النظام، تُشغّل مروحة الإمداد أولاً، ثم تُشغّل مروحتا الإرجاع والعادم؛ وعند إيقاف تشغيل النظام، تُطفئ مروحة العادم أولاً، ثم تُطفئ مروحتا الإرجاع والعادم لمنع تلوث الغرفة النظيفة عند تشغيل النظام وإيقافه. يتم تحديد حجم الهواء المطلوب للحفاظ على الضغط الإيجابي للغرفة النظيفة بشكل أساسي من خلال إحكام هيكل الصيانة. في المرحلة المبكرة من بناء الغرف النظيفة في الصين، نظرًا لضعف إحكام هيكل العلبة، استغرق الأمر من 2 إلى 6 مرات في الساعة من إمداد الهواء للحفاظ على ضغط إيجابي ≥ 5 باسكال؛ في الوقت الحاضر، تم تحسين إحكام هيكل الصيانة بشكل كبير، ولا يستغرق الأمر سوى 1 إلى 2 مرة في الساعة من إمداد الهواء للحفاظ على نفس الضغط الإيجابي؛ يستغرق الأمر فقط من 2 إلى 3 مرات في الساعة من إمداد الهواء للحفاظ على ≥ 10 باسكال. تنص مواصفات التصميم الوطنية على أن فرق الضغط الساكن بين الغرف النظيفة ذات المستويات المختلفة وبين المناطق النظيفة والمناطق غير النظيفة يجب ألا يقل عن 0.5 مم ماء (~ 5 باسكال)، ويجب ألا يقل فرق الضغط الساكن بين المنطقة النظيفة والخارج عن 1.0 مم ماء (~ 10 باسكال).