تُستخدم الغرفة النظيفة عادةً في التصنيع أو البحث العلمي، وهي عبارة عن بيئة خاضعة للرقابة تحتوي على مستوى منخفض من الملوثات مثل الغبار والميكروبات المحمولة بالهواء وجزيئات الهباء الجوي والأبخرة الكيميائية. على وجه الدقة، تحتوي الغرفة النظيفة على مستوى متحكم فيه من التلوث يتم تحديده من خلال عدد الجسيمات لكل متر مكعب عند حجم جسيم محدد. يحتوي الهواء المحيط بالخارج في بيئة المدينة النموذجية على 35,000,000 جسيم لكل متر مكعب، بقطر 0.5 ميكرون أو أكبر، وهو ما يتوافق مع غرفة نظيفة ISO 9 والتي تعد عند أدنى مستوى لمعايير الغرفة النظيفة.
نظرة عامة على الغرفة النظيفة
يتم استخدام الغرف النظيفة في كل صناعة تقريبًا حيث يمكن أن تؤثر الجزيئات الصغيرة سلبًا على عملية التصنيع. وهي تختلف في الحجم والتعقيد، وتستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل تصنيع أشباه الموصلات، والمستحضرات الصيدلانية، والتكنولوجيا الحيوية، والأجهزة الطبية وعلوم الحياة، بالإضافة إلى تصنيع العمليات الحرجة الشائعة في مجال الطيران والبصريات والجيش ووزارة الطاقة.
الغرفة النظيفة هي أي مساحة محددة يتم فيها اتخاذ الإجراءات اللازمة لتقليل التلوث بالجسيمات والتحكم في العوامل البيئية الأخرى مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط. المكون الرئيسي هو مرشح هواء الجسيمات عالي الكفاءة (HEPA) الذي يستخدم لاحتجاز الجسيمات التي يبلغ حجمها 0.3 ميكرون أو أكبر. يمر كل الهواء الذي يتم توصيله إلى غرفة نظيفة عبر مرشحات HEPA، وفي بعض الحالات التي يكون فيها أداء النظافة الصارم ضروريًا، يتم استخدام مرشحات الهواء المنخفض للغاية (ULPA).
يخضع الموظفون الذين يتم اختيارهم للعمل في الغرف النظيفة لتدريب مكثف على نظرية مكافحة التلوث. يدخلون ويخرجون من الغرفة النظيفة من خلال غرف معادلة الضغط، ودشات الهواء و/أو غرف ارتداء الملابس، ويجب عليهم ارتداء ملابس خاصة مصممة لاحتجاز الملوثات التي يتولدها الجلد والجسم بشكل طبيعي.
اعتمادًا على تصنيف الغرفة أو وظيفتها، قد تكون عباءات الأفراد محدودة مثل معاطف المختبر وشبكات الشعر، أو واسعة النطاق مثل مغلفة بالكامل ببدلات أرنب متعددة الطبقات مع جهاز تنفس مستقل.
تُستخدم ملابس الغرفة النظيفة لمنع انطلاق المواد من جسم مرتديها وتلويث البيئة. يجب ألا تطلق ملابس الغرفة النظيفة نفسها جزيئات أو ألياف لمنع تلوث البيئة من قبل الموظفين. هذا النوع من تلوث الموظفين يمكن أن يؤدي إلى انخفاض أداء المنتج في صناعات أشباه الموصلات والصناعات الدوائية ويمكن أن يسبب العدوى المتبادلة بين الطاقم الطبي والمرضى في صناعة الرعاية الصحية على سبيل المثال.
تشمل ملابس الغرفة النظيفة الأحذية الطويلة والأحذية والمآزر وأغطية اللحية والقبعات المنتفخة والمآزر وأقنعة الوجه والفساتين/معاطف المختبر والعباءات والقفازات وأغطية الأصابع وشبكات الشعر والأغطية والأكمام وأغطية الأحذية. يجب أن يعكس نوع ملابس الغرفة النظيفة المستخدمة مواصفات الغرفة النظيفة والمنتج. قد تتطلب الغرف النظيفة ذات المستوى المنخفض فقط أحذية خاصة ذات نعل ناعم تمامًا لا يتتبعه الغبار أو الأوساخ. ومع ذلك، يجب ألا تشكل قيعان الأحذية مخاطر الانزلاق لأن السلامة لها الأولوية دائمًا. عادةً ما تكون بدلة الغرفة النظيفة مطلوبة لدخول غرفة نظيفة. قد تستخدم الغرف النظيفة من الفئة 10000 أردية بسيطة وأغطية للرأس والجوارب. بالنسبة للغرف النظيفة من الدرجة 10، يلزم إجراء إجراءات دقيقة لارتداء العباءات مع غطاء مضغوط وأحذية طويلة وقفازات وغطاء كامل لجهاز التنفس الصناعي.
مبادئ تدفق الهواء في الغرفة النظيفة
تحافظ الغرف النظيفة على هواء خالي من الجسيمات من خلال استخدام مرشحات HEPA أو ULPA التي تستخدم مبادئ تدفق الهواء الصفائحي أو المضطرب. تعمل أنظمة تدفق الهواء الصفحية أو أحادية الاتجاه على توجيه الهواء المفلتر إلى الأسفل في تيار مستمر. عادةً ما يتم استخدام أنظمة تدفق الهواء الصفحي عبر 100% من السقف للحفاظ على تدفق ثابت أحادي الاتجاه. يتم تحديد معايير التدفق الصفحي بشكل عام في محطات العمل المحمولة (أغطية LF)، ويتم فرضها في ISO-1 حتى الغرف النظيفة المصنفة ISO-4.
يشمل التصميم المناسب للغرفة النظيفة نظام توزيع الهواء بأكمله، بما في ذلك أحكام إرجاع الهواء بشكل مناسب. في غرف التدفق الرأسي، يعني ذلك استخدام مصدات هواء منخفضة الجدار حول محيط المنطقة. في تطبيقات التدفق الأفقي، يتطلب الأمر استخدام إرجاع الهواء عند حدود المصب للعملية. إن استخدام مصدات الهواء المثبتة على السقف يتعارض مع التصميم المناسب لنظام الغرفة النظيفة.
تصنيفات الغرف النظيفة
يتم تصنيف الغرف النظيفة حسب مدى نظافة الهواء. في المعيار الفيدرالي 209 (أ إلى د) للولايات المتحدة الأمريكية، يتم قياس عدد الجسيمات التي تساوي أو تزيد عن 0.5 ميكرومتر في قدم مكعب واحد من الهواء، ويستخدم هذا العدد لتصنيف الغرفة النظيفة. يتم قبول هذه التسميات المترية أيضًا في أحدث إصدار 209E من المعيار. يتم استخدام المعيار الفيدرالي 209E محليًا. المعيار الأحدث هو TC 209 من منظمة المعايير الدولية. يصنف كلا المعيارين غرفة نظيفة حسب عدد الجزيئات الموجودة في هواء المختبر. تتطلب معايير تصنيف الغرف النظيفة FS 209E وISO 14644-1 قياسات وحسابات محددة لعدد الجسيمات لتصنيف مستوى نظافة الغرفة النظيفة أو المنطقة النظيفة. في المملكة المتحدة، يتم استخدام المعيار البريطاني 5295 لتصنيف الغرف النظيفة. هذا المعيار على وشك أن يحل محله BS EN ISO 14644-1.
يتم تصنيف الغرف النظيفة وفقًا لعدد وحجم الجزيئات المسموح بها لكل حجم من الهواء. تشير الأرقام الكبيرة مثل "الفئة 100" أو "الفئة 1000" إلى FED_STD-209E، وتشير إلى عدد الجزيئات ذات الحجم 0.5 ميكرومتر أو أكبر المسموح بها لكل قدم مكعب من الهواء. يسمح المعيار أيضًا بالاستكمال الداخلي، لذلك من الممكن وصف "الفئة 2000" على سبيل المثال.
تشير الأرقام الصغيرة إلى معايير ISO 14644-1، التي تحدد اللوغاريتم العشري لعدد الجسيمات 0.1 ميكرومتر أو أكبر المسموح بها لكل متر مكعب من الهواء. لذلك، على سبيل المثال، تحتوي الغرفة النظيفة فئة ISO 5 على 105 = 100000 جسيم على الأكثر لكل متر مكعب.
ويفترض كل من المواصفة FS 209E وISO 14644-1 علاقات السجل بين حجم الجسيمات وتركيز الجسيمات. ولهذا السبب، لا يوجد شيء اسمه تركيز الجسيمات صفر. هواء الغرفة العادي هو تقريبًا فئة 1,000,000 أو ISO 9.
معايير ISO 14644-1 للغرفة النظيفة
| فصل | الحد الأقصى للجزيئات/م3 | بنك الاحتياطي الفيدرالي STD 209E ما يعادل | |||||
| > = 0.1 ميكرومتر | > = 0.2 ميكرومتر | > = 0.3 ميكرومتر | > = 0.5 ميكرومتر | >=1 ميكرومتر | >=5 ميكرومتر | ||
| ايزو 1 | 10 | 2 | |||||
| ايزو 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | |||
| ايزو 3 | 1000 | 237 | 102 | 35 | 8 | الفئة 1 | |
| ايزو 4 | 10.000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | الفئة 10 | |
| ايزو 5 | 100.000 | 23,700 | 10,200 | 3,520 | 832 | 29 | فئة 100 |
| ايزو 6 | 1,000,000 | 237000 | 102,000 | 35,200 | 8,320 | 293 | فئة 1000 |
| ايزو 7 | 352,000 | 83,200 | 2,930 | فئة 10000 | |||
| ايزو 8 | 3,520,000 | 832000 | 29,300 | فئة 100.000 | |||
| ايزو 9 | 35,200,000 | 8,320,000 | 293,000 | هواء الغرفة | |||
وقت النشر: 29 مارس 2023