ما هي الغرفة النظيفة؟

نظرة عامة على الغرفة النظيفة

تُستخدم الغرف النظيفة في جميع الصناعات تقريبًا حيث يمكن أن تؤثر الجسيمات الصغيرة سلبًا على عملية التصنيع. وتختلف هذه الغرف في الحجم والتعقيد، وتُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل تصنيع أشباه الموصلات، والأدوية، والتكنولوجيا الحيوية، والأجهزة الطبية، وعلوم الحياة، بالإضافة إلى عمليات التصنيع الحساسة الشائعة في صناعات الطيران والفضاء، والبصريات، والجيش، ووزارة الطاقة.

الغرفة النظيفة هي أي مساحة مغلقة مُجهزة لتقليل التلوث بالجسيمات والتحكم في العوامل البيئية الأخرى كدرجة الحرارة والرطوبة والضغط. المكون الرئيسي فيها هو مرشح الهواء عالي الكفاءة (HEPA) الذي يُستخدم لحجز الجسيمات التي يبلغ حجمها 0.3 ميكرون فأكبر. يمر كل الهواء المُوَجَّه إلى الغرفة النظيفة عبر مرشحات HEPA، وفي بعض الحالات التي تتطلب مستويات نظافة عالية للغاية، تُستخدم مرشحات الهواء منخفضة الجسيمات للغاية (ULPA).
يخضع الأفراد الذين يتم اختيارهم للعمل في الغرف النظيفة لتدريب مكثف في نظرية مكافحة التلوث. يدخلون ويخرجون من الغرفة النظيفة عبر غرف معادلة الضغط، وغرف الاستحمام بالهواء، و/أو غرف ارتداء الملابس، ويجب عليهم ارتداء ملابس خاصة مصممة لحجز الملوثات التي تنتجها البشرة والجسم بشكل طبيعي.
اعتمادًا على تصنيف الغرفة أو وظيفتها، قد يكون ارتداء ملابس العاملين محدودًا مثل معاطف المختبر وشبكات الشعر، أو واسعًا مثل ارتداء بدلات أرنب متعددة الطبقات مع جهاز تنفس ذاتي.
تُستخدم ملابس غرف العمليات النظيفة لمنع تسرب المواد من جسم مرتديها وتلويث البيئة. ويجب ألا تُطلق هذه الملابس أي جزيئات أو ألياف لمنع تلوث البيئة من قِبل العاملين. يُمكن أن يُؤدي هذا النوع من التلوث إلى تدهور أداء المنتجات في صناعات أشباه الموصلات والأدوية، كما يُمكن أن يُسبب انتقال العدوى بين الطاقم الطبي والمرضى في قطاع الرعاية الصحية، على سبيل المثال.
تشمل ملابس غرف التنظيف الأحذية، والمآزر، وأغطية اللحية، وقبعات الشعر، والبدلات الواقية، وأقنعة الوجه، والمعاطف/العباءات، والقفازات وأغطية الأصابع، وشبكات الشعر، والقلنسوات، والأكمام، وأغطية الأحذية. يجب أن يتناسب نوع ملابس غرف التنظيف المستخدمة مع مواصفات الغرفة والمنتج. قد تتطلب غرف التنظيف منخفضة المستوى أحذية خاصة ذات نعال ملساء تمامًا لا تنقل الغبار أو الأوساخ. مع ذلك، يجب ألا تُشكل نعال الأحذية خطر الانزلاق، فالسلامة لها الأولوية دائمًا. عادةً ما يُشترط ارتداء بدلة غرفة التنظيف لدخولها. يمكن لغرف التنظيف من الفئة 10000 استخدام مآزر بسيطة، وأغطية للرأس، وجوارب واقية. أما غرف التنظيف من الفئة 10، فتتطلب اتباع إجراءات دقيقة لارتداء العباءة الواقية، بما في ذلك بدلة كاملة بسحاب، وأحذية، وقفازات، وجهاز تنفس.

مبادئ تدفق الهواء في الغرف النظيفة

تحافظ الغرف النظيفة على هواء خالٍ من الجسيمات باستخدام مرشحات HEPA أو ULPA التي تعتمد على مبادئ تدفق الهواء الصفائحي أو المضطرب. توجه أنظمة تدفق الهواء الصفائحي، أو أحادي الاتجاه، الهواء المُرشَّح إلى الأسفل في تيار ثابت. تُستخدم أنظمة تدفق الهواء الصفائحي عادةً على كامل مساحة السقف للحفاظ على تدفق أحادي الاتجاه ثابت. تُحدد معايير التدفق الصفائحي عمومًا في محطات العمل المتنقلة (أغطية LF)، وهي إلزامية في الغرف النظيفة المصنفة من ISO-1 إلى ISO-4.
يشمل التصميم الأمثل للغرف النظيفة نظام توزيع الهواء بأكمله، بما في ذلك توفير منافذ كافية لعودة الهواء في اتجاه التدفق. في الغرف ذات التدفق الرأسي، يعني هذا استخدام منافذ عودة هواء منخفضة على الجدران حول محيط المنطقة. أما في تطبيقات التدفق الأفقي، فيتطلب الأمر استخدام منافذ عودة هواء عند حدود العملية في اتجاه التدفق. ويُعدّ استخدام منافذ عودة هواء مثبتة في السقف مخالفًا للتصميم الأمثل لنظام الغرف النظيفة.

تصنيفات الغرف النظيفة

تُصنّف الغرف النظيفة بناءً على نقاء الهواء فيها. في المعيار الفيدرالي الأمريكي 209 (من A إلى D)، يُقاس عدد الجسيمات التي تساوي أو تزيد عن 0.5 ميكرومتر في قدم مكعب واحد من الهواء، ويُستخدم هذا العدد لتصنيف الغرفة النظيفة. هذا النظام المتري معتمد أيضًا في أحدث إصدار من المعيار 209E، وهو المعيار الفيدرالي المُستخدم محليًا. أما المعيار الأحدث فهو TC 209 الصادر عن المنظمة الدولية للمعايير. يصنف كلا المعيارين الغرفة النظيفة بناءً على عدد الجسيمات الموجودة في هواء المختبر. يتطلب معيارا تصنيف الغرف النظيفة FS 209E وISO 14644-1 قياسات وحسابات محددة لعدد الجسيمات لتصنيف مستوى نظافة الغرفة النظيفة أو المنطقة النظيفة. في المملكة المتحدة، يُستخدم المعيار البريطاني 5295 لتصنيف الغرف النظيفة، وهو على وشك أن يُستبدل بالمعيار BS EN ISO 14644-1.
تُصنّف الغرف النظيفة وفقًا لعدد وحجم الجسيمات المسموح بها لكل وحدة حجم من الهواء. تشير الأرقام الكبيرة مثل "الفئة 100" أو "الفئة 1000" إلى معيار FED_STD-209E، وتدل على عدد الجسيمات التي يبلغ حجمها 0.5 ميكرومتر أو أكبر المسموح بها لكل قدم مكعب من الهواء. يسمح المعيار أيضًا بالتقريب، لذا من الممكن وصفها على سبيل المثال بـ "الفئة 2000".
تشير الأرقام الصغيرة إلى معايير ISO 14644-1، التي تحدد اللوغاريتم العشري لعدد الجسيمات المسموح بها التي يبلغ حجمها 0.1 ميكرومتر أو أكبر لكل متر مكعب من الهواء. فعلى سبيل المثال، تحتوي غرفة نظيفة من فئة ISO 5 على 10⁵ = 100,000 جسيم لكل متر مكعب كحد أقصى.
يفترض كل من معيار FS 209E ومعيار ISO 14644-1 وجود علاقة لوغاريتمية بين حجم الجسيمات وتركيزها. ولهذا السبب، لا يوجد ما يُسمى بتركيز جسيمات صفري. يُصنف هواء الغرفة العادي تقريبًا ضمن الفئة 1,000,000 أو معيار ISO 9.

معايير غرف التنظيف ISO 14644-1