تُستخدم الغرفة النظيفة عادةً في التصنيع أو البحث العلمي، وهي بيئة مُتحكم بها ذات مستوى منخفض من الملوثات، مثل الغبار والميكروبات المحمولة جوًا وجسيمات الهباء الجوي والأبخرة الكيميائية. بالتحديد، تتميز الغرفة النظيفة بمستوى تلوث مُتحكم به، يُحدد بعدد الجسيمات لكل متر مكعب عند حجم جسيم مُحدد. يحتوي الهواء الخارجي في بيئة مدينة نموذجية على 35 مليون جسيم لكل متر مكعب، قطرها 0.5 ميكرون أو أكبر، وهو ما يُطابق غرفة نظيفة وفقًا لمعايير ISO 9، وهي أدنى مستوى من معايير الغرف النظيفة.
نظرة عامة على الغرفة النظيفة
تُستخدم الغرف النظيفة في جميع الصناعات تقريبًا حيث يمكن للجسيمات الصغيرة أن تؤثر 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 تصنيع العمليات الحرجة الشائع في صناعات الطيران والفضاء، والبصريات، والقطاع العسكري، ووزارة الطاقة.
الغرفة النظيفة هي أي مساحة مُحاطة مُخصصة للحد من تلوث الجسيمات والتحكم في معايير بيئية أخرى مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط. المكون الرئيسي هو مرشح هواء الجسيمات عالي الكفاءة (HEPA)، المُستخدم لاحتجاز الجسيمات التي يبلغ حجمها 0.3 ميكرون فأكثر. يمر كل الهواء الداخل إلى الغرفة النظيفة عبر مرشحات HEPA، وفي بعض الحالات التي تتطلب أداءً دقيقًا في النظافة، تُستخدم مرشحات هواء الجسيمات منخفضة للغاية (ULPA).
يخضع الموظفون المختارون للعمل في الغرف النظيفة لتدريب مكثف في نظرية مكافحة التلوث. يدخلون ويخرجون من الغرفة النظيفة عبر أقفال هوائية، أو دُشّات هواء، أو غرف ملابس، ويجب عليهم ارتداء ملابس خاصة مصممة لاحتجاز الملوثات التي يفرزها الجلد والجسم بشكل طبيعي.
اعتمادًا على تصنيف الغرفة أو وظيفتها، قد تكون ملابس الموظفين محدودة مثل المعاطف المخبرية وشبكات الشعر، أو واسعة النطاق مثل التغليف الكامل ببدلات أرنب متعددة الطبقات مع أجهزة تنفس ذاتية الاحتواء.
تُستخدم ملابس الغرف النظيفة لمنع تسرب المواد من جسم مرتديها وتلويث البيئة. يجب ألا تُطلق ملابس الغرف النظيفة نفسها جزيئات أو أليافًا لمنع تلوث البيئة من قِبل الموظفين. قد يُؤدي هذا النوع من التلوث إلى تدهور أداء المنتجات في صناعات أشباه الموصلات والأدوية، وقد يُسبب عدوى متبادلة بين الطاقم الطبي والمرضى في قطاع الرعاية الصحية، على سبيل المثال.
تشمل ملابس غرف العمليات النظيفة الأحذية الطويلة، والأحذية، والمآزر، وأغطية اللحية، والقبعات المنتفخة، والبدلات، وأقنعة الوجه، والفساتين/معاطف المختبر، والأردية، والقفازات وأغطية الأصابع، وشبكات الشعر، والقلنسوات، والأكمام، وأغطية الأحذية. يجب أن تعكس ملابس غرف العمليات النظيفة المستخدمة مواصفات غرف العمليات النظيفة والمنتج. قد تتطلب غرف العمليات النظيفة منخفضة المستوى أحذية خاصة ذات نعال ناعمة تمامًا لا تتراكم عليها الأتربة أو الأوساخ. مع ذلك، يجب ألا تسبب نعال الأحذية مخاطر انزلاق، لأن السلامة دائمًا ما تكون في المقام الأول. عادةً ما يلزم ارتداء بدلة غرف العمليات النظيفة لدخول غرفة العمليات النظيفة. قد تستخدم غرف العمليات النظيفة من الفئة 10,000 أردية بسيطة، وأغطية رأس، وحذاءً قصيرًا. بالنسبة لغرف العمليات النظيفة من الفئة 10، يلزم اتباع إجراءات ارتداء دقيقة للرداء مع غطاء بسحاب، والأحذية، والقفازات، وغطاء كامل لجهاز التنفس الصناعي.
مبادئ تدفق الهواء في الغرفة النظيفة
تحافظ الغرف النظيفة على هواء خالٍ من الجسيمات باستخدام مرشحات HEPA أو ULPA، مع مراعاة مبادئ تدفق الهواء الصفائحي أو المضطرب. تُوجِّه أنظمة تدفق الهواء الصفائحي، أو أحادي الاتجاه، الهواء المُرشَّح إلى الأسفل في تيار مستمر. تُستخدم أنظمة تدفق الهواء الصفائحي عادةً عبر كامل مساحة السقف للحفاظ على تدفق هواء ثابت أحادي الاتجاه. يُحدَّد معيار التدفق الصفائحي عادةً في محطات العمل المحمولة (شفاطات LF)، وهو إلزامي في الغرف النظيفة المصنفة من ISO-1 إلى ISO-4.
يشمل التصميم السليم للغرفة النظيفة نظام توزيع الهواء بأكمله، بما في ذلك توفير عوائد هواء كافية باتجاه مجرى الهواء. في غرف التدفق الرأسي، يعني ذلك استخدام عوائد هواء منخفضة على الجدران حول محيط المنطقة. أما في تطبيقات التدفق الأفقي، فيتطلب ذلك استخدام عوائد هواء عند حدود مجرى الهواء في مجرى العملية. ويتعارض استخدام عوائد هواء مثبتة في السقف مع التصميم السليم لنظام الغرفة النظيفة.
تصنيفات الغرف النظيفة
تُصنف الغرف النظيفة حسب مدى نظافة الهواء. في المعيار الفيدرالي 209 (أ إلى د) للولايات المتحدة الأمريكية، يُقاس عدد الجسيمات التي تساوي أو تزيد عن 0.5 ميكرومتر في قدم مكعب واحد من الهواء، ويُستخدم هذا العدد لتصنيف الغرفة النظيفة. كما أن هذه التسمية المترية مقبولة أيضًا في أحدث إصدار 209E من المعيار. ويُستخدم المعيار الفيدرالي 209E محليًا. المعيار الأحدث هو TC 209 من المنظمة الدولية للمعايير. يُصنف كلا المعيارين الغرفة النظيفة حسب عدد الجسيمات 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، يُستخدم المعيار البريطاني 5295 لتصنيف الغرف النظيفة. هذا المعيار على وشك أن يحل محله BS EN ISO 14644-1.
تُصنف الغرف النظيفة وفقًا لعدد وحجم الجسيمات المسموح بها لكل حجم هواء. تشير الأرقام الكبيرة، مثل "الفئة 100" أو "الفئة 1000"، إلى المعيار FED_STD-209E، وتدل على عدد الجسيمات المسموح بها لكل قدم مكعب من الهواء، والتي يبلغ حجمها 0.5 ميكرومتر أو أكثر. كما يسمح المعيار بالاستقراء، ما يسمح بوصف "الفئة 2000"، على سبيل المثال.
تشير الأرقام الصغيرة إلى معايير ISO 14644-1، التي تحدد اللوغاريتم العشري لعدد الجسيمات المسموح به لكل متر مكعب من الهواء، والذي يبلغ 0.1 ميكرومتر أو أكثر. على سبيل المثال، تحتوي غرفة نظيفة من الفئة 5 وفقًا لمعايير ISO على 105 = 100,000 جسيم لكل متر مكعب كحد أقصى.
يفترض كلٌّ من المعيارين FS 209E وISO 14644-1 وجود علاقة لوغاريتمية بين حجم الجسيمات وتركيزها. ولذلك، لا وجود لما يُسمى بتركيز الجسيمات الصفري. يُصنّف هواء الغرفة العادي تقريبًا ضمن الفئة 1,000,000 أو ISO 9.
معايير الغرف النظيفة ISO 14644-1
| فصل | الحد الأقصى للجسيمات/م3 | مكافئ معيار FED STD 209E | |||||
| >=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 | الصف الأول | |
| ايزو 4 | 10,000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | الصف العاشر | |
| ايزو 5 | 100,000 | 23,700 | 10,200 | 3,520 | 832 | 29 | الصف 100 |
| ايزو 6 | مليون | 237,000 | 102,000 | 35,200 | 8,320 | 293 | الصف 1000 |
| ايزو 7 | 352,000 | 83,200 | 2,930 | الصف 10000 | |||
| ايزو 8 | 3,520,000 | 832,000 | 29,300 | الصف 100,000 | |||
| ايزو 9 | 35,200,000 | 8,320,000 | 293,000 | هواء الغرفة | |||
وقت النشر: ٢٩ مارس ٢٠٢٣