فهم إضاءة الغرف النظيفة

الأساسيات
بالنظر إلى الأساسيات، فإن الغرض من أنظمة الإضاءة هو توفير الرؤية. وعادةً ما تساهم قضايا مثل التكاليف الأولية والطاقة وتكاليف الصيانة في اتخاذ قرارات تصميم الإضاءة في معظم المرافق، ولكن بالنسبة لمرفق غرف الأبحاث، تمثل تكلفة تركيبات الإضاءة عادةً أقل من 1 بالمائة من إجمالي الميزانية. وعادةً ما تكون تكاليف الطاقة المرتبطة بالإضاءة ضئيلة للغاية مقارنةً بمتطلبات الطاقة الخاصة بالتدفئة والتهوية وتكييف الهواء ومعدات المعالجة في غرف الأبحاث. ومن ثم يصبح التركيز في إضاءة غرف الأبحاث على الإضاءة المناسبة والتنسيق مع أنظمة إمداد الهواء والحد من التلوث للبيئات والعمليات الفريدة الموجودة في المكان.

وحدة إنارة الإضاءة في الولايات المتحدة هي وحدة الإضاءة في الولايات المتحدة هي شمعة القدم، والتي تساوي 1 لومن لكل قدم مربع. وتستخدم اللومن لوصف ناتج الضوء (التدفق الضوئي) للمصدر. كان مستوى شمعة القدم - الشمعة المطلوبة في غرف التنظيف مرتفعًا تاريخيًا بسبب متطلبات الدقة أو الحجم الصغير للغاية للجسم الذي يتطلب الاهتمام. تختلف مستويات الإضاءة حسب مناطق العمليات المختلفة داخل غرفة التنظيف. يتم تشجيع المهندس أو مصمم الإضاءة على مراجعة كل منطقة عملية داخل غرفة التنظيف لتحديد نوع المهمة التي سيتم تنفيذها ومستويات الإضاءة المطلوبة.

تميل أسطح معظم غرف التنظيف إلى أن تكون عاكسة للغاية. فمعظم أو كل السقف والجدران والأرضيات بيضاء ناصعة مع أسطح تشبه المينا. ومع ذلك، يتم إعادة النظر في خيارات ألوان مواد الجدران والأرضيات لتحسين بيئة المستخدم.

يزيد نظام إمداد الهواء من تعقيد وضع الإضاءة وتباعدها. في فصول غرف التنظيف الأكثر تقييدًا، يتكون معظم السقف أو كله من ألواح ترشيح إمدادات الهواء مع عدم وجود مساحة متبقية لتجهيزات الإضاءة المريحة؛ ومع ذلك، يجب أن تضمن عملية التصميم المدروسة الراحة البصرية والكفاءة المثلى لدعم أداء المهام في غرفة التنظيف. وكما سنرى، هناك العديد من حلول الإضاءة - معظمها يستخدم مصابيح الفلورسنت.

يمكن أن تستخدم أنظمة الإضاءة عدداً من أنواع المصابيح المختلفة. والمصابيح المتوهجة ومصابيح التفريغ عالي الكثافة والمصابيح الفلورية هي الأكثر استخدامًا في المرافق السكنية والتجارية والصناعية. تُستخدم مصابيح الفلورسنت دائمًا تقريبًا في بيئات غرف الأبحاث نظرًا لكفاءتها في استهلاك الطاقة وانخفاض صيانتها وعمرها الطويل.

الخصائص الرئيسية التي يجب أخذها في الاعتبار في مصابيح الفلورسنت هي درجة حرارة اللون ومؤشر تجسيد اللون (CRI) ومخرجات التجويف. تصف درجة حرارة اللون كيفية إدراك الركاب داخل الغرفة لمصدر الضوء. تُقاس درجة حرارة اللون بدرجات كلفن التي تتراوح من 9000 كلفن (التي تظهر باللون الأزرق) إلى 1500 كلفن (التي تظهر باللون البرتقالي والأحمر). عادةً ما يتم تحديد المصابيح بين 4000 كلفن التي توصف بأنها باردة و3100 كلفن التي توصف بأنها دافئة. تعتبر المصابيح التي تبلغ درجة حرارتها حوالي 3500 كلفن "محايدة" وغالبًا ما يتم تحديدها في الغرف النظيفة.

يصف تجسيد اللون تأثير مصدر الضوء على مظهر الأجسام الملونة. يتراوح مقياس CRI من 0 إلى 100 مع توفر معظم المصابيح من 60 إلى 90 CRI. بشكل عام، مع ارتفاع معدل CRIs، يكون مظهر لون الأجسام أكثر دقة داخل الغرفة. عادةً ما يتم تحديد المصابيح ذات معدل CRIs 85 لغرف التنظيف.

يمكن أن تختلف معدلات التجويف حسب المصابيح المستخدمة. إن تحديد مصابيح ذات لومن أولي أعلى سيقلل من عدد التجهيزات المطلوبة لتحقيق مستوى الإضاءة المطلوب. ومع ذلك، يجب مراجعة عدد تركيبات الإضاءة وتباعدها للحصول على مستوى إضاءة موحد في جميع أنحاء المكان.

تنتج مصابيح الفلورسنت بعض الطاقة في طيف الأشعة فوق البنفسجية (UV)، والتي يمكن أن تكون ضارة لبعض عمليات غرف الأبحاث. يمكن تحقيق ترشيح الأشعة فوق البنفسجية باستخدام عدسات واقية أو أنابيب لتغطية المصابيح. ومع ذلك، فإن هذا التدريع يحول الضوء المرئي إلى اللون الأصفر، وهو ما لا يرضي الشاغل. وعلى الرغم من أن التدريع قد يقلل من مستويات الإضاءة بنسبة 10 إلى 20 بالمائة فقط، إلا أن مستويات الإضاءة المدركة قد تبدو أقل بسبب تحول اللون.

قد تكون هناك حاجة إلى زيادة مستويات الإضاءة لتحقيق حدة البصر المطلوبة. في بعض تطبيقات غرف التنظيف، قد تكون هناك حاجة إلى مصابيح تنتج مستويات عالية من الأشعة فوق البنفسجية للحد من البكتيريا أو الملوثات البيولوجية الأخرى.

كوابح الإضاءة مطلوبة في تركيبات الإضاءة لتوفير جهد بدء التشغيل المطلوب وتيار التشغيل للمصابيح. والتقنيتان الأساسيتان المستخدمتان في الكوابح هما الكهرومغناطيسية والإلكترونية.

وتستخدم الكوابح الكهرومغناطيسية مفاعلات ومحولات لتشغيل المصابيح وكانت هي المعيار لسنوات عديدة. أما الكوابح الإلكترونية فهي أكثر شيوعاً في الوقت الحاضر بسبب تحسين كفاءة الطاقة؛ ومع ذلك فإن الكوابح الإلكترونية تنتج تيارات توافقية قد تسهم في حدوث مشاكل في نظام الطاقة الكهربائية. وينبغي تحديد الكوابح مع تحديد مستويات التشوه التوافقي الكلي بنسبة 10 في المائة أو أقل، ما لم يتم إجراء دراسات توافقية مفصلة.

يمكن أن تنتج الصابورة والمصابيح مجالات كهرومغناطيسية يمكن أن تكون في كل من الترددات المنخفضة والعالية. يمكن أن تتداخل كل من المجالات الكهرومغناطيسية المنخفضة والعالية التردد مع المعدات الحساسة. عادةً ما تسمى المجالات عالية التردد "ضوضاء الترددات اللاسلكية" ويمكن أن تنتقل على موصلات الطاقة وتشع في الفضاء. يمكن حجب الترددات اللاسلكية التي تنتقل على موصلات الطاقة عن طريق مرشح الترددات اللاسلكية الذي يتم نقله على موصلات الطاقة بواسطة مرشح الترددات اللاسلكية الذي يتم تركيبه من قبل الشركة المصنعة للتركيبات، أو يتم شراؤه من موزع كهربائي للتركيب الميداني. هذه المرشحات فعالة لكل من الكوابح المغناطيسية والكوابح الإلكترونية الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. إن الترددات اللاسلكية التي ينتجها المصباح وتشع عبر الفضاء من خلال العدسة تكون عمومًا ذات مستوى طاقة أقل من تلك التي تنتجها الكوابح، ولكنها قد تكون مزعجة أيضًا.

قد تشع المجالات المغناطيسية منخفضة التردد أيضًا بواسطة التركيبات في مساحة غرفة التنظيف ويمكن أن تتداخل مع المعدات الحساسة. وغالبًا ما يتم التعبير عن الحقول منخفضة التردد بوحدات الميليجاوس (ملليجاوس) وتتناقص قوتها مع مربع المسافة من المصدر. وبوجه عام، تكون مخرجات تركيبات الإضاءة أقل من اثنين إلى ثلاثة مليجاوس على مسافة قدمين أو أكثر.

غالبًا ما يعبر مستخدمو غرف الأبحاث عن مخاوفهم بشأن التداخل الكهرومغناطيسي من تركيبات الإضاءة. يجب أن تستند طلبات تحديد موقع الكوابح عن بُعد أو توفير تدريع خاص إلى مواصفات الأداء وبيانات الاختبار المتاحة. يجب أن يطلب المهندس المواصفات الخاصة بنطاقات التردد ومستويات قوة المجال التي قد تسبب تداخلًا مع معدات عمليات غرف الأبحاث. يمكن اختبار التركيبات المقترحة في الميدان باستخدام عدادات محمولة باليد أو في بيئة معملية قبل الشراء أو التركيب.

متطلبات شمعة القدم
تتفاوت متطلبات شمعة القدم (fc) في جميع مرافق غرف التنظيف، من 30 شمعة قدم في الغرف الميكانيكية/الكهربائية إلى 100 شمعة قدم أو أكثر في غرف التنظيف. تتطلب بعض تطبيقات غرف التنظيف التي تتضمن فحص الأغذية وتصنيفها 150 شمعة قدم على الأقل. يجب أن يعمل المهندس مع موظفي غرف التنظيف لتحديد متطلبات شمعة القدم المناسبة في كل منطقة من المناطق داخل المكان.

احتوى التنقيح ب من المعيار الفيدرالي 209 (209E حاليًا) في الأصل على شرط 100 fc في مناطق غرف التنظيف الرئيسية. من الناحية العملية، تم اعتبار 100 fc مفرطة وضارة بمستويات راحة العين في معظم تطبيقات غرف الأبحاث. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون من الصعب الحصول على 100 fc في غرف التنظيف من الفئة 4 (الفئة 10) ISO (الفئة 10) وغرف التنظيف الأقل نظرًا لأن معظم مساحة السقف مخصصة لمرشحات الهواء. ستؤدي محاولات الحصول على 100 fc إلى تقليل مساحة السقف المتاحة في غرف التنظيف للمرشحات وتقليل كفاءة الطاقة الإجمالية. وقد كشفت الدراسات الاستقصائية لغرف التنظيف الحالية عن وجود مستويات إضاءة مناسبة في نطاق 60 إلى 80 fc. ويبدو أن مستويات الإضاءة هذه تلائم راحة المستخدم ومعظم أنواع عمليات غرف الأبحاث.

أنواع تركيبات غرف التعقيم
أنواع التركيبات الأساسية لغرف التنظيف هي التجهيزات الأساسية لغرف التنظيف هي الدمعة والراحة والتركيب السطحي وشبكة السقف المتكاملة. يعتمد اختيار نوع التركيبات عادةً على تصنيف غرفة التنظيف.

كانت تركيبات الإضاءة على شكل دمعة هي المعيار في إضاءة غرف الأبحاث لسنوات عديدة. عند التعامل مع غرف التنظيف من الفئة 4 ISO (الفئة 10 من الفئة 10 من المعيار الفيدرالي الموحد ISO (Fed-Std-209E) أو أفضل، يتم تخصيص معظم المساحة المتاحة في السقف لمرشحات الهواء. المواقع الوحيدة المتبقية هي أسفل قنوات شبكة السقف مباشرةً. تم تصميم التركيبات نفسها لتكون هوائية الشكل - أو على شكل دمعة.

كان الغرض من هذا التصميم هو تقليل اضطراب تدفق الهواء الصفحي إلى أسفل الغرفة من مصدر هواء السقف.

المشكلة الرئيسية التي غالبًا ما ترتبط بتركيبات الدمعة هي أنها تمتد من ست إلى ثماني بوصات تحت السقف، مما يقلل من مساحة الرأس الفعالة في مساحة غرفة التنظيف. تتوفر مصابيح الدموع المنخفضة الشكل باستخدام مصابيح ذات قطر أصغر وتمتد من ثلاث إلى أربع بوصات فقط تحت السقف.

قد تحتوي غرف التنظيف ذات تصنيف ISO من الفئة 5 (الفئة 100) أو أعلى على مساحة خالية كافية في السقف لاستيعاب 234 أو 232 من التجهيزات الغائرة. عادةً ما تكون التركيبات الغائرة مدعومة بشبكة السقف وتوضع على شفة حشية أو داخل قناة مملوءة بالهلام للحفاظ على إحكام إغلاق محكم. يلزم وجود مانع تسرب كامل وموثوق به لمبيتات التركيبات الغائرة بغض النظر عن تصنيف غرف الأبحاث. حتى الفتحة المجهرية في الغلاف ستسمح بدخول الجسيمات من مصدر الهواء فوق شبكة السقف إلى غرفة التنظيف أثناء صيانة التركيبات.

يمكن أيضًا الجمع بين التركيبات المعلقة ومرشحات الهواء HEPA عندما تحتاج المساحة إلى كل من المرشح والضوء. تُستخدم هذه التركيبات عادةً في غرف التنظيف الصغيرة سابقة التصنيع. تكون التركيبات غائرة ذات قمم مفتوحة ومزودة بفتحة من الأكريليك بدلاً من العدسة لتعمل كتركيبة إضاءة ووحدة توصيل هواء. يتم استخدامها في الفئة الأكثر تقييدًا من غرف التنظيف، حيث يجب تغطية مساحة السقف بالكامل بوحدات توصيل الهواء.

يتم تصميم الأسطح العلوية بشكل عام لاستيعاب مرشحات 42 أو 48 بوصة القياسية. مرشحات HEPA، مع توفير أحذية مناولة الهواء وتركيبها بواسطة مقاول التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. يجب أن يكون المبيت خاليًا تمامًا من الفتحات المجهرية وإلا فإن الهواء عالي السرعة الذي يتحرك عبر التركيبات سيسحب الملوثات من الجلسة ويوصلها إلى غرفة التنظيف. وعادةً ما تحتوي تركيبات التدفق من خلال هذه التركيبات على شرائط معدنية فوق كل مصباح، مما يوفر صلابة هيكلية وبدء تشغيل موثوق للمصباح، وإخراج مثالي للمصباح وثبات المصباح داخل تيار الهواء.

لا تُستخدم تركيبات التركيبات المثبتة على السطح بشكل عام إلا عندما لا يكون التكوين الآخر عمليًا بسبب القيود الخاصة بالموقع. وبوجه عام، لا تنطبق تركيبات التركيبات المثبتة على السطح إلا على غرف التنظيف من الفئة 7 (الفئة 10000) أو أعلى أو على مطاردات مرافق غرف التنظيف (المناطق الرمادية). لا يمكن جعل شكلها انسيابيًا ولا يمكن تجنب بعض الاضطراب في تدفق الهواء.

من أجل استيعاب متطلبات المساحة المتضاربة للإضاءة ومرشحات الهواء في السقف، وكبديل للتركيبات على شكل دمعة، طورت الشركات المصنعة أنظمة سقف معيارية مع مصابيح مدمجة مدمجة في قنوات الشبكة. تسمح هذه الأنظمة بتدفق الهواء الرقائقي دون انقطاع، وتتجنب العوائق المعلقة التي يمكن أن تعقد عملية نقل/خروج المعدات الكبيرة ويمكن أن توفر مستويات إضاءة تبلغ 90 شمعة في الساعة. عادةً ما تأتي هذه الأسقف في وحدات مجمعة كبيرة مع تركيبات إضاءة مسبقة التوصيل كل قدمين. هذا النوع من أنظمة الأسقف يمكن أن يقلل من كمية الأسلاك المطلوبة بين تركيبات الإضاءة.

تركيبات التركيبات
التحكم في التلوث هو الهدف الأساسي لتصميم أي غرفة تنظيف. يجب إجراء تقييم شامل لأي مصدر محتمل للتلوث في غرفة التنظيف وتقليلها إلى الحد الأدنى. يجب أن تخضع تركيبات الإضاءة لتقييم التلوث. لسوء الحظ، لا توجد معايير محددة للتأهيل المسبق للتركيبات لفئة غرف نظافة معينة. توفر المؤسسة الوطنية للصحة (NSF) قائمة واختبار للمواد المستخدمة في تطبيقات الأغذية والأدوية والأدوية والمواد الطبية أو غيرها من تطبيقات إدارة الأغذية والعقاقير. يجب أن تكون التركيبات المستخدمة في هذه التطبيقات مطلوبة لحمل علامة NSF للإدراج. غالبًا ما يعلن المصنعون عن التركيبات على أنها مناسبة للاستخدام في غرف التنظيف دون بيانات أو مؤهلات قياسية لإثبات ادعاءاتهم.

تختلف المواد وأنواع التركيبات الخاصة بتجهيزات غرف الأبحاث بشكل كبير. ونظرًا لعدم وجود معيار مقبول لتصنيفات محددة لغرف التنظيف، فإن الأمر متروك للمهندس أو مصمم الإضاءة لتقييم أي تركيبات مقترحة بعناية. وبوجه عام، يوصى بشكل عام بأن تكون التركيبات المستخدمة في غرف التنظيف من الفئة 5 (الفئة 100) إلى الفئة 3 (الفئة 1) من ISO مصنوعة من الفولاذ المطلي بالمسحوق أو الألومنيوم المؤكسد أو الفولاذ المقاوم للصدأ.

في تطبيقات NFS/FDA، عادةً ما يكون الفولاذ المقاوم للصدأ مطلوبًا.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون التركيبات محكمة الإغلاق حول العدسات والإطارات. وينبغي مراجعة مواد الحشية عن كثب للتأكد من عدم انبعاث الغازات ومقاومة مذيبات التنظيف. يجب أن يكون الهيكل العام للتركيبات متينًا ومتماسكًا أو محكم الإغلاق في جميع المناطق، ويجب ألا يتقشر أو تتساقط منه جزيئات عند خدشها برفق وأن يكون ناعم الملمس.

تتوفر إطارات الأبواب للتركيبات الغائرة عادةً في مجموعة متنوعة من المواد وتفاصيل البناء وطرق الإغلاق. قد تكون الإطارات من الألومنيوم أو الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ ويمكن تشكيلها في قطعة واحدة أو تجميعها من مكونات مبثوقة. يتم تحديد الأبواب المصنوعة من الألومنيوم المبثوق في أغلب الأحيان، عندما تسمح عملية غرف الأبحاث، نظرًا لميزتها من حيث التكلفة. إذا كان نشاط غرف التنظيف يتطلب غسيلًا متكررًا، كما هو الحال في NSF/إدارة الغذاء والدواء الأمريكية أو عيادات أبحاث الحيوانات، يتم تحديد باب من قطعة واحدة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل عام ويتم إغلاق الباب بمسامير غاطسة.

عادةً ما تكون مادة العدسة من الأكريليك ولكن يتم استخدام الزجاج في بعض الأحيان. يجب أن تكون العدسة مقلوبة، بحيث يكون الجانب الأملس لأسفل لإحكام الإغلاق الإيجابي وسهولة التنظيف. البنية الموشورية الموحدة هي الأكثر شيوعًا، ولكن البنية المركبة التي توفر توزيعًا متماثلًا/غير متماثل للضوء متاحة للتطبيقات الخاصة. تقوم العدسة بإسقاط الضوء لأسفل وبعيدًا للإضاءة العامة لتكملة إضاءة المهام المحددة.

تمثل غرف التنظيف العديد من التحديات التي تواجه تصميم أنظمة الإضاءة وتحديد مواصفاتها. تتطلب طبيعة المهام الحرجة لعمليات غرف الأبحاث تحليلًا دقيقًا وتحديد مواصفات تركيبات الإضاءة ووضعها.