Τι είναι ένα Καθαρό δωμάτιο?

Συνήθως χρησιμοποιείται στη μεταποίηση ή την επιστημονική έρευνα, ο καθαρός χώρος είναι ένα ελεγχόμενο περιβάλλον που έχει χαμηλό επίπεδο ρύπων, όπως σκόνη, αερομεταφερόμενα μικρόβια, σωματίδια αερολύματος και χημικούς ατμούς. Για την ακρίβεια, ένα καθαρό δωμάτιο έχει ένα ελεγχόμενο επίπεδο μόλυνσης που καθορίζεται από τον αριθμό σωματιδίων ανά κυβικό μέτρο σε ένα συγκεκριμένο μέγεθος σωματιδίων. Ο εξωτερικός αέρας σε ένα τυπικό περιβάλλον πόλης περιέχει 35.000.000 σωματίδια ανά κυβικό μέτρο, διαμέτρου 0,5 micron και άνω, που αντιστοιχεί σε ένα καθαρό δωμάτιο ISO 9, το οποίο βρίσκεται στο χαμηλότερο επίπεδο των προτύπων καθαρού δωματίου.

Επισκόπηση καθαρού χώρου

Οι καθαροί χώροι χρησιμοποιούνται σχεδόν σε κάθε βιομηχανία όπου τα μικρά σωματίδια μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τη διαδικασία παραγωγής. Διαφέρουν σε μέγεθος και πολυπλοκότητα και χρησιμοποιούνται εκτενώς σε βιομηχανίες όπως η κατασκευή ημιαγωγών, τα φαρμακευτικά προϊόντα, η βιοτεχνολογία, οι ιατρικές συσκευές και οι βιοεπιστήμες, καθώς και σε κρίσιμες διαδικασίες κατασκευής που είναι κοινές στην αεροδιαστημική, την οπτική, τον στρατό και το Υπουργείο Ενέργειας.

Καθαρός χώρος είναι οποιοσδήποτε συγκεκριμένος κλειστός χώρος στον οποίο υπάρχουν διατάξεις για τη μείωση της μόλυνσης από σωματίδια και τον έλεγχο άλλων περιβαλλοντικών παραμέτρων, όπως η θερμοκρασία, η υγρασία και η πίεση. Το βασικό στοιχείο είναι το φίλτρο σωματιδιακού αέρα υψηλής απόδοσης (HEPA) που χρησιμοποιείται για την παγίδευση σωματιδίων μεγέθους 0,3 micron και άνω. Όλος ο αέρας που παραδίδεται σε ένα καθαρό δωμάτιο περνάει από φίλτρα HEPA, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις όπου απαιτείται αυστηρή απόδοση καθαριότητας, χρησιμοποιούνται φίλτρα ULPA (Ultra Low Particulate Air).

Το προσωπικό που επιλέγεται να εργαστεί σε καθαρούς χώρους υποβάλλεται σε εκτεταμένη εκπαίδευση στη θεωρία ελέγχου της μόλυνσης. Εισέρχονται και εξέρχονται από το καθαρό δωμάτιο μέσω αεροθυρίδων, ντους αέρα και/ή χώρων ένδυσης, και πρέπει να φορούν ειδικό ρουχισμό που έχει σχεδιαστεί για να παγιδεύει τους ρύπους που παράγονται φυσικά από το δέρμα και το σώμα.

Ανάλογα με την ταξινόμηση ή τη λειτουργία του χώρου, η ενδυμασία του προσωπικού μπορεί να είναι περιορισμένη όπως οι εργαστηριακές ποδιές και τα δίχτυα για τα μαλλιά, ή εκτεταμένη όπως η πλήρης περιβολή με στολές κουνελιού πολλαπλών στρωμάτων με αυτοδύναμες αναπνευστικές συσκευές.

Ο ρουχισμός καθαρού χώρου χρησιμοποιείται για να αποτρέψει την απελευθέρωση ουσιών από το σώμα του χρήστη και τη μόλυνση του περιβάλλοντος. Ο ίδιος ο ρουχισμός καθαρού χώρου δεν πρέπει να απελευθερώνει σωματίδια ή ίνες, ώστε να αποτρέπεται η μόλυνση του περιβάλλοντος από το προσωπικό. Αυτός ο τύπος μόλυνσης από το προσωπικό μπορεί να υποβαθμίσει την απόδοση των προϊόντων στις βιομηχανίες ημιαγωγών και φαρμακευτικών προϊόντων και μπορεί να προκαλέσει διασταυρούμενη μόλυνση μεταξύ ιατρικού προσωπικού και ασθενών στη βιομηχανία υγειονομικής περίθαλψης, για παράδειγμα.

Τα ενδύματα καθαρού χώρου περιλαμβάνουν μπότες, παπούτσια, ποδιές, καλύμματα γενειάδας, σκουφάκια, ολόσωμες φόρμες, μάσκες προσώπου, ποδιές/παλτά εργαστηρίου, ρόμπες, γάντια και δακτυλοθήκες, δίχτυα μαλλιών, κουκούλες, μανίκια και καλύμματα παπουτσιών. Ο τύπος των ενδυμάτων καθαρού χώρου που χρησιμοποιούνται πρέπει να αντικατοπτρίζει τις προδιαγραφές του καθαρού χώρου και του προϊόντος. Οι καθαροί χώροι χαμηλού επιπέδου μπορεί να απαιτούν μόνο ειδικά παπούτσια με εντελώς λεία σόλα που δεν μεταφέρουν σκόνη ή βρωμιά. Ωστόσο, οι πάτοι των παπουτσιών δεν πρέπει να δημιουργούν κινδύνους ολίσθησης, καθώς η ασφάλεια προηγείται πάντα. Για την είσοδο σε έναν καθαρό χώρο απαιτείται συνήθως στολή καθαρού χώρου. Στα καθαρά δωμάτια της κατηγορίας 10.000 μπορεί να χρησιμοποιούνται απλές ποδιές, καλύμματα κεφαλής και μποτάκια. Για τα καθαρά δωμάτια της κλάσης 10 απαιτούνται προσεκτικές διαδικασίες ένδυσης ρόμπας με κάλυμμα με φερμουάρ, μπότες, γάντια και πλήρες περίβλημα αναπνευστήρα.

Αρχές ροής αέρα καθαρού χώρου

Οι καθαροί χώροι διατηρούν τον αέρα απαλλαγμένο από σωματίδια μέσω της χρήσης φίλτρων HEPA ή ULPA που χρησιμοποιούν τις αρχές της στρωτής ή τυρβώδους ροής του αέρα. Τα συστήματα ροής αέρα με στρωτή ή μονόδρομη ροή κατευθύνουν τον φιλτραρισμένο αέρα προς τα κάτω σε ένα σταθερό ρεύμα. Τα συστήματα ροής αέρα με αεροτομή χρησιμοποιούνται συνήθως σε όλο το 100% της οροφής για τη διατήρηση σταθερής, μονής κατεύθυνσης ροής. Τα κριτήρια της στρωτής ροής δηλώνονται γενικά σε φορητούς σταθμούς εργασίας (κουκούλες LF), και είναι υποχρεωτικά σε ταξινομημένα κατά ISO-1 έως ISO-4 καθαρά δωμάτια.

Ο σωστός σχεδιασμός του καθαρού χώρου περιλαμβάνει ολόκληρο το σύστημα διανομής αέρα, συμπεριλαμβανομένων των διατάξεων για επαρκείς επιστροφές αέρα στα κατάντη. Στους χώρους κάθετης ροής, αυτό σημαίνει τη χρήση επιστροφών αέρα χαμηλού τοίχου περιμετρικά της ζώνης. Σε εφαρμογές οριζόντιας ροής, αυτό απαιτεί τη χρήση επιστροφών αέρα στο κατάντη όριο της διεργασίας. Η χρήση επιστροφών αέρα τοποθετημένων στην οροφή είναι αντίθετη με τον ορθό σχεδιασμό του συστήματος καθαρού χώρου.

Ταξινομήσεις καθαρού χώρου

Οι καθαροί χώροι ταξινομούνται ανάλογα με το πόσο καθαρός είναι ο αέρας. Στο ομοσπονδιακό πρότυπο 209 (A έως D) των ΗΠΑ, μετράται ο αριθμός των σωματιδίων ίσων και μεγαλύτερων από 0,5 μm σε ένα κυβικό πόδι αέρα και η μέτρηση αυτή χρησιμοποιείται για την ταξινόμηση του καθαρού χώρου. Αυτή η μετρική ονοματολογία γίνεται επίσης αποδεκτή στην πιο πρόσφατη έκδοση 209E του προτύπου. Το οµοσπονδιακό πρότυπο 209E χρησιµοποιείται στο εσωτερικό της χώρας. Το νεότερο πρότυπο είναι το TC 209 του Διεθνούς Οργανισμού Τυποποίησης. Και τα δύο πρότυπα ταξινομούν ένα καθαρό δωμάτιο με βάση τον αριθμό των σωματιδίων που βρίσκονται στον αέρα του εργαστηρίου. Τα πρότυπα ταξινόμησης καθαρών χώρων FS 209E και ISO 14644-1 απαιτούν συγκεκριμένες μετρήσεις του αριθμού των σωματιδίων και υπολογισμούς για την ταξινόμηση του επιπέδου καθαριότητας ενός καθαρού χώρου ή μιας καθαρής περιοχής. Στο Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποιείται το βρετανικό πρότυπο 5295 για την ταξινόμηση των καθαρών χώρων. Το πρότυπο αυτό πρόκειται να αντικατασταθεί από το BS EN ISO 14644-1.

Οι καθαροί χώροι ταξινομούνται ανάλογα με τον αριθμό και το μέγεθος των σωματιδίων που επιτρέπονται ανά όγκο αέρα. Μεγάλοι αριθμοί όπως "class 100" ή "class 1000" αναφέρονται στο FED_STD-209E και υποδηλώνουν τον αριθμό των σωματιδίων μεγέθους 0,5 μm ή μεγαλύτερου που επιτρέπονται ανά κυβικό πόδι αέρα. Το πρότυπο επιτρέπει επίσης την παρεμβολή, οπότε είναι δυνατόν να περιγραφεί π.χ. "κλάση 2000".

Οι μικροί αριθμοί αναφέρονται στα πρότυπα ISO 14644-1, τα οποία καθορίζουν τον δεκαδικό λογάριθμο του αριθμού των σωματιδίων 0,1 μm ή μεγαλύτερων που επιτρέπονται ανά κυβικό μέτρο αέρα. Έτσι, για παράδειγμα, ένα καθαρό δωμάτιο κατηγορίας 5 κατά ISO έχει το πολύ 105 = 100.000 σωματίδια ανά κυβικό μέτρο.

Τόσο το FS 209E όσο και το ISO 14644-1 υποθέτουν σχέσεις log-log μεταξύ του μεγέθους των σωματιδίων και της συγκέντρωσης των σωματιδίων. Για το λόγο αυτό, δεν υπάρχει μηδενική συγκέντρωση σωματιδίων. Ο συνήθης αέρας δωματίου είναι περίπου κλάσης 1.000.000 ή ISO 9.

Πρότυπα καθαρού χώρου ISO 14644-1

BS 5295 Πρότυπα καθαρού χώρου