Temiz Oda Aydınlatmasını Anlamak

Temel Bilgiler
Temeller göz önüne alındığında, aydınlatma sistemlerinin amacı görünürlük sağlamaktır. İlk maliyetler, enerji ve bakım maliyetleri gibi konular tipik olarak çoğu tesiste aydınlatma tasarımı kararlarına katkıda bulunur, ancak bir temiz oda tesisi için aydınlatma armatürlerinin maliyeti tipik olarak toplam bütçenin yüzde 1'inden daha azını temsil eder. Aydınlatmayla ilişkili enerji maliyetleri, temiz oda HVAC ve proses ekipmanı güç taleplerine kıyasla genellikle minimum düzeydedir. Temiz oda aydınlatmasında odak noktası, uygun aydınlatma, hava besleme sistemleri ile koordinasyon ve alanda bulunan benzersiz ortamlar ve süreçler için kontaminasyonun azaltılması haline gelir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde aydınlatma parlaklığı birimi, fit kare başına 1 lümene eşit olan foot-candle'dır. Lümenler, kaynağın ışık çıkışını (ışık akısı) tanımlamak için kullanılır. Temiz odalarda gerekli olan ayak mili seviyesi, hassasiyet talepleri veya dikkat gerektiren nesnenin aşırı küçük boyutu nedeniyle tarihsel olarak yüksek olmuştur. Aydınlatma seviyeleri, temiz oda içindeki farklı işlem alanlarına bağlı olarak değişir. Mühendisin veya aydınlatma tasarımcısının, gerçekleştirilecek görevin türünü ve istenen aydınlatma seviyelerini belirlemek için temiz odadaki her bir işlem alanını gözden geçirmesi önerilir.

Çoğu temiz odanın yüzeyleri oldukça yansıtıcı olma eğilimindedir. Tavan, duvar ve döşemelerin çoğu veya tamamı emaye benzeri yüzeylere sahip parlak beyazdır. Ancak, kullanıcı ortamını iyileştirmek için duvar ve döşeme malzemesi renk seçenekleri yeniden gözden geçirilmektedir.

Hava besleme sistemi, aydınlatma yerleşimini ve aralığını daha da karmaşık hale getirir. Daha kısıtlayıcı temiz oda sınıflarında, tavanın çoğu veya tamamı, gömme aydınlatma armatürleri için yer kalmayan hava besleme filtre panellerinden oluşur; ancak, özenli bir tasarım süreci, temiz odadaki görevlerin yerine getirilmesini desteklemek için optimum görsel konfor ve verimlilik sağlamalıdır. Göreceğimiz gibi, çoğu floresan lamba kullanan çeşitli aydınlatma çözümleri vardır.

Aydınlatma sistemleri bir dizi farklı lamba türü kullanabilir. Akkor, yüksek yoğunluklu deşarj ve floresan lambalar en yaygın olarak konutlarda, ticari ve endüstriyel tesislerde kullanılır. Floresan lambalar enerji verimliliği, az bakım gerektirmeleri ve uzun ömürlü olmaları nedeniyle neredeyse her zaman temiz oda ortamlarında kullanılır.

Floresan lambalarda dikkate alınması gereken temel özellikler renk sıcaklığı, renksel geriverim indeksi (CRI) ve lümen çıkışıdır. Renk sıcaklığı, odadaki yolcuların ışık kaynağını nasıl algılayacağını tanımlar. Renk sıcaklığı Kelvin derecesiyle ölçülür ve 9000K'dan (mavi görünür) 1500K'ya (turuncu-kırmızı görünür) kadar değişir. Tipik olarak, lambalar soğuk olarak tanımlanan 4000K ile sıcak olarak tanımlanan 3100K arasında belirtilir. Sıcaklıkları 3500K civarında olan lambalar "nötr" olarak kabul edilir ve genellikle temiz odalarda belirtilir.

Renksel geriverim, bir ışık kaynağının renkli nesnelerin görünümü üzerindeki etkisini tanımlar. CRI ölçeği 0 ila 100 arasında değişir ve çoğu lamba 60 ila 90 CRI arasında mevcuttur. Genel olarak, daha yüksek CRI'larda, nesnelerin renk görünümü oda içinde daha doğru olacaktır. CRI değeri 85 olan lambalar genellikle temiz odalar için belirlenir.

Lümen değerleri kullanılan lambalara bağlı olarak değişebilir. Daha yüksek başlangıç lümenine sahip lambaların seçilmesi, istenen ayak mili seviyesine ulaşmak için gereken armatür sayısını azaltacaktır. Bununla birlikte, aydınlatma armatürlerinin sayısı ve aralıkları, alan boyunca eşit bir aydınlatma seviyesi üretmek için gözden geçirilmelidir.

Floresan lambalar ultraviyole (UV) spektrumunda bir miktar enerji üretir ve bu da belirli temiz oda süreçleri için zararlı olabilir. UV filtreleme, lambaları örtmek için lens kalkanı veya tüplerle gerçekleştirilebilir. Ancak bu koruma, görünür ışığı sarı renge dönüştürür ve bu da kullanıcılar için hoş bir durum değildir. Ekranlama, aydınlatma seviyelerini yalnızca yüzde 10 ila 20 oranında azaltabilirken, renk kayması nedeniyle algılanan aydınlatma seviyeleri daha az görünebilir.

İstenen görme keskinliğine ulaşmak için aydınlatma seviyelerinde bir artış gerekebilir. Bazı temiz oda uygulamalarında, bakterileri veya diğer biyolojik kirleticileri azaltmak için yüksek düzeyde UV üreten lambalar gerekebilir.

Balastlar, aydınlatma armatürlerinde lambalar için gerekli başlangıç voltajını ve çalışma akımını sağlamak için gereklidir. Balastlarda kullanılan iki temel teknoloji elektromanyetik ve elektroniktir.

Elektromanyetik balastlar lambaları çalıştırmak için reaktörler ve transformatörler kullanır ve uzun yıllar boyunca standart olmuştur. Daha iyi enerji verimliliği nedeniyle günümüzde elektronik balastlar daha yaygın olarak kullanılmaktadır; ancak elektronik balastlar elektrik güç sistemindeki sorunlara katkıda bulunabilecek harmonik akımlar üretir. Balastlar, ayrıntılı harmonik çalışmalar yapılmadığı sürece, toplam harmonik bozulma seviyeleri yüzde 10 veya daha az olacak şekilde belirlenmelidir.

Balast ve lambalar hem düşük hem de yüksek frekanslarda elektromanyetik alanlar üretebilir. Hem düşük hem de yüksek frekanslı elektromanyetik alanlar hassas ekipmanlarla etkileşime girebilir. Yüksek frekanslı alanlar normalde "RFI gürültüsü" olarak adlandırılır ve güç iletkenleri üzerinde iletilebilir ve uzaya yayılabilir. Güç iletkenlerine iletilen RFI, armatür üreticisi tarafından kurulan bir RFI filtresi ile engellenebilir veya saha kurulumu için bir elektrik dağıtıcısından satın alınabilir. Bu tür filtreler hem manyetik balastlar hem de enerji verimliliği daha yüksek olan elektronik balastlar için etkilidir. Lamba tarafından üretilen ve lens aracılığıyla uzaya yayılan RFI genellikle balast tarafından üretilenden daha düşük bir enerji seviyesindedir, ancak yine de rahatsız edici olabilir.

Düşük frekanslı manyetik alanlar da armatür tarafından temiz oda alanına yayılabilir ve hassas ekipmanla etkileşime girebilir. Düşük frekanslı alanlar genellikle miligauss (mg) birimleriyle ifade edilir ve kaynaktan uzaklığın karesi ile gücü azalır. Genel olarak, aydınlatma armatürü çıkışları iki fit veya daha fazla bir mesafede iki ila üç miligauss'un altında olacaktır.

Temiz oda kullanıcıları genellikle aydınlatma armatürlerinden kaynaklanan elektromanyetik parazitle ilgili endişelerini dile getirirler. Balastları uzaktan yerleştirme veya özel koruma sağlama talepleri, performans özelliklerine ve mevcut test verilerine dayanmalıdır. Mühendis, temiz oda proses ekipmanında parazite neden olabilecek frekans aralıkları ve alan gücü seviyeleri hakkında spesifikasyonlar talep etmelidir. Önerilen armatürler, satın alma veya kurulum öncesinde sahada el tipi ölçüm cihazlarıyla veya laboratuvar ortamında test edilebilir.

Ayak mumu gereksinimleri
Ayak mumu (fc) gereksinimleri, mekanik/elektrik odalarında 30 fc'den temiz odada 100 fc veya daha fazlasına kadar temiz oda tesislerinde değişiklik gösterir. Gıda denetimi ve derecelendirmesini içeren bazı temiz oda uygulamaları en az 150 ayak mumu gerektirir. Mühendis, alan içindeki her bir alanda uygun ayak mumu gereksinimlerini belirlemek için temiz oda personeliyle birlikte çalışmalıdır.

Federal Standart 209'un (şimdi 209E) B Revizyonu başlangıçta ana temiz oda alanlarında 100 fc için bir gereklilik içeriyordu. Uygulamada, 100 fc çoğu temiz oda uygulamasında aşırı ve göz konforu seviyelerine zarar verici olarak görülmüştür. Ayrıca, tavan alanının çoğu hava filtreleri için ayrıldığından, ISO Sınıf 4 (Sınıf 10) ve daha düşük temiz odalarda 100 fc elde etmek zor olabilir. 100 fc elde etme girişimleri, filtreler için mevcut temiz oda tavan alanını azaltacak ve genel enerji verimliliğini düşürecektir. Mevcut temiz odalar üzerinde yapılan incelemeler, 60 ila 80 fc aralığında yeterli aydınlatma seviyeleri olduğunu ortaya koymuştur. Bu aydınlatma seviyeleri, kullanıcı konforunu ve çoğu temiz oda sürecini karşılıyor gibi görünmektedir.

Temiz oda armatür tipleri
Temel temiz oda armatür tipleri gözyaşı damlası, gömme, yüzeye montaj ve entegre tavan ızgarasıdır. Armatür tipinin seçimi genellikle temiz oda sınıflandırmasına bağlıdır.

Gözyaşı damlası aydınlatma armatürleri, uzun yıllar boyunca temiz oda aydınlatmasında standart olmuştur. ISO Sınıf 4 (Fed-Std-209E Sınıf 10) veya daha iyi temiz odalarla uğraşırken, tavandaki mevcut alanın çoğu hava filtrelerine tahsis edilir. Geriye kalan tek yer doğrudan tavan ızgarasının kanallarının altıdır. Armatürün kendisi aerodinamik şekle sahip olacak şekilde veya gözyaşı damlası şeklinde tasarlanmıştır.

Bu tasarımın amacı, tavan hava beslemesinden odaya inen laminer hava akışının bozulmasını en aza indirmekti.

Genellikle gözyaşı damlası armatürleriyle ilişkili en büyük sorun, tavanın altı ila sekiz inç altına uzanarak temiz oda alanındaki etkili tavan boşluğunu azaltmalarıdır. Daha küçük çaplı lambalar kullanan ve tavanın yalnızca üç ila dört inç altına uzanan daha düşük profilli gözyaşı damlaları mevcuttur.

ISO Sınıf 5 (Sınıf 100) veya üzeri derecelendirmeye sahip temiz odalarda 234 veya 232 gömme armatürün yerleştirilmesi için tavanda yeterli boş alan olabilir. Gömme armatürler genellikle tavan ızgarası tarafından desteklenir ve hava geçirmez bir sızdırmazlık sağlamak için bir conta flanşı üzerine veya jel dolgulu bir kanal içine oturur. Temiz oda sınıflandırmasından bağımsız olarak gömme armatür muhafazaları için tam ve güvenilir sızdırmazlık gereklidir. Muhafazadaki mikroskobik bir açıklık bile, tavan ızgarasının üzerindeki hava kaynağından gelen partiküllerin armatür bakımı sırasında temiz odaya girmesine izin verecektir.

Gömme armatürler, bir alan hem filtreye hem de ışığa ihtiyaç duyduğunda HEPA hava filtreleriyle de birleştirilebilir. Bu armatür tipik olarak küçük, önceden üretilmiş temiz odalarda kullanılır. Armatürler, hem bir aydınlatma armatürü hem de bir hava dağıtım modülü olarak hizmet etmek için açık üstleri ve lens yerine akrilik bir panjur ile gömülüdür. Tüm tavan alanının hava besleme modülleriyle kaplanması gereken en kısıtlayıcı temiz oda sınıfında kullanılırlar.

Üst kısımlar genellikle standart 42 veya 48 inçlik filtreleri barındıracak şekilde tasarlanmıştır. HVAC yüklenicisi tarafından tedarik edilen ve monte edilen hava işleme botları ile HEPA filtreleri. Muhafaza tamamen mikroskobik açıklıklardan arındırılmış olmalıdır, aksi takdirde armatürün içinden geçen yüksek hızlı hava, kirleticileri plenumdan çekip temiz odaya iletecektir. Bu akış armatürleri tipik olarak her lambanın üzerinde metal şeritlere sahip olacaktır, bu da yapısal sağlamlık, güvenilir lamba başlatma, optimum lamba çıkışı ve hava akımı içinde lamba stabilitesi sağlar.

Yüzeye monte armatürler genellikle yalnızca sahaya özgü kısıtlamalar nedeniyle başka bir yapılandırma pratik olmadığında kullanılır. Genel olarak, yüzeye monte armatürler yalnızca ISO Sınıf 7 (Sınıf 10.000) veya üzeri temiz odalara veya temiz oda yardımcı kanallarına (gri alanlar) uygulanabilir. Şekilleri aerodinamik hale getirilemez ve hava akışında bir miktar türbülans kaçınılmazdır.

Tavandaki aydınlatma ve hava filtrelerinin çelişen alan taleplerini karşılamak için ve gözyaşı armatürlerine alternatif olarak, üreticiler ızgara kanallarına yerleştirilmiş entegre ışıklara sahip modüler tavan sistemleri geliştirmiştir. Bu sistemler kesintisiz laminer hava akışına izin vermekte, büyük ekipmanların içeri/dışarı taşınmasını zorlaştırabilecek asılı engellerden kaçınmakta ve 90fc'lik ayak mili seviyeleri sağlayabilmektedir. Tipik olarak bu tavanlar, her 2 fitte bir önceden kablolanmış aydınlatma armatürlerine sahip büyük monte edilmiş modüller halinde gelir. Bu tür bir tavan sistemi, aydınlatma armatürleri arasında gereken kablolama miktarını azaltabilir.

Fikstür yapısı
Kontaminasyon kontrolü, her temiz odanın birincil tasarım hedefidir. Temiz odaya girebilecek her türlü potansiyel kontaminasyon kaynağı kapsamlı bir şekilde değerlendirilmeli ve en aza indirilmelidir. Aydınlatma armatürleri kontaminasyon değerlendirmesine tabi tutulmalıdır. Ne yazık ki, belirli bir temiz oda sınıfı için armatürleri önceden nitelendirmek için belirlenmiş standartlar yoktur. Ulusal Sağlık Vakfı (NSF) gıda, ilaç, tıbbi veya diğer FDA uygulamalarında kullanılan malzemelerin listelenmesini ve test edilmesini sağlamaktadır. Bu uygulamalarda kullanılan armatürlerin NSF listeleme işaretini taşıması gerekir. Üreticiler genellikle iddialarını kanıtlayacak herhangi bir veri veya standart nitelik olmaksızın armatürleri temiz oda kullanımına uygun olarak tanıtırlar.

Temiz oda armatürlerinin malzemeleri ve yapı türleri büyük ölçüde değişiklik gösterir. Belirli temiz oda sınıflandırmaları için kabul edilmiş bir standart bulunmadığından, önerilen herhangi bir armatürü dikkatlice değerlendirmek mühendis veya aydınlatma tasarımcısına bağlıdır. Genel olarak, ISO Sınıf 5 (Sınıf 100) ila ISO Sınıf 3 (Sınıf 1) temiz odalarda kullanılan armatürlerin toz boya kaplı çelik, anodize alüminyum veya paslanmaz çelikten yapılması önerilir.

NFS/FDA uygulamalarında tipik olarak paslanmaz çelik gereklidir.

Buna ek olarak, armatürler lens ve çerçevelerin etrafında hava geçirmez contalara sahip olmalıdır. Conta malzemeleri gaz çıkışı ve temizlik solventlerine karşı direnç açısından yakından incelenmelidir. Genel armatür yapısı sağlam, sıkıca birleştirilmiş veya tüm alanlarda sızdırmaz hissedilmeli, hafifçe çizildiğinde pullanmamalı veya parçacıklar dökülmemeli ve dokunulduğunda pürüzsüz olmalıdır.

Gömme armatürler için kapı çerçeveleri genellikle çeşitli malzemeler, yapı detayları ve kapatma yöntemleriyle mevcuttur. Çerçeveler alüminyum, karbon çeliği veya paslanmaz çelikten olabilir ve tek parça halinde oluşturulabilir veya ekstrüde bileşenlerden monte edilebilir. Ekstrüde alüminyum kapılar, maliyet avantajı nedeniyle temiz oda süreci izin verdiğinde en sık belirtilir. Temiz oda faaliyeti, NSF/FDA veya hayvan araştırma kliniklerinde olduğu gibi sık sık yıkama gerektiriyorsa, genellikle tek parça paslanmaz çelik bir kapı belirtilir ve kapı kapatma işlemi havşa başlı vidalarla gerçekleştirilir.

Lens malzemesi genellikle akriliktir, ancak zaman zaman cam da kullanılmaktadır. Lens, pozitif sızdırmazlık ve temizlik kolaylığı için düz tarafı aşağı gelecek şekilde ters çevrilmelidir. Tek tip prizmatik yapı en yaygın olanıdır, ancak özel uygulamalar için simetrik/asimetrik ışık dağılımı sağlayan bir kombinasyon yapısı da mevcuttur. Lens, belirli görev aydınlatmasını desteklemek üzere genel aydınlatma için ışığı aşağı ve uzağa yansıtır.

Temiz odalar, aydınlatma sistemlerinin tasarlanması ve belirlenmesinde sayısız zorluklara yol açmaktadır. Temiz oda süreçlerinin görev açısından kritik doğası, aydınlatma armatürlerinin kapsamlı bir şekilde analiz edilmesini, belirlenmesini ve yerleştirilmesini gerektirir.