طراحی اتاق تمیز | از صفر تا صد

اتاق تمیز محیطی با آلایش کنترل شده ذرات معلق در فضا است که در هر متر مکعب آن، تعداد معینی ذره موجود است. این محیط‌ها برای تولید محصولات و انجام فعالیت‌هایی که به دقت و کیفیت بالا نیاز دارند، استفاده می‌شوند. اتاق‌های تمیز در صنایع مختلف مانند داروسازی، صنایع غذایی، الکترونیک و هوافضا کاربرد دارند. طراحی، خرید و راه‌اندازی اتاق تمیز فرآیندی پیچیده و چندوجهی است که نیاز به دانش و تجربه کافی دارد. این فرآیند شامل مراحل مختلفی مانند تعیین نیازها، طراحی اتاق تمیز، خرید و نصب تجهیزات اتاق تمیز و راه‌اندازی اتاق تمیز است. در این مقاله، به بررسی مراحل طراحی، خرید و راه‌اندازی اتاق تمیز خواهیم پرداخت.

اتاق تمیز چیست؟

ممکن است بلافاصله فکر کنید که اتاق تمیز صرفا اتاقی مرتب و عاری از گرد و غبار است. اما، اصطلاح «اتاق تمیز» در دنیای امروز معنای خاصی دارد و براساس استاندارد ISO 14644-1 به صورت زیر تعریف می شود:

اتاقی که در آن غلظت ذرات معلق در هوا کنترل شده و به گونه‌ای ساخته و استفاده می‌شود که ورود، تولید و حفظ ذرات در داخل اتاق به حداقل برسد. دیگر پارامترهای مرتبط مانند دما، رطوبت و فشار نیز در صورت نیاز باید کنترل شوند. بنابراین اتاق تمیز فضایی است که در آن ورود، تولید و حفظ ذرات به حداقل می‌رسد. این امر عمدتا از طریق دو روش انجام می‌شود:

1-تهویه با حجم عظیمی از هوای فیلتر شده

هوای ورودی به اتاق تمیز از فیلترهای بسیار قوی عبور می‌کند تا ذرات و باکتری‌های انتشار یافته از پرسنل و تجهیزات را رقیق و حذف کند. این هوا همچنین اتاق را تحت فشار قرار می‌دهد تا از ورود هوای آلوده به داخل جلوگیری شود.

2-استفاده از مواد و تجهیزات مناسب

اتاق تمیز با مصالحی ساخته می‌شود که تولید ذره نداشته باشند و به راحتی تمیز شوند. پرسنل این اتاق‌ها نیز از لباس‌های مخصوصی استفاده می‌کنند که تا حد زیادی از انتشار ذرات و میکروارگانیسم های بدن آنها جلوگیری می‌کند.
علاوه بر کنترل ذرات، اتاق های تمیز امکان کنترل دما، رطوبت، صدا، نور و لرزش را فراهم می آورند. با این حال، این پارامترها ویژگی منحصر به فرد اتاق تمیز نیستند. همین ویژگی‌ها طراحی اتاق تمیز را به یک کار تخصصی و ویژه تبدیل کرده است.

انواع اتاق‌های تمیز

انواع اتاق تمیز بر اساس فناوری و روش‌های تهویه، به دو دسته‌ي زیر تقسیم می‌شوند:

اتاق‌های تمیز با تهویه آشفته (Turbulently Ventilated) :

این نوع اتاق‌ها، با نام «غیر جهت‌دار» نیز شناخته می‌شوند و جریان هوای آن‌ها به صورت تصادفی در اتاق پخش می‌شود. در این نوع اتاق‌ها، تعویض هوا معمولا حداقل ۲۰ بار در ساعت یا بیشتر انجام می‌شود که بسیار بیشتر از تعویض هوا در اتاق‌های معمولی مانند ادارات است. همچنین در این سبک اتاق تمیز، آلودگی ایجاد شده توسط افراد و ماشین آلات با هوای ورودی مخلوط و رقیق می‌شود.

اتاق‌های تمیز با جریان هوا تک‌جهته (Unidirectional Flow) :

این نوع اتاق‌ها که در ابتدا با نام «جریان آرام» (Laminar Flow)شناخته می‌شدند، از حجم هوای بسیار بیشتری نسبت به نوع آشفته استفاده می‌کنند و تمیزی بسیار بالاتری ارائه می‌دهند. در اصول اولیه یک اتاق با جریان هوا تک جهته، فیلترهای با راندمان بالا در سراسر سقف یا در برخی سیستم‌های دیوارها نصب شده و هوای تمیز را تامین می‌کنند.

این هوا با سرعت حدود 0.45 متر بر ثانیه (90 فوت بر دقیقه) به صورت تک جهته در سراسر اتاق حرکت می‌کند و از طریق کف، آلاینده‌های هوا را از اتاق خارج می‌کند. این، سیستم هوای بسیار بیشتری نسبت به اتاق تمیز با تهویه آشفته استفاده می‌کند، اما به دلیل حرکت جهت‌دار هوا، انتشار آلودگی در اتاق را به حداقل می‌رساند و آن را از طریق کف به بیرون هدایت می‌کند.

با وجود تفاوت روش تهویه، هر دو نوع اتاق تمیز، یعنی آشفته و تک‌جهته، می‌توانند از دستگاه‌های هوای تمیز مانند میزهای unidirectional یا محفظه‌های ایزوله استفاده کنند. این دستگاه‌ها به‌صورت موضعی هوای فیلتر شده و شرایط هوای بهبود یافته را در مناطقی ارائه می‌دهند که محصول ممکن است در معرض آلودگی قرار گیرد، مانند ناحیه‌ای که محصول برای باز شدن در برابر آلودگی آماده می‌شود.

فناوری اتاق تمیز

فناوری اتاق تمیز را می‌توان به چهار حوزه اصلی تقسیم کرد. این حوزه‌ها می‌توانند موازی با نحوه استفاده از فناوری باشند، چرا که کاربر اتاق تمیز از تصمیم‌گیری اولیه برای خرید اتاق تا راه‌اندازی آن، این مراحل را طی می‌کند. این مراحل عبارتند از:

طراحی اتاق تمیز و ساخت آن

طراحی و ساخت اتاق تمیز اولین قدم حیاتی و نیازمند در نظر گرفتن موارد زیر است:

• استانداردهای طراحی: انتخاب استانداردهای طراحی مناسب مانند ISO 14644 برای اطمینان از سازگاری با الزامات تمیزی.
• چیدمان و مصالح: طراحی نقشه اتاق با در نظر گرفتن جریان هوا، دسترسی و استفاده کارآمد از فضا. انتخاب مصالح با قابلیت تمیزکاری آسان و تولید حداقل ذرات.
• تأمین خدمات: برنامه‌ریزی برای تأمین آب و گازهای پاک، برق، روشنایی، سیستم تهویه و کنترل دما و رطوبت به صورت ایمن و مطابق با استانداردهای اتاق تمیز.

در این مرحله از طراحی اتاق تمیز و ساخت آن، کاربر باید استانداردهای طراحی مورد استفاده، طرح کلی و چیدمان اتاق و همچنین مصالح ساختمانی مناسب را انتخاب کند. علاوه بر این، نحوه تامین خدمات مانند تهویه، برق و روشنایی به اتاق تمیز نیز باید در نظر گرفته شود.

تست و نظارت اتاق تمیز

پس از ساخت، عملکرد اتاق تمیز باید ارزیابی شود:

• تست اولیه: تأیید عملکرد سیستم‌های تهویه، فشار، فیلتراسیون و سطح تمیزی مطابق با استانداردهای طراحی.
• نظارت مستمر: پایش منظم پارامترهای محیطی مانند غلظت ذرات، دما، رطوبت و فشار برای حفظ تمیزی و کیفیت هوا.

پس از نصب و راه اندازی اتاق تمیز، باید عملکرد آن بر اساس استانداردهای طراحی تعیین شده، مورد آزمایش قرار گیرد. همچنین، نظارت مستمر بر اتاق در طول عمر آن ضروری است تا اطمینان حاصل شود که همچنان به دستیابی به استانداردهای مورد نیاز ادامه می‌دهد.

بهره‌برداری و کنترل آلودگی

اطمینان از عدم آلودگی محصولات در طول تولید، کلیدی است:

• ورود افراد و مواد: کنترل دقیق ورود پرسنل و مواد اولیه به اتاق تمیز برای جلوگیری از انتشار ذرات.
• برنامه‌ریزی ورود: تعیین مسیرهای ورودی و خروجی مجزا و استفاده از حفاظ‌هایی مانند داکت‌های هوا برای حفاظت از ورود آلودگی.
• انضباط اتاق تمیز: آموزش و اجرای دقیق پروتکل‌های بهداشتی مانند پوشیدن لباس‌های مخصوص (دستکش، ماسک، روپوش و غیره) و رفتارهای مرتبط با تمیزی.
• تمیزکاری و ضدعفونی: برنامه‌ریزی منظم برای تمیز کردن و ضدعفونی سطوح، ابزار و تجهیزات برای حفظ تمیزی مستمر.

سرانجام پس از طراحی اتاق تمیز و راه‌اندازی و تست آن، بهره برداری صحیح از اتاق تمیز برای جلوگیری از آلودگی محصولات ساخته شده، اهمیت زیادی دارد. این مرحله شامل کنترل ورود افراد و مواد به اتاق، انتخاب لباس مناسب، رعایت قوانین و انضباط اتاق تمیز و همچنین تمیز کردن صحیح اتاق است.
این چهار بخش کلیدی فناوری اتاق تمیز را تشکیل می‌دهند. با درک و اجرای اصولی هر بخش، کاربران می‌توانند از عملکرد صحیح و مؤثر اتاق تمیز برای تولید محصولات با کیفیت بالا اطمینان حاصل کنند.

تجهیزات ضروری در اتاق تمیز

تجهیزات ضروری مورد نیاز در طراحی اتاق تمیز و ساخت و استفاده از آن، به طور کلی به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• تجهیزات ساختاری، که شامل اجزای اصلی اتاق تمیز مانند دیوارها، سقف، کف و پنجره‌ها می‌شود. این تجهیزات باید از موادی ساخته شوند که کمترین ذرات را تولید کنند و به راحتی تمیز شوند.
• تجهیزات کنترلی، که شامل سیستم‌های تهویه مطبوع، سیستم‌های تصفیه هوا، سیستم‌های کنترل دما و رطوبت، و سیستم‌های هشدار و کنترل آلودگی می‌شود. این تجهیزات برای کنترل میزان ذرات معلق در هوا، دما، رطوبت و سایر پارامترهای محیطی اتاق تمیز استفاده می‌شوند.
  در ادامه به برخی از تجهیزات مهم اتاق تمیز اشاره می‌کنیم:
• سیستم‌های تهویه مطبوع، که وظیفه تأمین هوای تمیز و فیلتر شده را برای اتاق تمیز بر عهده دارند. این سیستم‌ها باید دارای فیلترهایی با کارایی بالا باشند تا ذرات معلق در هوا را به حداقل برسانند.
• سیستم‌های تصفیه هوا، که وظیفه حذف ذرات معلق در هوا را از اتاق تمیز بر عهده دارند. این سیستم‌ها معمولا از فیلترهای HEPA یا ULPA استفاده می‌کنند.
• سیستم‌های کنترل دما و رطوبت، که وظیفه کنترل دما و رطوبت اتاق تمیز را بر عهده دارند. این سیستم‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که از ایجاد نوسانات شدید در دما و رطوبت محیط جلوگیری کنند.
• سیستم‌های هشدار و کنترل آلودگی، که وظیفه نظارت بر میزان ذرات معلق در هوا و سایر پارامترهای محیطی اتاق تمیز را بر عهده دارند. این سیستم‌ها در صورت بروز هرگونه مشکل، هشدار لازم را صادر می‌کنند.

علاوه بر این تجهیزات، تجهیزات دیگری نیز در طراحی اتاق‌ تمیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات بسته به کاربرد اتاق تمیز متفاوت هستند. به عنوان مثال، در اتاق‌های تمیز داروسازی، تجهیزاتی مانند هود لامینار، اتاقک توزین و سیستم‌های کنترل میکروب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اتاق‌های تمیز الکترونیک، تجهیزاتی مانند میزهای کار ضد استاتیک، تجهیزات لحیم کاری و مونتاژ باید وجود داشته باشند.

ضرورت وجود اتاق های تمیز

اتاق تمیز مفهومی مدرن است. اگرچه ریشه‌های طراحی اتاق‌ تمیز و مدیریت آن‌ها به بیش از ۱۰۰ سال پیش و تلاش برای کنترل عفونت در بیمارستان‌ها برمی‌گردد، اما نیاز به محیطی تمیز برای تولیدات صنعتی یکی از الزامات جامعه مدرن امروزی است.

طراحی اتاق تمیز و استفاده از آن امروزه یک ضرورت هستند، زیرا افراد، ماشین آلات تولید و ساختار ساختمان خود منشا آلودگی محسوب می‌شوند. افراد و ماشین آلات میلیون‌ها ذره آلاینده تولید می‌کنند و مصالح ساختمانی معمولی به راحتی خرد و تجزیه می‌شوند. یک اتاق تمیز این پراکندگی را کنترل می‌کند و امکان کار و فعالیت (تولید، تحقیق، پژوهش، آزمایش و …) در محیطی تمیز را فراهم می‌آورد.

کاربردهای اتاق های تمیز متنوع است. جدول زیر  نمونه‌ای از محصولاتی را نشان می‌دهد که اکنون در اتاق‌های تمیز ساخته می‌شوند.

اهمیت اتاق‌های تمیز در صنایع مختلف

همانطور که در جدول بالا  مشاهده شد، کاربردهای اتاق‌های تمیز را می توان به دو دسته تقسیم کرد:

۱. صنایعی که در آنها ذرات گرد و غبار مشکل‌ساز هستند

در بخش بالایی جدول، صنایعی قرار دارند که در آنها ذرات گرد و غبار، حتی در اندازه‌های بسیار کوچک (زیر میکرومتر)، می‌توانند عملکرد محصول را مختل کنند یا عمر مفید آن را کاهش دهند.

مهم‌ترین کاربر اتاق‌های تمیز در این دسته، صنعت ساخت نیمه هادی است که پردازنده‌های مورد استفاده در کامپیوترها، خودروها و سایر دستگاه‌ها را تولید می‌کند. وجود چنین ذراتی می‌تواند باعث اتصال کوتاه الکتریکی و از بین رفتن نیمه هادی شود. برای به حداقل رساندن مشکلات آلودگی، نیمه هادی‌ها در اتاق‌های تمیز با استانداردهای بسیار بالایی از تمیزی تولید می‌شوند.

۲. صنایعی که نیاز به عدم وجود میکروارگانیسم‌ها دارند

بخش پایینی جدول، تولیدکنندگانی را نشان می‌دهد که به عدم وجود میکروارگانیسم‌ها نیاز دارند، زیرا رشد آنها در یک محصول (یا در بدن بیمار) می‌تواند منجر به عفونت انسانی شود.

صنعت مراقبت‌های بهداشتی یکی از کاربرد های اصلی اتاق‌های تمیز است، زیرا میکروارگانیسم‌ها یا آلودگی نباید از طریق محصولاتشان به بیماران تزریق یا منتقل شود. اتاق‌های عمل بیمارستان نیز از فناوری اتاق‌های تمیز برای به حداقل رساندن عفونت زخم استفاده می‌کنند.

همانطور که از جدول پیداست، بسیاری از نمونه‌های ذکر شده، نوآوری‌های اخیر هستند و به طور قطع این لیست در آینده با تقاضای قابل توجه و رو به رشدی که برای طراحی اتاق‌ تمیز وجود دارد، گسترش خواهد یافت.

دستگاه‌های هوای تمیز

دستگاه‌های هوای تمیز، که به عنوان سیستم‌های تهویه مطبوع اتاق تمیز نیز شناخته می‌شوند، وظیفه تامین هوای تمیز و فیلتر شده را برای اتاق تمیز بر عهده دارند و مهمترین اجزا در طراحی اتاق تمیزند. این سیستم‌ها باید دارای فیلترهای با کارایی بالا باشند تا ذرات معلق در هوا را به حداقل برسانند.

انواع دستگاه‌های هوای تمیز

دستگاه‌های هوای تمیز بر اساس نوع فیلتر مورد استفاده، به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

• دستگاه‌های هوای تمیز با فیلتر  HEPAکه از فیلترهای HEPA برای حذف ذرات معلق در هوا استفاده می‌کنند. فیلترهای HEPA می‌توانند ذرات معلق در هوا با قطر0.3 میکرومتر را به طور موثر حذف کنند.
• دستگاه‌های هوای تمیز با فیلتر  ULPAکه از فیلترهای ULPA برای حذف ذرات معلق در هوا استفاده می‌کنند. فیلترهای ULPA می‌توانند ذرات معلق در هوا با قطر 0.1 میکرومتر را به طور موثر حذف کنند.

عوامل موثر در انتخاب دستگاه‌های هوای تمیز

در انتخاب دستگاه‌های هوای تمیز باید به عوامل مختلفی مانند موارد زیر توجه کرد:

• کلاس اتاق تمیز، که میزان ذرات معلق در هوا را در اتاق تمیز تعیین می‌کند.
• کاربرد اتاق تمیز، که نوع ذراتی که باید حذف شوند را تعیین می‌کند.
• اندازه اتاق تمیز، که ظرفیت سیستم تهویه مطبوع را تعیین می‌کند.
• بودجه مورد نظر

مزایای استفاده از دستگاه‌های هوای تمیز

استفاده از دستگاه‌های هوای تمیز مزایای زیر را دارد:

• کنترل میزان ذرات معلق در هوا که برای حفظ کیفیت محصولات و تجهیزات حساس به آلودگی ضروری است.
• ایجاد محیطی ایمن برای کارکنان که از آنها در برابر بیماری‌های ناشی از آلودگی محافظت می‌کند.
• کاهش هزینه‌های تولید که با کاهش ضایعات و افزایش بهره‌وری حاصل می‌شود.

برخی از تجهیزات مرتبط با دستگاه‌های هوای تمیز

علاوه بر دستگاه‌های هوای تمیز، تجهیزات دیگری نیز در طراحی اتاق‌ تمیز مورد استفاده قرار می‌گیرند که به بهبود عملکرد دستگاه‌های هوای تمیز کمک می‌کنند. این تجهیزات عبارتند از:

• فیلترهای پیش‌تصفیه، که ذرات بزرگ را از هوا حذف می‌کنند و از آسیب رسیدن به فیلترهای اصلی جلوگیری می‌کنند.
• کانال‌های هوا، که هوای تازه را به اتاق تمیز و هوای آلوده را از اتاق تمیز خارج می‌کنند.
• دمپرها، که جریان هوا را در سیستم تهویه مطبوع کنترل می‌کنند.
• سنسورها، که میزان ذرات معلق در هوا و سایر پارامترهای محیطی را اندازه‌گیری می‌کنند.

نگهداری و تعمیر دستگاه‌های هوای تمیز

برای اطمینان از عملکرد صحیح دستگاه‌های هوای تمیز، باید به طور منظم آنها را نگهداری و تعمیر کرد. این نگهداری و تعمیر شامل موارد زیر می‌شود:

• تعویض کردن فیلترها، که باید به طور منظم انجام شود تا از عملکرد صحیح فیلترها اطمینان حاصل شود.
• بازرسی و تعمیر کانال‌های هوا، که باید به طور دوره‌ای انجام شود تا از نشت هوا و ایجاد آلودگی در اتاق تمیز جلوگیری شود.
• تعمیر و تعویض قطعات فرسوده، که باید در صورت نیاز انجام شود تا از عملکرد صحیح دستگاه‌های هوای تمیز اطمینان حاصل شود.

دستگاه‌های هوای تمیز نقش مهمی در طراحی اتاق‌ تمیز و کاربرد آن ایفا می‌کنند. این دستگاه‌ها با تأمین هوای تمیز و فیلتر شده، از آلودگی محصولات و تجهیزات حساس به آلودگی جلوگیری می‌کنند. همچنین، با ایجاد محیطی ایمن برای کارکنان، از آنها در برابر بیماری‌های ناشی از آلودگی محافظت می‌کنند.

سخن پایانی

فرآیند طراحی اتاق تمیز، خرید و راه‌اندازی آن مراحل متعدد و پیچیده‌ای مانند تعیین نیازهای آن کلاس، کاربرد و اندازه اتاق تمیز، تامین تجهیزاتی مانند سیستم‌های تهویه مطبوع، سیستم‌های تصفیه هوا، سیستم‌های کنترل دما و رطوبت، سیستم‌های هشدار و کنترل آلودگی، نصب و تست تجهیزات، آموزش کاربران و پشتیبانی‌های لازم را شامل می‌شود. این مراحل و دقت و ظرافت موجود در این کار را مجموعه اتاق تمیز فراز کاویان به بهترین شکل برای شما اجرا خواهد کرد.