Чистая комната, обычно используемая в производстве или научных исследованиях, представляет собой контролируемую среду с низким уровнем загрязняющих веществ, таких как пыль, микробы в воздухе, аэрозольные частицы и химические пары. Точнее, в чистой комнате уровень загрязнения контролируется количеством частиц на кубический метр при заданном размере частиц. В типичном городском воздухе содержится 35 000 000 частиц на кубический метр диаметром 0,5 микрона и более, что соответствует чистой комнате стандарта ISO 9, которая находится на самом низком уровне стандартов для чистых помещений.
Обзор чистых помещений
Чистые помещения используются практически во всех отраслях промышленности, где мелкие частицы могут негативно влиять на производственный процесс. Они различаются по размеру и сложности и широко применяются в таких отраслях, как производство полупроводников, фармацевтика, биотехнологии, производство медицинских изделий и медико-биологические науки, а также в критически важных производственных процессах, распространенных в аэрокосмической, оптической, военной промышленности и Министерстве энергетики.
Чистое помещение — это любое замкнутое пространство, где приняты меры для снижения загрязнения твердыми частицами и контроля других параметров окружающей среды, таких как температура, влажность и давление. Ключевым компонентом является высокоэффективный фильтр HEPA (High Efficiency Particulate Air), используемый для улавливания частиц размером 0,3 микрона и более. Весь воздух, подаваемый в чистое помещение, проходит через фильтры HEPA, а в некоторых случаях, когда необходимы строгие требования к чистоте, используются фильтры ULPA (Ultra Low Particulate Air).
Персонал, отобранный для работы в чистых помещениях, проходит обширное обучение теории контроля загрязнений. Они входят и выходят из чистого помещения через шлюзы, воздушные душевые и/или раздевалки, и должны носить специальную одежду, предназначенную для улавливания загрязняющих веществ, которые естественным образом образуются на коже и в организме.
В зависимости от классификации или назначения помещения, униформа персонала может быть как ограниченной и состоять из лабораторных халатов и сеток для волос, так и включать в себя многослойные защитные костюмы с автономными дыхательными аппаратами.
Одежда для чистых помещений используется для предотвращения выделения веществ с тела человека и загрязнения окружающей среды. Сама одежда для чистых помещений не должна выделять частицы или волокна, чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды персоналом. Такое загрязнение со стороны персонала может ухудшить характеристики продукции в полупроводниковой и фармацевтической промышленности, а также вызвать перекрестное заражение между медицинским персоналом и пациентами в здравоохранении, например.
Одежда для чистых помещений включает в себя сапоги, туфли, фартуки, накладки на бороду, шапочки-колпаки, комбинезоны, маски для лица, халаты/лабораторные халаты, защитные халаты, перчатки и напальчники, сетки для волос, капюшоны, рукава и бахилы. Тип используемой одежды для чистых помещений должен соответствовать спецификациям чистого помещения и продукта. Для чистых помещений низкого уровня чистоты может потребоваться только специальная обувь с идеально гладкой подошвой, которая не заносит пыль и грязь. Однако подошвы обуви не должны создавать опасность скольжения, поскольку безопасность всегда имеет приоритет. Для входа в чистое помещение обычно требуется защитный костюм. В чистых помещениях класса 10 000 могут использоваться простые халаты, головные уборы и бахилы. Для чистых помещений класса 10 требуется тщательная процедура надевания халата с комбинезоном на молнии, сапогами, перчатками и полным респиратором.
Принципы циркуляции воздуха в чистых помещениях
В чистых помещениях воздух, свободный от частиц, поддерживается за счет использования HEPA- или ULPA-фильтров, работающих по принципам ламинарного или турбулентного воздушного потока. Системы ламинарного, или однонаправленного, воздушного потока направляют отфильтрованный воздух вниз постоянным потоком. Системы ламинарного воздушного потока обычно используются по всей поверхности потолка для поддержания постоянного однонаправленного потока. Критерии ламинарного потока обычно указываются в портативных рабочих станциях (вытяжных шкафах) и являются обязательными для чистых помещений, классифицированных по стандартам ISO-1–ISO-4.
Правильное проектирование чистых помещений включает в себя всю систему распределения воздуха, в том числе обеспечение надлежащего возврата воздуха на выходе. В помещениях с вертикальным потоком это означает использование воздухозаборников, расположенных низко у стен по периметру зоны. В помещениях с горизонтальным потоком это требует использования воздухозаборников на выходе из технологического процесса. Использование воздухозаборников, установленных на потолке, противоречит принципам правильного проектирования систем чистых помещений.
Классификация чистых помещений
Чистые помещения классифицируются по степени чистоты воздуха. В федеральном стандарте США 209 (от A до D) количество частиц размером 0,5 мкм и более измеряется в одном кубическом футе воздуха, и это значение используется для классификации чистого помещения. Эта метрическая номенклатура также принята в последней версии стандарта 209E. Федеральный стандарт 209E используется внутри страны. Более новый стандарт — TC 209 Международной организации по стандартизации. Оба стандарта классифицируют чистое помещение по количеству частиц, обнаруженных в воздухе лаборатории. Стандарты классификации чистых помещений FS 209E и ISO 14644-1 требуют проведения конкретных измерений и расчетов количества частиц для классификации уровня чистоты чистого помещения или чистой зоны. В Великобритании для классификации чистых помещений используется британский стандарт 5295. Этот стандарт вскоре будет заменен стандартом BS EN ISO 14644-1.
Чистые помещения классифицируются в соответствии с допустимым количеством и размером частиц на единицу объема воздуха. Большие числа, такие как «класс 100» или «класс 1000», относятся к стандарту FED_STD-209E и обозначают допустимое количество частиц размером 0,5 мкм или более на кубический фут воздуха. Стандарт также допускает интерполяцию, поэтому можно описать, например, «класс 2000».
Маленькие числа относятся к стандартам ISO 14644-1, которые определяют десятичный логарифм количества частиц размером 0,1 мкм или более, допустимого на кубический метр воздуха. Так, например, в чистой комнате класса ISO 5 допускается не более 10⁵ = 100 000 частиц на м³.
В стандартах FS 209E и ISO 14644-1 предполагается логарифмическая зависимость между размером частиц и их концентрацией. По этой причине нулевой концентрации частиц не существует. Обычный воздух в помещении относится примерно к классу 1 000 000 или ISO 9.
Стандарты чистых помещений ISO 14644-1
| Сорт | Максимальное количество частиц/м3 | Эквивалент стандарта FED STD 209E | |||||
| >=0,1 мкм | >=0,2 мкм | >=0,3 мкм | >=0,5 мкм | >=1 мкм | >=5 мкм | ||
| ISO 1 | 10 | 2 | |||||
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | |||
| ISO 3 | 1000 | 237 | 102 | 35 | 8 | Класс 1 | |
| ISO 4 | 10 000 | 2370 | 1020 | 352 | 83 | Класс 10 | |
| ISO 5 | 100,000 | 23,700 | 10 200 | 3520 | 832 | 29 | Класс 100 |
| ISO 6 | 1 000 000 | 237,000 | 102,000 | 35 200 | 8320 | 293 | Класс 1000 |
| ISO 7 | 352,000 | 83,200 | 2930 | Класс 10 000 | |||
| ISO 8 | 3 520 000 | 832,000 | 29 300 | Класс 100 000 | |||
| ISO 9 | 35 200 000 | 8 320 000 | 293,000 | Комнатный воздух | |||
Дата публикации: 29 марта 2023 г.