การวิเคราะห์แกนหลักของห้องสะอาด

การแนะนำ

ห้องสะอาดเป็นพื้นฐานของการควบคุมมลพิษ หากไม่มีห้องสะอาด ชิ้นส่วนที่ไวต่อมลพิษจะไม่สามารถผลิตได้จำนวนมาก ใน FED-STD-2 ห้องสะอาดหมายถึงห้องที่มีการกรองอากาศ การกระจายอากาศ การปรับปรุงประสิทธิภาพ วัสดุก่อสร้าง และอุปกรณ์ต่างๆ ซึ่งใช้ขั้นตอนการปฏิบัติงานเฉพาะเพื่อควบคุมความเข้มข้นของอนุภาคในอากาศให้ได้ระดับความสะอาดของอนุภาคที่เหมาะสม

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีในห้องคลีนรูม จำเป็นต้องไม่เพียงแต่ให้ความสำคัญกับการใช้มาตรการฟอกอากาศที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องอาศัยกระบวนการ การก่อสร้าง และความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องด้วย ไม่ใช่แค่การออกแบบที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงการก่อสร้างและการติดตั้งอย่างระมัดระวังตามข้อกำหนด รวมถึงการใช้งานห้องคลีนรูมอย่างถูกต้อง รวมถึงการบำรุงรักษาและการจัดการทางวิทยาศาสตร์ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีในห้องคลีนรูม มีงานวิจัยมากมายทั้งในและต่างประเทศที่นำมาเผยแพร่จากมุมมองที่แตกต่างกัน อันที่จริง การประสานงานระหว่างความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านต่างๆ เป็นเรื่องยาก และนักออกแบบก็ยากที่จะเข้าใจคุณภาพของการก่อสร้าง การติดตั้ง รวมถึงการใช้งานและการจัดการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านหลัง ในส่วนของมาตรการฟอกอากาศในห้องคลีนรูม นักออกแบบหรือแม้แต่ฝ่ายก่อสร้างจำนวนมากมักไม่ได้ให้ความสำคัญกับเงื่อนไขที่จำเป็นอย่างเพียงพอ ส่งผลให้ผลลัพธ์ที่ได้ไม่เป็นที่น่าพอใจ บทความนี้จะกล่าวถึงเงื่อนไขที่จำเป็นสี่ประการในการบรรลุข้อกำหนดด้านความสะอาดในมาตรการฟอกอากาศในห้องคลีนรูมอย่างคร่าวๆ

1. ความสะอาดของอากาศที่จ่าย

เพื่อให้แน่ใจว่าอากาศที่จ่ายมีความสะอาดตรงตามข้อกำหนด สิ่งสำคัญคือประสิทธิภาพและการติดตั้งตัวกรองขั้นสุดท้ายของระบบฟอกอากาศ

การเลือกตัวกรอง

แผ่นกรองขั้นสุดท้ายของระบบฟอกอากาศโดยทั่วไปจะใช้แผ่นกรอง HEPA หรือแผ่นกรองแบบซับเฮปา ตามมาตรฐานของประเทศเรา ประสิทธิภาพของแผ่นกรอง HEPA แบ่งออกเป็น 4 ระดับ ได้แก่ Class A ≥99.9%, Class B ≥99.9%, Class C ≥99.999%, Class D ≥99.999% (หรือที่เรียกว่าแผ่นกรอง Ultra-Hepa) และแผ่นกรองแบบซับเฮปา (สำหรับอนุภาคขนาด ≥0.5 ไมโครเมตร) 95-99.9% ยิ่งมีประสิทธิภาพสูงเท่าไหร่ ราคาแผ่นกรองก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ดังนั้น การเลือกใช้แผ่นกรองจึงไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงความสะอาดของอากาศที่จ่ายไปเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจด้วย

จากมุมมองของข้อกำหนดด้านความสะอาด หลักการคือการใช้ตัวกรองประสิทธิภาพต่ำสำหรับห้องคลีนรูมระดับต่ำ และตัวกรองประสิทธิภาพสูงสำหรับห้องคลีนรูมระดับสูง โดยทั่วไปแล้ว ตัวกรองประสิทธิภาพสูงและปานกลางสามารถใช้ได้กับระดับ 1 ล้านหน่วย ตัวกรอง HEPA ย่อยหรือ Class A สามารถใช้ได้สำหรับระดับต่ำกว่า Class 10,000 ตัวกรอง Class B สามารถใช้ได้สำหรับระดับ 10,000 ถึง 100 และตัวกรอง Class C สามารถใช้ได้สำหรับระดับ 100 ถึง 1 ดูเหมือนว่าจะมีตัวกรองสองประเภทให้เลือกสำหรับแต่ละระดับความสะอาด การเลือกใช้ตัวกรองประสิทธิภาพสูงหรือประสิทธิภาพต่ำขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ: เมื่อมลพิษทางสิ่งแวดล้อมรุนแรง หรืออัตราส่วนไอเสียภายในอาคารสูง หรือห้องคลีนรูมมีความสำคัญเป็นพิเศษและต้องการปัจจัยด้านความปลอดภัยที่สูงกว่า ในกรณีเหล่านี้หรือกรณีใดกรณีหนึ่ง ควรเลือกใช้ตัวกรองคุณภาพสูง มิฉะนั้น สามารถเลือกตัวกรองประสิทธิภาพต่ำกว่าได้ สำหรับห้องคลีนรูมที่ต้องการควบคุมอนุภาคขนาด 0.1 ไมโครเมตร ควรเลือกใช้ตัวกรอง Class D โดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้นของอนุภาคที่ควบคุม ข้างต้นเป็นเพียงมุมมองของตัวกรองเท่านั้น อันที่จริง การเลือกตัวกรองที่ดีนั้น จำเป็นต้องพิจารณาคุณลักษณะของห้องคลีนรูม ตัวกรอง และระบบฟอกอากาศด้วย

การติดตั้งตัวกรอง

เพื่อให้มั่นใจถึงความสะอาดของอากาศที่จ่ายเข้า การมีตัวกรองที่มีคุณภาพเพียงอย่างเดียวนั้นไม่เพียงพอ แต่ต้องมั่นใจว่า: ก. ตัวกรองจะไม่เสียหายระหว่างการขนส่งและการติดตั้ง ข. การติดตั้งมีความแน่นหนา เพื่อให้บรรลุข้อแรก บุคลากรด้านการก่อสร้างและติดตั้งต้องได้รับการฝึกอบรมอย่างดี ทั้งความรู้เกี่ยวกับการติดตั้งระบบฟอกอากาศและทักษะการติดตั้งที่เชี่ยวชาญ มิฉะนั้น การตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวกรองจะไม่เสียหายจะทำได้ยาก บทเรียนสำคัญในเรื่องนี้มีอยู่มากมาย ประการที่สอง ปัญหาความแน่นหนาในการติดตั้งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของโครงสร้างการติดตั้ง คู่มือการออกแบบแนะนำโดยทั่วไปว่า: สำหรับตัวกรองเดี่ยว ควรใช้การติดตั้งแบบเปิด เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหลเข้าไปในห้อง การใช้ช่องระบายอากาศ HEPA สำเร็จรูปก็ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแน่นหนาได้ง่ายขึ้น สำหรับอากาศจากตัวกรองหลายตัว ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มักใช้การปิดผนึกแบบเจลและการปิดผนึกแบบแรงดันลบ

การซีลเจลต้องมั่นใจว่าข้อต่อถังของเหลวแน่นหนาและโครงเครื่องทั้งหมดอยู่ในระนาบแนวนอนเดียวกัน การซีลแรงดันลบคือการทำให้ขอบด้านนอกของข้อต่อระหว่างตัวกรองกับกล่องแรงดันสถิตและโครงเครื่องอยู่ในสภาวะแรงดันลบ เช่นเดียวกับการติดตั้งแบบเปิด แม้ว่าจะมีการรั่วไหลก็จะไม่รั่วไหลเข้าไปในห้อง อันที่จริง ตราบใดที่โครงเครื่องติดตั้งเรียบและปลายด้านของตัวกรองสัมผัสกับโครงเครื่องอย่างสม่ำเสมอ ก็ควรจะทำให้ตัวกรองตรงตามข้อกำหนดด้านความแน่นหนาในการติดตั้งได้อย่างง่ายดายสำหรับการติดตั้งทุกประเภท

2. การจัดการการไหลเวียนของอากาศ

ระบบการไหลเวียนของอากาศในห้องคลีนรูมแตกต่างจากห้องปรับอากาศทั่วไป จำเป็นต้องส่งอากาศที่สะอาดที่สุดไปยังพื้นที่ปฏิบัติงานก่อน หน้าที่ของห้องคลีนรูมคือการจำกัดและลดมลพิษที่เข้าสู่วัตถุที่กำลังผ่านกระบวนการ ด้วยเหตุนี้ การออกแบบระบบการไหลเวียนของอากาศจึงควรคำนึงถึงหลักการต่อไปนี้: ลดกระแสน้ำวนให้น้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการนำมลพิษจากภายนอกพื้นที่ทำงานเข้ามาในพื้นที่ทำงาน พยายามป้องกันไม่ให้ฝุ่นฟุ้งกระจายเพื่อลดโอกาสที่ฝุ่นจะปนเปื้อนชิ้นงาน การไหลเวียนของอากาศในพื้นที่ทำงานควรสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และความเร็วลมควรเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการและสุขอนามัย เมื่อการไหลเวียนของอากาศไหลไปยังทางออกของอากาศกลับ ฝุ่นในอากาศจะถูกกำจัดออกอย่างมีประสิทธิภาพ เลือกโหมดการส่งและการส่งอากาศกลับที่แตกต่างกันตามความต้องการด้านความสะอาดที่แตกต่างกัน

องค์กรการไหลเวียนอากาศที่แตกต่างกันมีลักษณะและขอบเขตของตัวเอง:

(1). การไหลแบบทิศทางเดียวแนวตั้ง

นอกจากข้อดีทั่วไปในการทำให้อากาศไหลเวียนลงอย่างสม่ำเสมอ ช่วยให้การจัดวางอุปกรณ์ในกระบวนการง่ายขึ้น ความสามารถในการฟอกอากาศด้วยตนเองที่แข็งแกร่ง และลดความซับซ้อนของสิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไป เช่น สิ่งอำนวยความสะดวกในการฟอกอากาศส่วนบุคคลแล้ว วิธีการจ่ายอากาศทั้งสี่แบบยังมีข้อดีและข้อเสียของตนเองอีกด้วย: แผ่นกรอง HEPA แบบครอบเต็มมีข้อดีคือความต้านทานต่ำและรอบการเปลี่ยนแผ่นกรองยาวนาน แต่โครงสร้างเพดานมีความซับซ้อนและต้นทุนสูง ข้อดีและข้อเสียของแผ่นกรอง HEPA แบบครอบด้านข้างและแผ่นกรอง HEPA แบบครอบเต็มรูด้านบนนั้นตรงกันข้ามกับแผ่นกรอง HEPA แบบครอบเต็มรูด้านบน ในบรรดาข้อดีเหล่านี้ แผ่นกรอง HEPA แบบครอบเต็มรูด้านบนมักสะสมฝุ่นบนพื้นผิวด้านในของแผ่นกรองได้ง่ายเมื่อระบบทำงานไม่ต่อเนื่อง และการบำรุงรักษาที่ไม่ดีก็ส่งผลกระทบต่อความสะอาดบ้าง แผ่นกรองแบบกระจายความหนาแน่นสูงต้องใช้ชั้นผสม จึงเหมาะสำหรับห้องคลีนรูมที่มีความสูงเกิน 4 เมตรเท่านั้น และมีคุณสมบัติคล้ายกับแผ่นกรอง HEPA แบบครอบเต็มรูด้านบน วิธีการระบายอากาศกลับสำหรับแผ่นที่มีตะแกรงทั้งสองด้านและช่องระบายอากาศกลับที่จัดวางอย่างเท่าเทียมกันที่ด้านล่างของผนังด้านตรงข้ามนั้นเหมาะสำหรับห้องสะอาดที่มีระยะห่างสุทธิต่ำกว่า 6 ม. ทั้งสองด้าน ส่วนช่องระบายอากาศกลับที่จัดวางที่ด้านล่างของผนังด้านเดียวนั้นเหมาะสำหรับห้องสะอาดที่มีระยะห่างระหว่างผนังเพียงเล็กน้อย (เช่น ≤<2~3 ม.)

(2). การไหลแบบทิศทางเดียวแนวนอน

เฉพาะพื้นที่ทำงานแรกเท่านั้นที่สามารถบรรลุระดับความสะอาด 100 เมื่ออากาศไหลไปยังอีกฝั่งหนึ่ง ความเข้มข้นของฝุ่นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับห้องสะอาดที่มีความต้องการความสะอาดที่แตกต่างกันสำหรับกระบวนการเดียวกันในห้องเดียวกัน การกระจายแผ่นกรอง HEPA บนผนังจ่ายอากาศในพื้นที่ช่วยลดการใช้แผ่นกรอง HEPA และประหยัดการลงทุนเริ่มต้น แต่อย่างไรก็ตาม ในพื้นที่ใกล้เคียงอาจมีกระแสน้ำวน

(3). กระแสลมปั่นป่วน

ลักษณะเฉพาะของการส่งลมจากด้านบนของแผ่นออริฟิสและการส่งลมจากด้านบนของตัวกระจายลมหนาแน่นนั้นเหมือนกับที่กล่าวไว้ข้างต้น ข้อดีของการส่งลมด้านข้างคือการจัดวางท่อได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องมีการติดตั้งอุปกรณ์แทรกซ้อนทางเทคนิค ต้นทุนต่ำ และเอื้อต่อการปรับปรุงโรงงานเก่า ข้อเสียคือความเร็วลมในพื้นที่ทำงานสูง และความเข้มข้นของฝุ่นที่ด้านท้ายลมสูงกว่าด้านท้ายลม การส่งลมจากด้านบนของช่องระบายอากาศของแผ่นกรอง HEPA มีข้อดีคือระบบที่เรียบง่าย ไม่มีท่อด้านหลังแผ่นกรอง HEPA และส่งลมสะอาดไปยังพื้นที่ทำงานโดยตรง แต่ลมสะอาดจะกระจายตัวช้าและอากาศในพื้นที่ทำงานมีความสม่ำเสมอมากกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อจัดวางช่องระบายอากาศหลายช่องให้เท่ากัน หรือใช้ช่องระบายอากาศของแผ่นกรอง HEPA ที่มีตัวกระจายลม การไหลของอากาศในพื้นที่ทำงานก็สามารถทำให้สม่ำเสมอมากขึ้นได้เช่นกัน แต่เมื่อระบบทำงานไม่ต่อเนื่อง ตัวกระจายลมมีแนวโน้มที่จะสะสมฝุ่น

การอภิปรายข้างต้นทั้งหมดอยู่ในสภาวะที่เหมาะสมและได้รับคำแนะนำจากข้อกำหนด มาตรฐาน หรือคู่มือการออกแบบที่เกี่ยวข้องของประเทศ ในโครงการจริง ระบบการไหลเวียนของอากาศไม่ได้รับการออกแบบที่ดีนักเนื่องจากเงื่อนไขเชิงวัตถุวิสัยหรือเหตุผลส่วนตัวของผู้ออกแบบ โดยทั่วไปแล้ว ระบบการไหลเวียนของอากาศแบบทิศทางเดียวแนวตั้งจะใช้ลมกลับจากส่วนล่างของผนังสองด้านที่อยู่ติดกัน ระบบการไหลเวียนของอากาศแบบโลคอลคลาส 100 ใช้ลมส่งด้านบนและลมกลับด้านบน (กล่าวคือ ไม่มีการเพิ่มม่านแขวนใต้ช่องระบายอากาศเฉพาะที่) และห้องคลีนรูมแบบปั่นป่วนใช้ลมส่งด้านบนและลมกลับด้านบนจากช่องระบายอากาศของแผ่นกรอง HEPA หรือลมกลับด้านล่างด้านเดียว (ระยะห่างระหว่างผนังกว้างขึ้น) เป็นต้น วิธีการจัดระเบียบการไหลเวียนของอากาศเหล่านี้ได้รับการวัดผลแล้ว และความสะอาดส่วนใหญ่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ เนื่องจากข้อกำหนดปัจจุบันสำหรับการยอมรับอากาศแบบว่างเปล่าหรือแบบคงที่ ห้องคลีนรูมบางห้องแทบจะไม่ถึงระดับความสะอาดที่ออกแบบไว้ในสภาวะว่างเปล่าหรือแบบคงที่ แต่ความสามารถในการป้องกันมลภาวะรบกวนต่ำมาก และเมื่อห้องคลีนรูมเข้าสู่สภาวะการทำงานแล้ว จะไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

ควรจัดระบบการไหลเวียนของอากาศให้เหมาะสม โดยแขวนม่านให้สูงจากพื้นถึงระดับพื้นที่ทำงาน และไม่ควรนำระบบส่งลมด้านบน (upper delivery) และการส่งลมกลับด้านบน (upper return) มาใช้ นอกจากนี้ โรงงานส่วนใหญ่ในปัจจุบันผลิตช่องระบายอากาศประสิทธิภาพสูงพร้อมตัวกระจายลม (diffuser) ซึ่งตัวกระจายลมเป็นเพียงแผ่นตกแต่งช่องลมเท่านั้น ไม่ได้ทำหน้าที่กระจายลม นักออกแบบและผู้ใช้งานควรให้ความสำคัญเป็นพิเศษ

3. ปริมาณอากาศที่จ่ายหรือความเร็วลม

ปริมาณการระบายอากาศที่เพียงพอจะช่วยเจือจางและกำจัดอากาศเสียภายในอาคาร เมื่อห้องคลีนรูมมีความสูงสุทธิสูง ควรเพิ่มความถี่การระบายอากาศให้เหมาะสมตามข้อกำหนดด้านความสะอาดต่างๆ ในบรรดาปริมาณการระบายอากาศของห้องคลีนรูมระดับ 1 ล้านตารางเมตร พิจารณาตามระบบฟอกอากาศประสิทธิภาพสูง ส่วนที่เหลือพิจารณาตามระบบฟอกอากาศประสิทธิภาพสูง เมื่อติดตั้งแผ่นกรอง HEPA ของห้องคลีนรูมระดับ 100,000 ในห้องเครื่อง หรือใช้แผ่นกรอง HEPA ย่อยที่ปลายระบบ สามารถเพิ่มความถี่การระบายอากาศได้อย่างเหมาะสม 10-20%

สำหรับค่าปริมาณการระบายอากาศที่แนะนำข้างต้น ผู้เขียนเชื่อว่า: ความเร็วลมผ่านส่วนห้องของห้องสะอาดแบบไหลทิศทางเดียวนั้นต่ำ และห้องสะอาดแบบปั่นป่วนมีค่าที่แนะนำพร้อมค่าสัมประสิทธิ์ความปลอดภัยที่เพียงพอ อัตราการไหลทิศทางเดียวในแนวตั้ง ≥ 0.25 ม./วินาที อัตราการไหลทิศทางเดียวในแนวนอน ≥ 0.35 ม./วินาที แม้ว่าจะสามารถบรรลุข้อกำหนดด้านความสะอาดได้เมื่อทดสอบในสภาวะว่างหรือสภาวะคงที่ แต่ความสามารถในการป้องกันมลพิษกลับต่ำ เมื่อห้องเข้าสู่สภาวะทำงาน ความสะอาดอาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ตัวอย่างประเภทนี้ไม่ใช่กรณีแยกกัน ในขณะเดียวกัน ยังไม่มีพัดลมที่เหมาะสมสำหรับระบบฟอกอากาศในรุ่นเครื่องช่วยหายใจของประเทศของฉัน โดยทั่วไป ผู้ออกแบบมักไม่ได้คำนวณความต้านทานอากาศของระบบอย่างแม่นยำ หรือไม่สังเกตว่าพัดลมที่เลือกอยู่ในตำแหน่งการทำงานที่เหมาะสมกว่าบนเส้นโค้งลักษณะเฉพาะหรือไม่ ส่งผลให้ปริมาณอากาศหรือความเร็วลมไม่ถึงค่าที่ออกแบบไว้หลังจากระบบเริ่มทำงานได้ไม่นาน มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา (FS209A~B) กำหนดว่าความเร็วลมของห้องสะอาดแบบทิศทางเดียวผ่านหน้าตัดของห้องสะอาดโดยทั่วไปจะคงไว้ที่ 90 ฟุต/นาที (0.45 เมตร/วินาที) และความเร็วลมที่ไม่สม่ำเสมอจะอยู่ภายใน ±20% ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีการรบกวนทั่วทั้งห้อง การลดลงของความเร็วลมอย่างมีนัยสำคัญจะเพิ่มโอกาสในการทำความสะอาดตัวเองและมลพิษระหว่างตำแหน่งการทำงาน (หลังจากการประกาศใช้ FS209C ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2530 ยังไม่มีการกำหนดกฎระเบียบใดๆ สำหรับตัวบ่งชี้พารามิเตอร์ทั้งหมดยกเว้นความเข้มข้นของฝุ่นละออง)

ด้วยเหตุนี้ ผู้เขียนจึงเห็นว่าควรเพิ่มค่าความเร็วการไหลแบบทิศทางเดียวตามการออกแบบภายในประเทศในปัจจุบันให้เหมาะสม หน่วยงานของเราได้ดำเนินการนี้ในโครงการจริง และผลลัพธ์ค่อนข้างดี ห้องคลีนรูมแบบปั่นป่วนมีค่าที่แนะนำพร้อมค่าความปลอดภัยที่ค่อนข้างเพียงพอ แต่ผู้ออกแบบหลายรายยังคงไม่มั่นใจ ในการออกแบบเฉพาะเจาะจง พวกเขาเพิ่มปริมาณการระบายอากาศของห้องคลีนรูมคลาส 100,000 เป็น 20-25 ครั้ง/ชม. ห้องคลีนรูมคลาส 10,000 เป็น 30-40 ครั้ง/ชม. และห้องคลีนรูมคลาส 1000 เป็น 60-70 ครั้ง/ชม. ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มขีดความสามารถของอุปกรณ์และการลงทุนเริ่มต้นเท่านั้น แต่ยังเพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษาและการจัดการในอนาคตอีกด้วย อันที่จริงแล้วไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น เมื่อรวบรวมมาตรการทางเทคนิคสำหรับการฟอกอากาศในประเทศของผม ได้มีการศึกษาและวัดผลห้องคลีนรูมคลาส 100 กว่าแห่งในประเทศจีน ห้องคลีนรูมหลายห้องได้รับการทดสอบภายใต้สภาวะไดนามิก ผลการศึกษาพบว่าปริมาณการระบายอากาศของห้องคลีนรูมคลาส 100,000 ≥10 ครั้ง/ชม., ห้องคลีนรูมคลาส 10,000 ≥20 ครั้ง/ชม. และห้องคลีนรูมคลาส 1000 ≥50 ครั้ง/ชม. สามารถตอบสนองความต้องการได้ มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา (FS2O9A~B) กำหนดว่า: ห้องคลีนรูมแบบไม่ทิศทางเดียว (คลาส 100,000, คลาส 10,000) ความสูงของห้อง 8~12 ฟุต (2.44~3.66 เมตร) โดยทั่วไปแล้วห้องทั้งหมดจะได้รับการระบายอากาศอย่างน้อยหนึ่งครั้งทุก 3 นาที (เช่น 20 ครั้ง/ชม.) ดังนั้น ข้อกำหนดการออกแบบจึงได้คำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ส่วนเกินจำนวนมาก และผู้ออกแบบสามารถเลือกใช้ค่าปริมาณการระบายอากาศที่แนะนำได้อย่างปลอดภัย

4. ความแตกต่างของแรงดันสถิต

การรักษาความดันบวกให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมในห้องคลีนรูมถือเป็นหนึ่งในเงื่อนไขสำคัญที่จะทำให้มั่นใจได้ว่าห้องคลีนรูมจะไม่มีมลพิษหรือมีมลพิษน้อยลง เพื่อรักษาระดับความสะอาดตามที่ออกแบบไว้ แม้แต่ห้องคลีนรูมที่มีความดันลบ ก็ต้องมีห้องหรือห้องชุดที่อยู่ติดกันซึ่งมีระดับความสะอาดไม่ต่ำกว่าระดับที่กำหนด เพื่อรักษาความดันบวกให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม เพื่อให้สามารถรักษาความสะอาดของห้องคลีนรูมที่มีความดันลบได้

ค่าแรงดันบวกของห้องคลีนรูมหมายถึงค่าที่แรงดันสถิตภายในอาคารสูงกว่าแรงดันสถิตภายนอกอาคารเมื่อประตูและหน้าต่างทุกบานปิดสนิท วิธีนี้ทำให้ปริมาณอากาศที่จ่ายเข้าระบบฟอกอากาศมีค่ามากกว่าปริมาณอากาศที่ไหลกลับและปริมาณอากาศที่ระบายออก เพื่อให้ได้ค่าแรงดันบวกของห้องคลีนรูม ควรเชื่อมต่อพัดลมดูดอากาศ พัดลมดูดอากาศกลับ และพัดลมระบายอากาศเข้าด้วยกัน เมื่อเปิดระบบ พัดลมดูดอากาศจะทำงานก่อน จากนั้นจึงเปิดพัดลมดูดอากาศกลับและพัดลมระบายอากาศ เมื่อปิดระบบ พัดลมดูดอากาศจะปิดก่อน จากนั้นจึงปิดพัดลมดูดอากาศกลับและพัดลมระบายอากาศ เพื่อป้องกันไม่ให้ห้องคลีนรูมปนเปื้อนเมื่อเปิดและปิดระบบ

ปริมาณอากาศที่จำเป็นต่อการรักษาแรงดันบวกของห้องคลีนรูมนั้นส่วนใหญ่กำหนดโดยความหนาแน่นของอากาศของโครงสร้างบำรุงรักษา ในช่วงแรกของการก่อสร้างห้องคลีนรูมในประเทศของผม เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศของโครงสร้างตู้ไม่ดีนัก จึงต้องใช้อากาศ 2-6 เท่าต่อชั่วโมงเพื่อรักษาแรงดันบวกที่ ≥5Pa ปัจจุบันความหนาแน่นของอากาศของโครงสร้างบำรุงรักษาได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก โดยต้องใช้อากาศเพียง 1-2 เท่าต่อชั่วโมงเพื่อรักษาแรงดันบวกเท่าเดิม และต้องใช้อากาศเพียง 2-3 เท่าต่อชั่วโมงเพื่อรักษาแรงดันบวก ≥10Pa

ข้อกำหนดการออกแบบของประเทศของฉัน [6] ระบุว่าความแตกต่างของแรงดันสถิตระหว่างห้องสะอาดที่มีเกรดต่างกัน และระหว่างพื้นที่สะอาดและพื้นที่ไม่สะอาดควรมีค่าไม่น้อยกว่า 0.5 มม. H2O (~5Pa) และความแตกต่างของแรงดันสถิตระหว่างพื้นที่สะอาดและพื้นที่ภายนอกอาคารควรมีค่าไม่น้อยกว่า 1.0 มม. H2O (~10Pa) ผู้เขียนเชื่อว่าค่านี้ดูเหมือนจะต่ำเกินไปด้วยเหตุผลสามประการ:

(1) แรงดันบวก หมายถึง ความสามารถของห้องสะอาดในการยับยั้งมลพิษทางอากาศภายในอาคารผ่านช่องว่างระหว่างประตูและหน้าต่าง หรือลดปริมาณมลพิษที่เข้ามาในห้องเมื่อเปิดประตูและหน้าต่างในช่วงเวลาสั้นๆ ขนาดของแรงดันบวกบ่งบอกถึงความสามารถในการยับยั้งมลพิษ แน่นอนว่ายิ่งแรงดันบวกสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้น (ซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง)

(2) ปริมาณลมที่ต้องการสำหรับแรงดันบวกมีจำกัด ปริมาณลมที่ต้องการสำหรับแรงดันบวก 5Pa และแรงดันบวก 10Pa ต่างกันเพียงประมาณ 1 เท่าต่อชั่วโมง ทำไมไม่ลองล่ะ? เห็นได้ชัดว่าการกำหนดขีดจำกัดล่างของแรงดันบวกเป็น 10Pa น่าจะดีกว่า

(3) มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา (FS209A~B) กำหนดว่าเมื่อทางเข้าและทางออกทั้งหมดถูกปิด ความแตกต่างของแรงดันบวกขั้นต่ำระหว่างห้องสะอาดและพื้นที่ความสะอาดต่ำที่อยู่ติดกันคือ 0.05 นิ้วของคอลัมน์น้ำ (12.5Pa) ค่านี้ได้รับการนำไปใช้ในหลายประเทศ แต่ค่าแรงดันบวกของห้องสะอาดไม่ได้ยิ่งสูงยิ่งดี จากการทดสอบทางวิศวกรรมจริงของหน่วยงานของเรามานานกว่า 30 ปี เมื่อค่าแรงดันบวกอยู่ที่ ≥ 30Pa จะเปิดประตูได้ยาก หากคุณปิดประตูอย่างไม่ระมัดระวัง มันจะทำให้เกิดเสียงดัง! มันจะทำให้ผู้คนตกใจ เมื่อค่าแรงดันบวกอยู่ที่ ≥ 50~70Pa ช่องว่างระหว่างประตูและหน้าต่างจะส่งเสียงหวีด และผู้ที่อ่อนแอหรือผู้ที่มีอาการที่ไม่เหมาะสมจะรู้สึกไม่สบาย อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดหรือมาตรฐานที่เกี่ยวข้องของหลายประเทศทั้งในและต่างประเทศไม่ได้ระบุขีดจำกัดสูงสุดของแรงดันบวก ด้วยเหตุนี้ หลายหน่วยงานจึงพยายามเพียงให้เป็นไปตามข้อกำหนดของขีดจำกัดล่างเท่านั้น ไม่ว่าขีดจำกัดบนจะมากน้อยเพียงใด ในห้องคลีนรูมจริงที่ผู้เขียนพบ ค่าความดันบวกจะสูงถึง 100Pa หรือมากกว่า ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบที่เลวร้ายมาก อันที่จริง การปรับค่าความดันบวกไม่ใช่เรื่องยาก สามารถควบคุมให้อยู่ในช่วงที่กำหนดได้ มีเอกสารระบุว่าประเทศหนึ่งในยุโรปตะวันออกกำหนดค่าความดันบวกไว้ที่ 1-3 มม. H2O (ประมาณ 10~30Pa) ผู้เขียนเชื่อว่าช่วงนี้เหมาะสมกว่า