การวิเคราะห์แกนกลางของห้องปลอดเชื้อ

การแนะนำ

ห้องปลอดเชื้อเป็นพื้นฐานของการควบคุมมลพิษ หากไม่มีห้องปลอดเชื้อ จะไม่สามารถผลิตชิ้นส่วนที่ไวต่อมลพิษได้ในปริมาณมาก ในมาตรฐาน FED-STD-2 ห้องปลอดเชื้อถูกกำหนดให้เป็นห้องที่มีระบบกรองอากาศ การกระจายอากาศ การปรับให้เหมาะสม วัสดุก่อสร้าง และอุปกรณ์ต่างๆ โดยใช้ขั้นตอนการปฏิบัติงานที่เป็นระเบียบเพื่อควบคุมความเข้มข้นของอนุภาคในอากาศเพื่อให้ได้ระดับความสะอาดของอนุภาคที่เหมาะสม

เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ด้านความสะอาดที่ดีในห้องปลอดเชื้อ จำเป็นต้องให้ความสำคัญไม่เพียงแต่กับการใช้มาตรการกรองอากาศที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังต้องกำหนดให้กระบวนการ การก่อสร้าง และความเชี่ยวชาญอื่นๆ ดำเนินการตามมาตรการที่เหมาะสมด้วย กล่าวคือ ไม่เพียงแต่การออกแบบที่เหมาะสมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการก่อสร้างและการติดตั้งอย่างระมัดระวังตามข้อกำหนด ตลอดจนการใช้งานห้องปลอดเชื้ออย่างถูกต้อง และการบำรุงรักษาและการจัดการอย่างเป็นวิทยาศาสตร์ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีในห้องปลอดเชื้อ มีเอกสารทางวิชาการทั้งในและต่างประเทศมากมายที่ได้อธิบายถึงเรื่องนี้จากมุมมองต่างๆ ในความเป็นจริง การประสานงานที่เหมาะสมระหว่างความเชี่ยวชาญต่างๆ นั้นทำได้ยาก และเป็นเรื่องยากสำหรับผู้ออกแบบที่จะเข้าใจคุณภาพของการก่อสร้างและการติดตั้ง ตลอดจนการใช้งานและการจัดการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนหลัง สำหรับมาตรการกรองอากาศในห้องปลอดเชื้อนั้น ผู้ออกแบบหรือแม้แต่ฝ่ายก่อสร้างหลายรายมักไม่ให้ความสำคัญกับเงื่อนไขที่จำเป็นเหล่านี้อย่างเพียงพอ ส่งผลให้ผลลัพธ์ด้านความสะอาดไม่เป็นที่น่าพอใจ บทความนี้จะกล่าวถึงเงื่อนไขที่จำเป็นสี่ประการสำหรับการบรรลุข้อกำหนดด้านความสะอาดในมาตรการกรองอากาศในห้องปลอดเชื้อโดยสังเขปเท่านั้น

1. ความสะอาดของอากาศที่จ่ายเข้าระบบ

เพื่อให้มั่นใจว่าความสะอาดของอากาศที่ส่งเข้ามาเป็นไปตามข้อกำหนด หัวใจสำคัญคือประสิทธิภาพและการติดตั้งตัวกรองขั้นสุดท้ายของระบบฟอกอากาศ

การเลือกตัวกรอง

โดยทั่วไปแล้ว ตัวกรองขั้นสุดท้ายของระบบกรองอากาศจะใช้ตัวกรอง HEPA หรือตัวกรอง Sub-HEPA ตามมาตรฐานของประเทศเรา ประสิทธิภาพของตัวกรอง HEPA แบ่งออกเป็นสี่ระดับ ได้แก่ ระดับ A คือ ≥99.9%, ระดับ B คือ ≥99.9%, ระดับ C คือ ≥99.999%, ระดับ D คือ (สำหรับอนุภาค ≥0.1μm) ≥99.999% (หรือที่เรียกว่าตัวกรอง Ultra-HEPA) และตัวกรอง Sub-HEPA คือ (สำหรับอนุภาค ≥0.5μm) 95~99.9% ยิ่งประสิทธิภาพสูงเท่าไหร่ ตัวกรองก็ยิ่งมีราคาแพงขึ้นเท่านั้น ดังนั้น เมื่อเลือกตัวกรอง เราจึงไม่ควรเพียงแต่ตอบสนองความต้องการด้านความสะอาดของอากาศที่จ่ายเข้ามาเท่านั้น แต่ควรพิจารณาถึงความเหมาะสมทางเศรษฐกิจด้วย

จากมุมมองของข้อกำหนดด้านความสะอาด หลักการคือการใช้ตัวกรองประสิทธิภาพต่ำสำหรับห้องสะอาดระดับต่ำ และตัวกรองประสิทธิภาพสูงสำหรับห้องสะอาดระดับสูง โดยทั่วไปแล้ว: ตัวกรองประสิทธิภาพสูงและปานกลางสามารถใช้ได้กับระดับ 1 ล้าน; ตัวกรองซับเฮปาหรือเฮปาคลาส A สามารถใช้ได้กับระดับต่ำกว่าคลาส 10,000; ตัวกรองคลาส B สามารถใช้ได้กับระดับ 10,000 ถึง 100; และตัวกรองคลาส C สามารถใช้ได้กับระดับ 100 ถึง 1 ดูเหมือนว่าจะมีตัวกรองสองประเภทให้เลือกสำหรับแต่ละระดับความสะอาด การเลือกใช้ตัวกรองประสิทธิภาพสูงหรือประสิทธิภาพต่ำขึ้นอยู่กับสถานการณ์เฉพาะ: เมื่อมลภาวะทางสิ่งแวดล้อมรุนแรง หรืออัตราการระบายอากาศภายในอาคารสูง หรือห้องสะอาดมีความสำคัญเป็นพิเศษและต้องการปัจจัยด้านความปลอดภัยที่สูงขึ้น ในกรณีเหล่านี้หรือกรณีใดกรณีหนึ่ง ควรเลือกใช้ตัวกรองคลาสสูง มิเช่นนั้นสามารถเลือกใช้ตัวกรองประสิทธิภาพต่ำได้ สำหรับห้องสะอาดที่ต้องการควบคุมอนุภาคขนาด 0.1 ไมโครเมตร ควรเลือกใช้ตัวกรองคลาส D โดยไม่คำนึงถึงความเข้มข้นของอนุภาคที่ควบคุม สิ่งที่กล่าวมาข้างต้นเป็นเพียงมุมมองจากฝั่งของตัวกรองเท่านั้น ในความเป็นจริง การเลือกตัวกรองที่ดีนั้น คุณต้องพิจารณาคุณลักษณะของห้องปลอดเชื้อ ตัวกรอง และระบบการกรองอากาศอย่างครบถ้วนด้วย

การติดตั้งตัวกรอง

เพื่อให้มั่นใจในความสะอาดของอากาศที่จ่ายเข้าระบบนั้น ไม่เพียงพอที่จะมีแค่ตัวกรองที่มีคุณภาพเท่านั้น แต่ยังต้องมั่นใจด้วยว่า: ก. ตัวกรองจะไม่เสียหายระหว่างการขนส่งและการติดตั้ง; ข. การติดตั้งต้องแน่นหนา เพื่อให้บรรลุข้อแรก บุคลากรในการก่อสร้างและติดตั้งต้องได้รับการฝึกฝนมาเป็นอย่างดี มีความรู้ทั้งด้านการติดตั้งระบบกรองอากาศและทักษะการติดตั้งที่เชี่ยวชาญ มิเช่นนั้นจะยากที่จะมั่นใจได้ว่าตัวกรองจะไม่เสียหาย ซึ่งมีบทเรียนสำคัญในเรื่องนี้ ประการที่สอง ปัญหาเรื่องความแน่นหนาของการติดตั้งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของโครงสร้างการติดตั้ง คู่มือการออกแบบโดยทั่วไปแนะนำว่า: สำหรับตัวกรองเดี่ยว ควรใช้การติดตั้งแบบเปิด เพื่อให้แม้จะเกิดการรั่วไหลก็จะไม่รั่วไหลเข้าไปในห้อง การใช้ช่องระบายอากาศ HEPA สำเร็จรูปก็ช่วยให้มั่นใจถึงความแน่นหนาได้ง่ายขึ้น สำหรับอากาศที่มีตัวกรองหลายตัว ในปัจจุบันมักใช้การปิดผนึกด้วยเจลและการปิดผนึกด้วยแรงดันลบ

การซีลด้วยเจลต้องแน่ใจว่ารอยต่อของถังของเหลวแน่นสนิท และโครงโดยรวมอยู่ในระนาบแนวนอนเดียวกัน การซีลด้วยแรงดันลบคือการทำให้ขอบด้านนอกของรอยต่อระหว่างตัวกรองกับกล่องแรงดันสถิตและโครงอยู่ในสภาวะแรงดันลบ เช่นเดียวกับการติดตั้งแบบเปิด แม้ว่าจะมีการรั่วไหล ก็จะไม่รั่วไหลเข้าไปในห้อง ในความเป็นจริง ตราบใดที่โครงติดตั้งเรียบและหน้าตัดของตัวกรองสัมผัสกับโครงติดตั้งอย่างสม่ำเสมอ ก็ควรจะทำให้ตัวกรองตรงตามข้อกำหนดความแน่นของการติดตั้งได้ง่ายในทุกรูปแบบการติดตั้ง

2. การจัดระเบียบการไหลเวียนของอากาศ

การจัดระบบการไหลเวียนของอากาศในห้องปลอดเชื้อแตกต่างจากห้องปรับอากาศทั่วไป โดยจำเป็นต้องส่งอากาศที่สะอาดที่สุดไปยังพื้นที่ทำงานก่อน หน้าที่ของมันคือการจำกัดและลดมลพิษต่อวัตถุที่กำลังดำเนินการ ดังนั้นในการออกแบบระบบการไหลเวียนของอากาศ ควรพิจารณาหลักการต่อไปนี้: ลดกระแสลมหมุนวนให้น้อยที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยงการนำมลพิษจากภายนอกพื้นที่ทำงานเข้ามาในพื้นที่ทำงาน; พยายามป้องกันฝุ่นละอองทุติยภูมิเพื่อลดโอกาสที่ฝุ่นจะปนเปื้อนชิ้นงาน; การไหลเวียนของอากาศในพื้นที่ทำงานควรสม่ำเสมอที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และความเร็วลมควรเป็นไปตามข้อกำหนดของกระบวนการและสุขอนามัย เมื่ออากาศไหลไปยังช่องระบายอากาศกลับ ควรกำจัดฝุ่นในอากาศออกไปอย่างมีประสิทธิภาพ เลือกโหมดการส่งและระบายอากาศที่แตกต่างกันตามข้อกำหนดด้านความสะอาดที่แตกต่างกัน

องค์กรด้านการไหลเวียนอากาศแต่ละแห่งมีลักษณะเฉพาะและขอบเขตการทำงานที่แตกต่างกัน:

(1) การไหลทิศทางเดียวในแนวตั้ง

นอกจากข้อดีทั่วไปของการได้กระแสลมลงที่สม่ำเสมอ การอำนวยความสะดวกในการจัดวางอุปกรณ์ในกระบวนการผลิต ความสามารถในการกรองอากาศที่ดี และการลดความซับซ้อนของสิ่งอำนวยความสะดวกทั่วไป เช่น อุปกรณ์กรองอากาศส่วนบุคคลแล้ว วิธีการจ่ายอากาศทั้งสี่แบบยังมีข้อดีและข้อเสียของตัวเองด้วย: ตัวกรอง HEPA แบบปิดสนิทมีข้อดีคือความต้านทานต่ำและรอบการเปลี่ยนตัวกรองยาวนาน แต่โครงสร้างเพดานซับซ้อนและต้นทุนสูง; การจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยตัวกรอง HEPA แบบปิดด้านข้างและการจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยแผ่นเจาะรูแบบเต็มแผ่นมีข้อดีและข้อเสียตรงกันข้ามกับการจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยตัวกรอง HEPA แบบปิดสนิท โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยแผ่นเจาะรูแบบเต็มแผ่นนั้นง่ายต่อการสะสมฝุ่นบนพื้นผิวด้านในของแผ่นรูเมื่อระบบไม่ได้ทำงานอย่างต่อเนื่อง และการบำรุงรักษาที่ไม่ดีส่งผลกระทบต่อความสะอาด; การจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยตัวกระจายอากาศแบบหนาแน่นต้องใช้ชั้นผสม ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับห้องคลีนรูมสูงเกิน 4 เมตรเท่านั้น และมีลักษณะคล้ายกับการจ่ายอากาศจากด้านบนด้วยแผ่นเจาะรูแบบเต็มแผ่น วิธีการส่งอากาศกลับสำหรับแผ่นที่มีตะแกรงทั้งสองด้านและช่องระบายอากาศกลับที่จัดเรียงอย่างสม่ำเสมอที่ด้านล่างของผนังฝั่งตรงข้าม เหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีระยะห่างสุทธิไม่เกิน 6 เมตรทั้งสองด้านเท่านั้น ส่วนช่องระบายอากาศกลับที่จัดเรียงอยู่ที่ด้านล่างของผนังด้านเดียว เหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีระยะห่างระหว่างผนังน้อย (เช่น ≤2~3 เมตร) เท่านั้น

(2) การไหลในแนวนอนทิศทางเดียว

เฉพาะพื้นที่ทำงานแรกเท่านั้นที่สามารถบรรลุระดับความสะอาด 100 ได้ เมื่ออากาศไหลไปยังอีกด้านหนึ่ง ความเข้มข้นของฝุ่นจะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับห้องปลอดเชื้อที่มีข้อกำหนดความสะอาดแตกต่างกันสำหรับกระบวนการเดียวกันในห้องเดียวกันเท่านั้น การกระจายตัวกรอง HEPA เฉพาะจุดบนผนังจ่ายอากาศสามารถลดการใช้ตัวกรอง HEPA และประหยัดการลงทุนเริ่มต้นได้ แต่จะเกิดกระแสลมหมุนวนในบางพื้นที่

(3) การไหลของอากาศปั่นป่วน

ลักษณะเฉพาะของการจ่ายอากาศด้านบนด้วยแผ่นรูรับแสงและการจ่ายอากาศด้านบนด้วยหัวกระจายอากาศแบบหนาแน่นนั้นเหมือนกับที่กล่าวไว้ข้างต้น: ข้อดีของการจ่ายอากาศด้านข้างคือ จัดวางท่อได้ง่าย ไม่จำเป็นต้องมีชั้นเชื่อมต่อทางเทคนิค ต้นทุนต่ำ และเอื้อต่อการปรับปรุงโรงงานเก่า ข้อเสียคือ ความเร็วลมในพื้นที่ทำงานสูง และความเข้มข้นของฝุ่นในด้านที่อยู่ใต้ลมจะสูงกว่าด้านที่อยู่เหนือลม การจ่ายอากาศด้านบนด้วยช่องระบายอากาศของตัวกรอง HEPA มีข้อดีคือ ระบบง่าย ไม่มีท่ออยู่ด้านหลังตัวกรอง HEPA และอากาศสะอาดถูกส่งไปยังพื้นที่ทำงานโดยตรง แต่อากาศสะอาดจะกระจายตัวช้า และการไหลของอากาศในพื้นที่ทำงานจะสม่ำเสมอกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อจัดวางช่องระบายอากาศหลายช่องอย่างสม่ำเสมอ หรือใช้ช่องระบายอากาศของตัวกรอง HEPA ร่วมกับหัวกระจายอากาศ การไหลของอากาศในพื้นที่ทำงานก็จะสม่ำเสมอมากขึ้น แต่เมื่อระบบไม่ได้ทำงานอย่างต่อเนื่อง หัวกระจายอากาศก็มีแนวโน้มที่จะสะสมฝุ่นได้ง่าย

การอภิปรายข้างต้นทั้งหมดอยู่ในสภาวะอุดมคติและเป็นไปตามข้อกำหนด มาตรฐาน หรือคู่มือการออกแบบระดับประเทศที่เกี่ยวข้อง ในโครงการจริง การจัดการการไหลเวียนของอากาศมักไม่ได้ออกแบบอย่างดีเนื่องจากสภาพแวดล้อมที่เป็นจริงหรือเหตุผลส่วนตัวของผู้ออกแบบ ตัวอย่างที่พบได้ทั่วไป ได้แก่ การไหลเวียนแบบทิศทางเดียวในแนวตั้งโดยใช้ลมกลับจากส่วนล่างของผนังสองด้านที่อยู่ติดกัน ห้องคลีนรูมระดับ 100 เฉพาะจุดใช้การส่งอากาศขึ้นด้านบนและลมกลับขึ้นด้านบน (นั่นคือไม่มีม่านแขวนเพิ่มใต้ช่องระบายอากาศเฉพาะจุด) และห้องคลีนรูมแบบปั่นป่วนใช้ช่องระบายอากาศที่มีตัวกรอง HEPA ส่งอากาศขึ้นด้านบนและลมกลับขึ้นด้านบน หรือลมกลับลงด้านล่างด้านเดียว (ช่องว่างระหว่างผนังกว้างขึ้น) เป็นต้น วิธีการจัดการการไหลเวียนของอากาศเหล่านี้ได้รับการวัดแล้วและส่วนใหญ่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดการออกแบบ เนื่องจากข้อกำหนดปัจจุบันสำหรับการยอมรับในสภาวะว่างเปล่าหรือสภาวะคงที่ ห้องคลีนรูมบางห้องแทบจะไม่ถึงระดับความสะอาดที่ออกแบบไว้ในสภาวะว่างเปล่าหรือสภาวะคงที่ แต่ความสามารถในการป้องกันการรบกวนจากมลพิษต่ำมาก และเมื่อห้องคลีนรูมเข้าสู่สภาวะการทำงาน ก็จะไม่เป็นไปตามข้อกำหนด

การจัดระบบการไหลเวียนของอากาศที่ถูกต้องควรทำโดยใช้ผ้าม่านที่ห้อยลงมาถึงระดับความสูงของพื้นที่ทำงานในบริเวณเฉพาะ และเครื่องปรับอากาศระดับ 100,000 ไม่ควรใช้ระบบส่งอากาศขึ้นด้านบนและระบบรับอากาศกลับขึ้นด้านบน นอกจากนี้ โรงงานส่วนใหญ่ในปัจจุบันผลิตช่องระบายอากาศประสิทธิภาพสูงที่มีตัวกระจายอากาศ แต่ตัวกระจายอากาศเหล่านั้นเป็นเพียงแผ่นรูตกแต่งเท่านั้นและไม่ได้ทำหน้าที่กระจายอากาศอย่างแท้จริง นักออกแบบและผู้ใช้งานควรให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเรื่องนี้

3. ปริมาณหรือความเร็วลมที่จ่าย

ปริมาณการระบายอากาศที่เพียงพอมีไว้เพื่อเจือจางและกำจัดอากาศเสียภายในอาคาร ตามข้อกำหนดด้านความสะอาดที่แตกต่างกัน เมื่อความสูงสุทธิของห้องปลอดเชื้อสูงขึ้น ความถี่ในการระบายอากาศควรเพิ่มขึ้นอย่างเหมาะสม ในจำนวนนี้ ปริมาณการระบายอากาศของห้องปลอดเชื้อระดับ 1 ล้าน จะพิจารณาตามระบบการฟอกอากาศประสิทธิภาพสูง และห้องอื่นๆ ก็พิจารณาตามระบบการฟอกอากาศประสิทธิภาพสูงเช่นกัน เมื่อตัวกรอง HEPA ของห้องปลอดเชื้อระดับ 100,000 ถูกรวมไว้ในห้องเครื่อง หรือใช้ตัวกรอง Sub-HEPA ที่ส่วนท้ายของระบบ ความถี่ในการระบายอากาศสามารถเพิ่มขึ้นได้อย่างเหมาะสม 10-20%

สำหรับค่าปริมาณการระบายอากาศที่แนะนำข้างต้น ผู้เขียนเชื่อว่า: ความเร็วลมที่ผ่านส่วนห้องของห้องคลีนรูมแบบไหลทิศทางเดียวต่ำ และห้องคลีนรูมแบบไหลปั่นป่วนมีค่าที่แนะนำโดยมีปัจจัยด้านความปลอดภัยที่เพียงพอ การไหลทิศทางเดียวในแนวตั้ง ≥ 0.25 ม./วินาที การไหลทิศทางเดียวในแนวนอน ≥ 0.35 ม./วินาที แม้ว่าจะสามารถบรรลุข้อกำหนดด้านความสะอาดได้เมื่อทดสอบในสภาวะว่างเปล่าหรือสภาวะคงที่ แต่ความสามารถในการป้องกันมลพิษนั้นต่ำ เมื่อห้องเข้าสู่สภาวะการทำงาน ความสะอาดอาจไม่เป็นไปตามข้อกำหนด ตัวอย่างเช่นนี้ไม่ใช่กรณีโดดเดี่ยว ในขณะเดียวกัน ก็ไม่มีพัดลมที่เหมาะสมสำหรับระบบฟอกอากาศในซีรี่ส์พัดลมระบายอากาศของประเทศเรา โดยทั่วไปแล้ว นักออกแบบมักไม่ได้คำนวณความต้านทานอากาศของระบบอย่างแม่นยำ หรือไม่ได้สังเกตว่าพัดลมที่เลือกนั้นอยู่ในจุดการทำงานที่เหมาะสมกว่าบนเส้นโค้งลักษณะเฉพาะหรือไม่ ส่งผลให้ปริมาณอากาศหรือความเร็วลมไม่ถึงค่าที่ออกแบบไว้หลังจากระบบเริ่มใช้งานได้ไม่นาน มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา (FS209A~B) กำหนดว่าความเร็วการไหลของอากาศในห้องปลอดฝุ่นแบบทิศทางเดียวผ่านหน้าตัดของห้องปลอดฝุ่นนั้นโดยปกติจะคงไว้ที่ 90 ฟุต/นาที (0.45 เมตร/วินาที) และความไม่สม่ำเสมอของความเร็วต้องอยู่ภายใน ±20% ภายใต้เงื่อนไขที่ไม่มีการรบกวนในห้องทั้งหมด การลดลงของความเร็วการไหลของอากาศอย่างมีนัยสำคัญจะเพิ่มโอกาสที่เวลาในการทำความสะอาดตัวเองและมลพิษจะเพิ่มขึ้นระหว่างตำแหน่งการทำงาน (หลังจากมีการประกาศใช้ FS209C ในเดือนตุลาคม 1987 ไม่มีข้อกำหนดใด ๆ สำหรับตัวชี้วัดพารามิเตอร์อื่นนอกเหนือจากความเข้มข้นของฝุ่น)

ด้วยเหตุนี้ ผู้เขียนจึงเชื่อว่าควรเพิ่มค่าความเร็วการไหลแบบทิศทางเดียวตามมาตรฐานการออกแบบภายในประเทศในปัจจุบันให้เหมาะสม หน่วยงานของเราได้ดำเนินการดังกล่าวในโครงการจริงแล้ว และได้ผลลัพธ์ค่อนข้างดี ห้องคลีนรูมแบบปั่นป่วนมีค่าที่แนะนำพร้อมปัจจัยด้านความปลอดภัยที่ค่อนข้างเพียงพอ แต่ผู้ออกแบบหลายคนยังคงไม่มั่นใจ เมื่อทำการออกแบบเฉพาะ พวกเขาเพิ่มปริมาณการระบายอากาศของห้องคลีนรูมระดับ 100,000 เป็น 20-25 ครั้ง/ชั่วโมง ห้องคลีนรูมระดับ 10,000 เป็น 30-40 ครั้ง/ชั่วโมง และห้องคลีนรูมระดับ 1000 เป็น 60-70 ครั้ง/ชั่วโมง ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มกำลังการผลิตของอุปกรณ์และการลงทุนเริ่มต้นเท่านั้น แต่ยังเพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษาและการจัดการในอนาคตอีกด้วย ในความเป็นจริงแล้ว ไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น เมื่อรวบรวมมาตรการทางเทคนิคด้านการทำความสะอาดอากาศของประเทศ ได้มีการสำรวจและวัดห้องคลีนรูมระดับมากกว่า 100 ในประเทศจีน และได้ทำการทดสอบห้องคลีนรูมจำนวนมากภายใต้สภาวะไดนามิก ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า ปริมาณการระบายอากาศของห้องปลอดเชื้อระดับ 100,000 ≥10 ครั้ง/ชั่วโมง ห้องปลอดเชื้อระดับ 10,000 ≥20 ครั้ง/ชั่วโมง และห้องปลอดเชื้อระดับ 1000 ≥50 ครั้ง/ชั่วโมง สามารถตรงตามข้อกำหนดได้ มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา (FS2O9A~B) กำหนดไว้ว่า สำหรับห้องปลอดเชื้อแบบไม่จำกัดทิศทาง (ระดับ 100,000, ระดับ 10,000) ความสูงห้อง 8-12 ฟุต (2.44-3.66 เมตร) โดยทั่วไปจะพิจารณาให้มีการระบายอากาศทั่วทั้งห้องอย่างน้อยหนึ่งครั้งทุกๆ 3 นาที (เช่น 20 ครั้ง/ชั่วโมง) ดังนั้น ข้อกำหนดในการออกแบบจึงได้คำนึงถึงค่าสัมประสิทธิ์ส่วนเกินจำนวนมาก และผู้ออกแบบสามารถเลือกปริมาณการระบายอากาศตามค่าที่แนะนำได้อย่างปลอดภัย

4. ความแตกต่างของความดันสถิต

การรักษาระดับความดันบวกที่เหมาะสมในห้องปลอดเชื้อเป็นหนึ่งในเงื่อนไขสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าห้องปลอดเชื้อนั้นไม่ปนเปื้อนหรือปนเปื้อนน้อยที่สุด เพื่อรักษาระดับความสะอาดตามที่ออกแบบไว้ แม้แต่ห้องปลอดเชื้อที่มีความดันลบ ก็จำเป็นต้องมีห้องหรือชุดที่อยู่ติดกันซึ่งมีระดับความสะอาดไม่ต่ำกว่าระดับของห้องนั้น เพื่อรักษาระดับความดันบวกที่เหมาะสม เพื่อให้ความสะอาดของห้องปลอดเชื้อที่มีความดันลบนั้นคงอยู่ได้

ค่าความดันบวกของห้องปลอดเชื้อ หมายถึงค่าที่ความดันสถิตภายในห้องมากกว่าความดันสถิตภายนอกห้อง เมื่อปิดประตูและหน้าต่างทุกบาน ซึ่งทำได้โดยให้ปริมาณอากาศที่ส่งเข้าสู่ระบบฟอกอากาศมากกว่าปริมาณอากาศที่ไหลกลับและปริมาณอากาศที่ระบายออก เพื่อให้แน่ใจว่าห้องปลอดเชื้อมีค่าความดันบวก ควรต่อระบบพัดลมจ่ายอากาศ พัดลมส่งอากาศ และพัดลมระบายอากาศเข้าด้วยกัน เมื่อเปิดระบบ พัดลมจ่ายอากาศจะเริ่มทำงานก่อน จากนั้นจึงเริ่มทำงานพัดลมส่งอากาศและพัดลมระบายอากาศ เมื่อปิดระบบ พัดลมระบายอากาศจะหยุดทำงานก่อน จากนั้นจึงหยุดพัดลมจ่ายอากาศและพัดลมส่งอากาศ เพื่อป้องกันการปนเปื้อนในห้องปลอดเชื้อขณะที่ระบบเปิดและปิด

ปริมาณอากาศที่จำเป็นในการรักษาระดับความดันบวกของห้องคลีนรูมนั้น ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความแน่นหนาของโครงสร้างห้อง ในช่วงแรกของการสร้างห้องคลีนรูมในประเทศของผม เนื่องจากโครงสร้างห้องมีความแน่นหนาไม่ดี จึงต้องใช้ปริมาณอากาศเติม 2 ถึง 6 ครั้งต่อชั่วโมง เพื่อรักษาระดับความดันบวกที่ ≥5 Pa แต่ในปัจจุบัน ความแน่นหนาของโครงสร้างห้องได้รับการปรับปรุงอย่างมากแล้ว จึงต้องการปริมาณอากาศเติมเพียง 1 ถึง 2 ครั้งต่อชั่วโมง เพื่อรักษาระดับความดันบวกเท่าเดิม และต้องการเพียง 2 ถึง 3 ครั้งต่อชั่วโมง เพื่อรักษาระดับความดันบวกที่ ≥10 Pa

ข้อกำหนดการออกแบบของประเทศของฉัน [6] กำหนดว่าความแตกต่างของความดันสถิตระหว่างห้องสะอาดที่มีระดับต่างกันและระหว่างพื้นที่สะอาดและพื้นที่ไม่สะอาดจะต้องไม่น้อยกว่า 0.5 มม. H2O (~5 Pa) และความแตกต่างของความดันสถิตระหว่างพื้นที่สะอาดและภายนอกอาคารจะต้องไม่น้อยกว่า 1.0 มม. H2O (~10 Pa) ผู้เขียนเชื่อว่าค่านี้ดูเหมือนจะต่ำเกินไปด้วยเหตุผลสามประการ:

(1) แรงดันบวกหมายถึงความสามารถของห้องสะอาดในการระงับมลพิษทางอากาศภายในอาคารผ่านช่องว่างระหว่างประตูและหน้าต่าง หรือเพื่อลดมลพิษที่แทรกซึมเข้ามาในห้องเมื่อเปิดประตูและหน้าต่างเป็นเวลาสั้นๆ ขนาดของแรงดันบวกบ่งบอกถึงความสามารถในการระงับมลพิษ ยิ่งแรงดันบวกมากเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น (ซึ่งจะกล่าวถึงในภายหลัง)

(2) ปริมาณอากาศที่ต้องการสำหรับแรงดันบวกมีจำกัด ปริมาณอากาศที่ต้องการสำหรับแรงดันบวก 5Pa และแรงดันบวก 10Pa แตกต่างกันเพียงประมาณ 1 เท่า/ชั่วโมง ทำไมไม่ทำล่ะ? เห็นได้ชัดว่าควรใช้ค่าต่ำสุดของแรงดันบวกเป็น 10Pa จะดีกว่า

(3) มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกา (FS209A~B) กำหนดว่า เมื่อปิดทางเข้าและทางออกทั้งหมด ความแตกต่างของแรงดันบวกขั้นต่ำระหว่างห้องคลีนรูมและพื้นที่ที่มีความสะอาดต่ำที่อยู่ติดกันคือ 0.05 นิ้วของคอลัมน์น้ำ (12.5 Pa) ค่านี้ได้รับการนำไปใช้โดยหลายประเทศ แต่ค่าแรงดันบวกของห้องคลีนรูมไม่ได้หมายความว่ายิ่งสูงยิ่งดีเสมอไป จากการทดสอบทางวิศวกรรมจริงของหน่วยงานของเรามานานกว่า 30 ปี พบว่า เมื่อค่าแรงดันบวก ≥ 30 Pa จะเปิดประตูได้ยาก หากปิดประตูอย่างไม่ระมัดระวังจะทำให้เกิดเสียงดัง! ซึ่งจะทำให้คนตกใจ เมื่อค่าแรงดันบวก ≥ 50~70 Pa ช่องว่างระหว่างประตูและหน้าต่างจะทำให้เกิดเสียงหวีด และผู้ที่มีอาการอ่อนแรงหรือมีอาการผิดปกติบางอย่างจะรู้สึกไม่สบาย อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดหรือมาตรฐานที่เกี่ยวข้องของหลายประเทศทั้งในและต่างประเทศไม่ได้ระบุขีดจำกัดบนของแรงดันบวก ส่งผลให้หลายหน่วยงานพยายามเพียงแค่ให้เป็นไปตามข้อกำหนดของขีดจำกัดล่าง โดยไม่คำนึงถึงว่าขีดจำกัดบนจะเป็นเท่าใด ในห้องปลอดเชื้อที่ผู้เขียนได้พบเจอจริง ค่าความดันบวกอาจสูงถึง 100 Pa หรือมากกว่านั้น ซึ่งส่งผลเสียอย่างมาก อันที่จริง การปรับความดันบวกไม่ใช่เรื่องยาก สามารถควบคุมให้อยู่ในช่วงที่กำหนดได้ มีเอกสารฉบับหนึ่งที่ระบุว่า ประเทศหนึ่งในยุโรปตะวันออกกำหนดค่าความดันบวกไว้ที่ 1-3 มม. H2O (ประมาณ 10-30 Pa) ผู้เขียนเชื่อว่าช่วงค่านี้เหมาะสมกว่า