Производство чистых комнат

Основным принципом обеспечения чистоты является создание в «чистом» помещении избыточного давления по отношению к смежным с ним помещениям. Это обеспечивается созданием в нем дисбаланса воздуха, то есть разности между количеством приточного и вытяжного воздуха. Количество приточного воздуха должно превышать вытяжку минимум на 20 % при условии, что рассматриваемое помещение находится в центре здания, и не менее 30 % при наличии в помещении остекления, допускающего инфильтрацию. Это обеспечивает движение воздуха из помещений с высокими требованиями по чистоте в смежные помещения с более низкой степенью чистоты по мере убывания технологических требований. В таких помещениях содержание загрязняющих веществ в воздухе, на поверхностях стен и потолка должно поддерживаться на минимальном уровне.

Производство чистых комнат

Указанными частицами могут быть такие материалы, как пыль, отработанные газы для анестезии, а также микроорганизмы. Чрезвычайно чистого воздуха в помещении можно добиться только при удалении внутреннего воздуха и подачей отфильтрованного вытесняющего кондиционированного воздуха. Кроме того, так же как и в классической системе, должны контролироваться параметры комфортных условий, такие как температура, относительная влажность, уровень шума, давление и скорость движения воздуха, а также минимальный расход наружного воздуха. Технология чистых помещений служит выполнению следующих задач: • защита продуктов от загрязнения; • защита окружающей среды от загрязнения; • создание защитной среды для людей, находящихся в помещении; • защита людей, находящихся в помещении, от микробов, переносимых людьми; • защита окружающей среды от опасных продуктов; • защита окружающей среды от микробов, переносимых людьми. Чистое помещение предполагает наличие чистой атмосферы, чистого газа, чистых поверхностей, чистого оборудования, чистой продукции и чистой технологии. Никакие проекты и инвестиции не должны выполняться до определения гигиенических требований к чистому помещению. Необходимо обеспечить гарантированное гигиеническое качество и поддержание необходимой степени чистоты воздуха в помещении (не обязательно максимально возможной). Высокое гигиеническое качество может быть обеспечено при помощи реализации дорогого проекта защиты. Основной подход должен предусматривать удовлетворение гигиенических требований, где это необходимо, наиболее недорогими способами и с максимальной эффективностью, но только в той степени, в какой это необходимо для конкретного помещения. Параметры, влияющие на реализацию необходимых условий, могут быть разделены на две группы: параметры обеспечения комфорта и гигиены. Критериями комфортных параметров воздуха являются: • приемлемый температурный диапазон; • приемлемое содержание влаги; • необходимый расход подаваемого воздуха (л/с); • допустимый уровень шума. Эти параметры важны для ассимиляции тепловыделений от внешних и внутренних источников, а также для компенсации теплопотерь и для обеспечения комфортных условий в помещении. Критерии гигиенических параметров воздуха: • обеспечение концентрации микроорганизмов в заданных пределах; • удаление из помещения загрязняющих веществ, таких как выделяющихся газов; • контролирование движения воздуха в помещении. Параметрами поддержания гигиенических условий являются концентрация микробов и загрязняющих газов, а также движение воздуха между помещениями. В этой связи концентрация загрязняющих веществ должна находиться на минимально необходимом уровне, движение воздуха между помещениями должно контролироваться. Однако во время проектирования должно проводиться рассмотрение этих параметров в их совокупности. Для ассимиляции теплоизбытков, обеспечивающей необходимое качество воздуха, следует проверять количество кондиционированного воздуха, так же как количество вытесняющего воздуха, необходимое для поддержания концентрации микроорганизмов в помещении ниже определенного уровня. Области применения чистых помещений Чистые помещения применяются в таких областях, как медицина, микроэлектроника, микромеханика и пищевая промышленность. В медицине операционные, помещения для приготовления лекарственных препаратов, биохимические и генетические лаборатории очищаются от твердых частиц и микроорганизмов. Чистые помещения применяются в микроэлектронике, космической технологии, тонкопленочной технологии, индустрии производства печатных схем и в смежных направлениях этих областей, где необходимо удаление загрязняющих частиц. В пищевой промышленности из производственных помещений удаляются как частицы загрязняющих веществ, так и микроорганизмы. Можно условно выделить следующие основные подходы к созданию чистых помещений: Определение принципа разделения зон с различными классами чистоты. Разработка планировочных решений чистых помещений. Формирование потоков воздуха. Обеспечение необходимых характеристик однонаправленного потока воздуха. Обеспечение баланса воздухообмена, необходимой доли наружного воздуха, а для помещений классов 5 ИСО — 9 ИСО — кратности воздухообмена.
Производство чистых помещений
Построение системы вентиляции и кондиционирования. Применение HEPA и ULPA фильтров и многоступенчатой фильтрации воздуха. Обеспечение необходимого перепада давления (если требуется). Чистые помещения современной конструкции были изобретены американским физиком Уиллисом Уитфилдом. Будучи сотрудником Сандийской национальной лаборатории, Уитфилд создал первоначальную планировку чистых помещений в 1960 году. До изобретения Уитфилда в чистых помещениях нередко возникали проблемы с частицами и непредсказуемые воздушные потоки. Чистое помещение разработки Уитфилда отличалось от своих предшественников постоянной высокой степенью фильтрации воздушного потока, позволявшей эффективно избавляться от взвешенных загрязнений. В течение всего лишь нескольких лет после изобретения современных чистых помещений Уитфилда, их было сооружено на сумму более 50 миллиардов долларов по всему миру.  Обзор  Чистые комнаты могут быть очень большими. В чистом помещении могут целиком находиться производственные мощности, охватывающие несколько заводских этажей площадью порядка нескольких тысяч квадратных метров. Чистые помещения широко используются в производстве полупроводников, биотехнологиях, фармокологии, атомной промышленности, а также в различных исследованиях с повышенной чувствительностью к загрязнению рабочей среды. Воздух, поступающий в чистые помещения извне, фильтруется для удаления из него пыли, а находящийся внутри них воздух постоянно циркулирует через высокоэффективные фильтры для очистки воздуха от взвешенных частиц (HEPA) и/или воздушные фильтры с ультра-низким уровнем проникновения (ULPA), удаляющие загрязнители, которые образуются внутри помещений. Персонал входит в помещения и выходит из них через шлюзы (иногда со встроенным обдуванием воздухом) и носит такую защитную одежду, как капюшоны, маски для лица, перчатки, сапоги и комбинезоны. Оборудование внутри чистых помещений специально разрабатывается для поддержания минимального загрязнения воздуха. Для уборки используются только специальные швабры и ведра. Предметы мебели для чистых помещений также создают минимальное число частиц и отличаются лёгкостью очистки. В чистых помещениях часто запрещается использовать такие распространённые материалы, как бумага, карандаши и ткани из натуральных волокон — вместо них используются альтернативные материалы. Чистые помещения не являются стерильными (то есть, с полным отсутствием неконтролируемых микробов), и только взвешенные в воздухе частицы находятся под контролем. Уровни содержания частиц определённого размера, как правило, проверяются при помощи счётчика частиц.  Для подключения контуров с водой, воздухом и различными химическими жидкостями используются быстроразъёмные соединения с возможностью очистки на месте - CIP (Cleaning In Place) или стерилизации на месте - SIP (Sanitisation In Place). Отборы проб осуществляется с помощью специальных пробоотборников. В некоторых из чистых помещений поддерживается избыточное давление с тем, чтобы вероятные утечки воздуха происходили из помещения наружу, вместо попадания неотфильтрованного воздуха извне. Некоторые системы вентиляции и кондиционирования для чистых помещений поддерживают в них низкий уровень влажности. При этом становится необходимым использовать дополнительное оборудование (т.н. «ионизаторы») для предотвращения проблем с электростатическими разрядами (ESD). Для работы в чистых помещениях с особенно низким уровнем загрязнений может требоваться использование исключительно специальной обуви с совершенно гладкой подошвой, на которой не задерживается пыль и грязь. Тем не менее, по соображениям безопасности, такие подошвы не должны приводить к опасности поскользнуться. Доступ в чистые комнаты, как правило, разрешается только персоналу, носящему специальные защитные костюмы для чистых помещений. Защитные костюмы комлектуются переносными установками выработки воздуха пригодного дыхания или могут подключаться с помощью шланга к стационарным постам. Для быстрого и безопасного подключения контуров к установкам регенерации воздуха пригодного для дыхания используется специально разработанные серии быстроразъемов. Вход в чистые помещения, стандарты чистоты воздуха в которых являются менее строгими, может не оборудоваться шлюзами с воздушным обдуванием. При чистых помещениях существуют специальные вестибюли (известные под названием «серых комнат»), в которых персонал переодевается в спецодежду и из которых он попадает непосредственно в помещение. На некоторых производствах не существует чистых помещений с чёткой классификацией, однако используются некоторые из обычных практик работы в чистых помещениях для удовлетворения собственных требований к уровням загрязнения.  Разработка эффективных проектно-конструкторских решений, использование надлежащих материалов и оборудования. Правильный выбор подрядчика.

Производство чистых комнат

Строительство и монтаж в соответствии с «протоколом чистоты». Основная идея протокола чистоты состоит в том, что нельзя добиться высокого класса чистоты без соблюдения требований чистоты при строительстве (загрязнения, привнесенные, накопленные и неубранные при строительстве, нельзя полностью удалить в построенном чистом помещении при его подготовке к пуску. объем и содержание протокола чистоты зависят от класса чистого помещения). Контроль параметров воздуха: концентрации частиц, концентрации микроорганизмов (при необходимости), однонаправленности и скорости однонаправленного потока воздуха, перепада давления, целостности HEPA и ULPA фильтров, времени восстановления параметров чистого помещения и пр. Правильная эксплуатация чистых помещений, включая требования к одежде, порядку очистки, дезинфекции и пр. Обучение персонала, выполнение им требований личной гигиены, правильного поведения, переодевания и пр. Аттестация проекта и самого чистого помещения на всех этапах его создания. Конструкции В общем виде чистые помещения включают в себя следующие базовые элементы: ограждающие стеновые конструкции (каркас, глухие и остекленные стеновые панели, двери, окна); герметичные панельные и кассетные потолки со встроенными растровыми светильниками;