Przepływ powietrza w cleanroomach

Czystość powietrza w cleanroomach zapewnia jego filtracja i wymiana. Pod wieloma względami rozwiązania stosowane w tym zakresie różnią się od tych, w zwykłej klimatyzacji. Przykładowo strefy czyste wyróżnia większe zapotrzebowanie na powietrze – typowo konwencjonalne systemy klimatyzacji wymagają około od 4 do 8 wymian powietrza na godzinę, podczas gdy pomieszczenia czyste od 20 do 90 takich cykli. Wymagana częstość wymiany powietrza zależy od klasy czystości strefy oraz natężenia operacji, które będą w niej wykonywane. Przykładowo o ile w klasach ISO 5–6 konieczna może być wymiana od 10 do 20 razy na godzinę, to w cleanroomach w klasie ISO 4 wymaganych może być nawet 40‒60 cykli.

Kolejną charakterystyczną cechą jest sposób przepływu powietrza. Zasadniczo w cleanroomach odbywa się to na jeden z trzech sposobów. Możliwy jest przepływ jednokierunkowy (laminarny) (rys. 1), niejednokierunkowy (turbulentny) (rys. 2) albo mieszany (rys. 3). Generalnie przepływ jednokierunkowy jest bardziej skuteczny pod względem wymiatania niepożądanych cząstek dzięki efektowi tłoka zapewnianemu przez niezmienną prędkość powietrza.

 

Rys. 1 Przepływ laminarny

 

Rys. 2 Przepływ turbulentny

 

Rys. 2 Przepływ turbulentny

Filtracja i ciśnienie w cleanroomach

Skuteczną filtrację powietrza w strefach czystych zapewniają filtry HEPA (High Efficiency Particulate Air filter). Oczyszczanie jest zazwyczaj kilkustopniowe. Powietrze wlotowe jest wówczas filtrowane najpierw przez filtr wstępny o niskiej skuteczności, przykładowo 30%, następnie filtr pośredni (skuteczny na przykład w 60%), a ostatecznie przez filtr końcowy typu HEPA. Skuteczność filtracji tym ostatnim sięga 99%. Warto wspomnieć, że na wlocie powietrza z zewnątrz umieszcza się siatkę chroniącą przed szkodnikami i dużymi odpadkami. Z kolei w przypadku powietrza recyrkulowanego w cleanroomie, ze względu na jego wysoki stopień czystości, zwykle pomija się filtrację wstępną.

Na koniec warto dodać, że między sąsiadującymi ze sobą pomieszczeniami zwykłymi, a strefami czystymi należy utrzymywać różnicę ciśnień – w cleanroomie w takim układzie ciśnienie powinno być zawsze wyższe, żeby zapobiec przenikaniu zanieczyszczeń przez nieszczelności oraz podczas otwierania i zamykania drzwi. Zalecana minimalna różnica między czystym obszarem a sąsiednią nieczystą strefą powinna wynosić kilkanaście Pa. Gdy kilka pomieszczeń czystych o różnych poziomach czystości jest połączonych w jeden kompleks, należy zachować hierarchię stopni czystości. Zalecana minimalna różnica ciśnień w takim wypadku między czystymi strefami wynosi kilka Pa. Czasami, ze względu na specyfikę procesów, konieczne może się jednak okazać utrzymanie w cleanroomie podciśnienia w stosunku do otoczenia. W takim przypadku praktykuje się konstrukcje pomieszczenia w pomieszczeniu, aby jednocześnie utrzymać podciśnienie względem otoczenia i spełnić wymóg nadciśnienia dla utrzymania sterylności.

Monika Jaworowska