طراحی اتاق تمیز

در این مقاله سعی داریم طراحی اتاق تمیز یا طراحی کلین روم را طی 10 مرحله توضیح دهیم. البته همانطور که مستحضر هستید برای طراحی یک محیط حساس اتاق تمیز استفاده از کلمه آسان با مفهومی که به ذهن خطور می‌کند سازگار نباشد. با این حال، این سخن به معنی این نخواهد بود که شما نمی توانید با رعایت مسائل و استانداردهای خاص و در یک توالی منطقی، یک طراحی اتاق تمیز برابر استاندارد را ایجاد کنید. این مقاله تهیه شده بطور کامل مراحل اصولی را در بر گرفته و نکات ضروری را به دقت بیان نموده است، تا نکاتی مفید بویژه برای تنظیم محاسبات فشار هوا ، برنامه ریزی مسیرهای هوا و زاویه دار کردن فضای مکانیکی اتاق تمیز نسبت به کلاس اتاق تمیز را مدنظر قرار دهید.

با توجه به این موضوع که اتاق تمیز دارای سیستم های مختلف و ویژه ای می باشد و هزینه یاخت و نگهداری از آن بالا است و بسیاری از فرایند های تولیدی دارای شرایط بسیار سختگیرانه محیطی نیاز دارند که لزوم استفاده از اتاق تمیز (کلین روم) را واجب نموده است، انجام طراحی اتاق تمیز برابر اصول و استانداردهای روز دنیا ضروری است. در این مقاله یک روش گام به گام برای ارزیابی و طراحی اتاق تمیز براساس فاکتور بندی در افراد / جریان مواد، طبقه بندی تمیزی فضا، فشار فضا، جریان هوای تأمین کننده فضا، انفجار هوا، تعادل هوای فضا، متغیرهای مورد ارزیابی، سیستم مکانیکی ارائه می شود. محاسبات بار، گرمایش / سرمایش و نیاز به فضای پشتیبانی ارائه گردیده است.

مرحله اول: نیازمندی های پروژه و مسیر حرکت پرسنل و مواد را مشخص کنید

پیش از ترسیم نقشه اتاق تمیز باید مشخص شود که فرآیند تولید یا فعالیت مورد نظر دقیقا به چه شرایطی نیاز دارد.

در این مرحله بهتر است اطلاعات زیر مشخص شود:

• نوع محصول یا فرآیند
• میزان حساسیت محصول به آلودگی
• منابع احتمالی تولید ذرات یا آلودگی
• تعداد افراد حاضر در هر فضا
• تعداد دفعات ورود و خروج
• مسیر ورود مواد اولیه
• مسیر خروج محصول
• مسیر ضایعات
• تجهیزات فرآیندی و ابعاد آنها
• نیازهای سرویس و تعمیرات
• شرایط دما و رطوبت
• نیازهای اختصاصی برق، آب، گاز، هوای فشرده یا سایر Utilityها

یک اصل مهم در طراحی، جدا کردن تا حد امکان مسیرهای افراد، مواد، محصول و ضایعات است. کارکنان و تجهیزات متحرک می توانند یکی از منابع مهم ورود آلودگی باشند؛ به همین دلیل طراحی رختکن، ایرلاک و مسیرهای دسترسی باید همزمان با طراحی سالن اصلی انجام شود.

در نسخه جدید ISO 14644-5:2025 نیز کنترل ورود و خروج افراد و مواد، گانینگ، آموزش، نظافت، نگهداری و پایش جزو برنامه کنترل عملیات اتاق تمیز در نظر گرفته شده است.

مرحله دوم: کلاس تمیزی مورد نیاز را تعیین کنید

یکی از رایج ترین اشتباهات در طراحی کلین روم، انتخاب کلاس تمیزی فقط بر اساس اسم صنعت است.

مثلا نمی توان گفت هر اتاق تمیز دارویی باید یک کلاس مشخص یا هر اتاق تمیز الکترونیکی باید کلاس دیگری داشته باشد. کلاس تمیزی باید بر اساس فرآیند، محصول، ریسک آلودگی و الزامات قانونی مربوط به همان پروژه تعیین شود.

ISO 14644-1 کلاس های ISO 1 تا ISO 9 را بر اساس غلظت ذرات معلق تعریف می کند. طبقه بندی های قدیمی مانند Class 100 یا Class 10,000 هنوز در برخی پروژه ها و منابع دیده می شوند، اما برای طراحی جدید بهتر است طبقه بندی ISO مرجع اصلی باشد و معادل های قدیمی فقط در صورت نیاز برای توضیح سابقه اصطلاحات آورده شوند.

برای درک کلی، کلاس های رایج تر به این صورت شناخته می شوند:

این جدول فقط یک راهنمای مفهومی است و نباید به جای تعیین کلاس پروژه استفاده شود.

نکته مهم درباره طبقه بندی ذرات

طبقه بندی ISO فقط به غلظت ذرات معلق مربوط است. بنابراین اگر پروژه به کنترل میکروبی، آلودگی شیمیایی، ذرات خاص یا شرایط ویژه فرآیند نیاز دارد، باید الزامات مربوط به آنها نیز جداگانه تعریف شود.

مرحله سوم: چیدمان فضاها و فشار را طراحی کنید

پس از مشخص شدن کلاس های مورد نیاز، نوبت به طراحی ارتباط بین فضاها می رسد.

در یک پروژه معمولی، ممکن است فضاها شامل موارد زیر باشند:

• فضای عمومی یا غیر طبقه بندی شده
• رختکن
• ایرلاک پرسنلی
• ایرلاک مواد
• اتاق تولید
• اتاق بسته بندی
• انبار مواد
• فضای شستشو
• فضای نگهداری تجهیزات
• فضای فنی و تاسیسات

برای هر فضا باید مشخص شود که هوا باید به کدام سمت حرکت کند و کدام فضا باید نسبت به فضای مجاور فشار بالاتر یا پایین تر داشته باشد.

در بسیاری از اتاق های تمیز که هدف اصلی جلوگیری از ورود آلودگی است، می توان از یک Pressure Cascade استفاده کرد تا هوا از فضای تمیزتر به سمت فضای کمتر تمیز حرکت کند. اما این اصل برای همه فرآیندها یکسان نیست. اگر هدف اصلی مهار ماده خطرناک، سمی، بیماری زا یا آلودگی فرآیندی باشد، ممکن است طراحی فشار منفی یا یک آرایش ترکیبی مناسب تر باشد.

برای پروژه های دارویی استریل، Annex 1 اتحادیه اروپا برای فضاهای با گرید متفاوت مقدار 10 پاسکال را به عنوان یک guidance value برای اختلاف فشار بین اتاق های مجاور مطرح می کند؛ با این حال، این عدد نباید بدون توجه به نوع پروژه و ارزیابی ریسک به عنوان قانون عمومی همه اتاق های تمیز در نظر گرفته شود.

چرا فشار بیش از حد هم مناسب نیست؟

افزایش اختلاف فشار لزوما به معنی عملکرد بهتر نیست. فشار بالا می تواند:

• باز و بسته شدن درها را دشوار کند
• بار سیستم تهویه را افزایش دهد
• نشتی هوا را بیشتر کند
• کنترل و بالانس HVAC را پیچیده تر کند
• هزینه انرژی را افزایش دهد

به همین دلیل، اختلاف فشار باید بر اساس هدف کنترل آلودگی، نوع فرآیند، مسیرها، نشتی ساختمان و عملکرد درب ها طراحی شود.

مرحله چهارم: جریان هوا و سیستم HVAC را تعیین کنید

یکی از مهم ترین قسمت های طراحی اتاق تمیز، تعیین مقدار و الگوی جریان هوا است.

در منابع قدیمی، برای هر کلاس تمیزی اعداد ثابتی برای Air Changes per Hour یا ACH ارائه می شد. این اعداد می توانند برای تخمین اولیه مفید باشند، اما نباید به عنوان یک الزام عمومی برای همه پروژه ها استفاده شوند.

مقدار هوای مورد نیاز به عواملی مانند این موارد وابسته است:

• ابعاد و ارتفاع فضا
• کلاس تمیزی
• تعداد افراد
• مقدار تولید ذرات در فرآیند
• گرمای تجهیزات
• میزان ورود و خروج افراد و مواد
• وضعیت فشار فضا
• هوای مورد نیاز فرآیند
• نوع جریان هوا
• میزان هوای تازه و اگزاست
• نیاز به Recovery Time
• الزامات اختصاصی صنعت

به همین دلیل، طراحی حرفه ای باید از محاسبه واقعی بار و جریان هوا شروع شود، نه از یک عدد ACH ثابت.

در پروژه هایی با جریان غیر یک جهته، کیفیت طراحی فقط با تعداد دفعات تعویض هوا تعیین نمی شود؛ نحوه توزیع هوا و توانایی سیستم در کنترل آلودگی نیز اهمیت دارد. برای مناطق دارای جریان یک جهته نیز سرعت و الگوی جریان باید بر اساس کاربرد و طراحی مورد نظر تعیین و سپس آزمون شود.

مرحله پنجم: مسیر رفت، برگشت و اگزاست هوا را طراحی کنید

در این مرحله مشخص می شود که هوای تامین شده چگونه وارد فضا، از کجا برگشت داده و در صورت نیاز چگونه تخلیه می شود.

مسیر هوا باید با توجه به فرآیند طراحی شود. در بعضی فضاها استفاده از هوای برگشتی اهمیت زیادی دارد و در برخی فرآیندها به دلیل ماهیت مواد یا آلودگی ایجاد شده، هوای بیشتری باید تخلیه شود.

نکته مهم این است که اتاق تمیز را نباید به عنوان یک جعبه کاملا بدون نشتی در نظر گرفت. محل اتصال دیوار و سقف، درب ها، پنجره ها، تجهیزات عبوری و Penetrationهای تاسیساتی همگی باید در طراحی پوسته و بالانس هوا دیده شوند.

میزان Supply، Return، Exhaust و هوای نفوذی باید با یکدیگر سازگار باشند تا سیستم بتواند فشار طراحی شده را در شرایط واقعی حفظ کند.

ارائه یک درصد ثابت برای نشتی یا یک اختلاف ثابت بین هوای رفت و برگشت، بدون محاسبه پروژه، قابل دفاع نیست؛ مقدار واقعی باید از شرایط ساختمان، فشارها، تجهیزات و نقاط نشت تعیین شود.

مرحله ششم: بالانس هوا را محاسبه کنید

بالانس هوا یعنی مقدار هوای وارد شده و خارج شده از هر فضا به شکلی محاسبه شود که فشار و مسیر جریان مورد نظر قابل دستیابی باشد.

در محاسبات می توان موارد زیر را در نظر گرفت:

هوای ورودی:

• هوای رفت سیستم HVAC
• هوای انتقالی از فضاهای مجاور
• هوای نفوذی

هوای خروجی:

• هوای برگشتی
• هوای اگزاست
• هوای انتقالی به فضاهای دیگر
• هوای خروجی فرآیند

این محاسبات باید هم در حالت طراحی و هم در شرایط عملیاتی مورد توجه قرار گیرند؛ زیرا باز و بسته شدن درها، تغییر تعداد نفرات، تغییر فرآیند و تغییر وضعیت تجهیزات می تواند رفتار سیستم را تغییر دهد.

مرحله هفتم: دما، رطوبت، صدا، لرزش و شرایط فرآیند را تعیین کنید

کلاس تمیزی تنها پارامتر طراحی نیست.

برای هر پروژه باید مشخص شود:

• دما

محدوده دما باید بر اساس نیاز فرآیند، تجهیزات، محصول و شرایط کاری پرسنل تعیین شود. بنابراین نمی توان یک دمای ثابت را برای تمام کلین روم ها تجویز کرد.

• رطوبت

رطوبت نسبی می تواند روی آسایش افراد، برخی مواد، فرآیندها و در بعضی صنایع روی رفتار الکتریسیته ساکن تاثیر بگذارد. مقدار مورد نیاز باید بر اساس کاربرد واقعی پروژه تعیین شود.

• کنترل الکتریسیته ساکن

در صنایع الکترونیک یا فرآیندهایی که مواد حساس به ESD وجود دارند، طراحی کف، اتصال زمین و کنترل شرایط محیطی باید از ابتدا دیده شود.

• صدا و لرزش

در پروژه هایی مانند تولید تجهیزات دقیق یا برخی فرآیندهای حساس، لرزش و نویز می توانند مستقیما بر عملکرد تجهیزات تاثیر بگذارند. این موارد باید در مرحله طراحی معماری و مکانیکی بررسی شوند.

مرحله هشتم: مصالح و تجهیزات اتاق تمیز را انتخاب کنید

طراحی اتاق تمیز فقط مربوط به HVAC نیست. تجهیرات اتاق تمیز و سطح داخلی اتاق باید با نیازهای فرآیند، نظافت و مواد شوینده یا ضدعفونی کننده سازگار باشد.

در انتخاب مصالح باید مواردی مانند این موارد بررسی شوند:

• قابلیت شستشو
• مقاومت مکانیکی
• مقاومت شیمیایی
• حداقل کردن محل تجمع آلودگی
• جزئیات اتصال دیوار و سقف
• کیفیت درزها
• نوع درب و پنجره
• کف سازی
• دسترسی به تاسیسات
• قابلیت تعمیر و تعویض

در کنار مصالح، تجهیزات کلین روم نیز باید متناسب با کلاس و فرآیند انتخاب شوند؛ از جمله تجهیزات فیلتراسیون، هواساز، فن فیلتر یونیت، ایر شاور، پس باکس، سیستم های کنترل و تجهیزات مانیتورینگ.

مرحله نهم: محاسبات گرمایش، سرمایش و مصرف انرژی را انجام دهید

سیستم تهویه اتاق تمیز معمولا علاوه بر تامین بار حرارتی و برودتی معمول ساختمان، باید نیازهای مربوط به هوای تازه، فیلتراسیون، شرایط محیطی و جریان هوای مورد نیاز فرآیند را نیز پوشش دهد.

در محاسبات HVAC باید مواردی مانند موارد زیر بررسی شوند:

• شرایط اقلیمی محل پروژه
• بار حرارتی افراد
• بار تجهیزات
• بار فرآیند
• هوای تازه
• هوای اگزاست
• بار رطوبت
• افت فشار فیلترها
• شرایط دمایی و رطوبتی مورد نیاز
• شرایط کاری واقعی سیستم

ISO 14644-4:2022 نیز در فرآیند طراحی، توجه به مدیریت انرژی را به عنوان بخشی از رویکرد طراحی اتاق تمیز مطرح می کند. بنابراین بهتر است هزینه انرژی فقط پس از انتخاب تجهیزات بررسی نشود؛ بلکه از مرحله طراحی اولیه وارد تصمیم گیری شود.

مرحله دهم: فضای فنی و نگهداری را از ابتدا پیش بینی کنید

یکی از خطاهای رایج در پروژه های کلین روم این است که تمام مساحت موجود به فضای تمیز اختصاص داده می شود و محل کافی برای تجهیزات فنی، تعمیرات و دسترسی های سرویس در نظر گرفته نمی شود.

در طراحی باید از ابتدا برای مواردی مانند موارد زیر فضا مشخص شود:

• هواساز
• فن ها
• فیلترها
• تابلوهای برق
• کنترلرها
• لوله کشی
• کانال ها
• سیستم های سرمایش و گرمایش
• اگزاست
• دسترسی تعمیراتی
• تعویض فیلتر
• تجهیزات پایش

مقدار این فضا به نوع سیستم، حجم جریان هوا، سطح پیچیدگی تاسیسات و تعداد تجهیزات بستگی دارد و نمی توان یک نسبت ثابت و عمومی برای همه پروژه ها تعیین کرد.

همچنین دسترسی تعمیراتی باید به شکلی طراحی شود که تا حد امکان تعمیر و نگهداری تجهیزات خارج از فضای طبقه بندی شده انجام شود. این موضوع می تواند ریسک آلودگی و زمان توقف تولید را کاهش دهد.

طراحی اتاق تمیز برای چه صنایعی کاربرد دارد؟

کلین روم می تواند در طیف متنوعی از صنایع مورد نیاز باشد؛ اما مشخصات طراحی در هر صنعت متفاوت است.

برای مثال:

• صنایع دارویی
• تولید تجهیزات پزشکی
• صنایع الکترونیک
• تجهیزات و قطعات حساس
• صنایع غذایی در کاربردهای خاص
• آزمایشگاه ها و مراکز تحقیقاتی
• صنایع آرایشی و بهداشتی در فرآیندهای مورد نیاز
• فرآیندهای صنعتی حساس به آلودگی
• برخی کاربردهای نوری و دقیق

بنابراین قبل از انتخاب کلاس ISO یا تجهیزات، باید فرآیند اصلی پروژه مشخص شود.

هزینه طراحی اتاق تمیز چقدر است؟

هزینه طراحی اتاق تمیز به عوامل مختلفی مانند متراژ فضا، کلاس بندی کلین روم، نوع کاربری، سطح کنترل آلودگی، سیستم تهویه و فیلتراسیون هوا و تجهیزات مورد نیاز بستگی دارد. به همین دلیل نمی توان برای تمام پروژه ها قیمت ثابتی تعیین کرد و هزینه نهایی پس از بررسی نیازهای پروژه و تهیه طرح اولیه مشخص می شود. مهم ترین عوامل موثر بر هزینه طراحی اتاق تمیز عبارتند از:

• متراژ و ابعاد اتاق تمیز و تعداد فضاهای مورد نیاز
• کلاس بندی کلین روم و میزان پاکیزگی مورد نیاز
• نوع صنعت و کاربری فضا مانند دارویی، پزشکی، غذایی یا الکترونیک
• سیستم تهویه مطبوع و فیلتراسیون هوا و تجهیزات مورد استفاده
• تعداد و نوع فضاهای جانبی مانند ایرلاک، رختکن و پس باکس
• نوع جریان هوا و میزان تعویض هوا در محیط
• سیستم کنترل فشار، دما و رطوبت
• نیاز به تجهیزات تخصصی و الزامات استانداردی
• پیچیدگی نقشه و طراحی تاسیسات مکانیکی و الکتریکی

جمع بندی

شاید بتوان طراحی کلین روم را به طراحی یک جت جنگنده مقایسه نمود. هنگامی که به درستی طراحی و برابر استانداردهای روز دنیا ساخته شود عملکرد بسیار بالا در طول سالیان متمادی خواهند داشت. در غیر اینصورت اگر طراحی اتاق تمیز برابر استاندارد نباشد، قابل استفاده نبوده و نمی توان به آن اعتماد داشت و فرآیند تولید محصول در آن را آغاز نمود.. شرکت اندیشگران جامع صنعت ایرانیان با بیش از 12 سال تجربه در طراحی اتاق تمیز و تجهیزات وابسته آماده است که شما را از هزینه های گزاف و جبران ناپذیر طراحی غلط نجات بخشد.

سوالات متداول درباره طراحی اتاق تمیز

1. طراحی اتاق تمیز شامل چه بخش هایی می شود؟
طراحی اتاق تمیز شامل تعیین کلاس پاکیزگی، جانمایی فضاها، طراحی سیستم تهویه و فیلتراسیون، تعیین فشار فضاها، کنترل دما و رطوبت و مشخص کردن مسیر حرکت پرسنل، مواد و تجهیزات است.

2. هزینه طراحی اتاق تمیز چگونه محاسبه می شود؟
هزینه طراحی کلین روم به عواملی مانند متراژ، نوع کاربری، کلاس تمیزی، پیچیدگی پروژه، سیستم تهویه و تجهیزات مورد نیاز بستگی دارد و پس از بررسی مشخصات پروژه تعیین می شود.

3. چرا تعیین فشار فضاها در طراحی اتاق تمیز اهمیت دارد؟
تعیین فشار مناسب باعث می شود جریان هوا از فضاهای تمیزتر به سمت فضاهای با پاکیزگی کمتر حرکت کند و از ورود آلودگی و ذرات به بخش های حساس جلوگیری شود.

4. طراحی اتاق تمیز بر اساس چه استانداردهایی انجام می شود؟
طراحی کلین روم با توجه به نوع صنعت و سطح پاکیزگی مورد نیاز و بر اساس استانداردهای مرتبط با اتاق تمیز مانند استانداردهای ISO و الزامات تخصصی هر صنعت انجام می شود.