یکی از حیاتی ترین جنبه های عملکردی اتاق تمیز، ایجاد و حفظ شرایط محیطی پایدار است؛ شرایطی که هرگونه اختلال در آن می تواند روند تولید را از نظم خارج کرده و کیفیت محصولات حساس را تهدید کند. در کلین روم، کنترل دما و رطوبت نه تنها یک الزام فنی است، بلکه بخشی از ساختار اصلی کیفیت، ایمنی و یکپارچگی فرآیند تولید محسوب می شود.
اتاق تمیز محیطی است که برای حداقل سازی تعداد ذرات معلق، کاهش آلودگی های میکروبی و ایجاد شرایط استاندارد برای تولید محصولات حساس طراحی شده است. در چنین فضایی، کوچک ترین تغییر در دما می تواند واکنش های شیمیایی را مختل کند یا موجب افزایش فعالیت میکروبی شود، و نوسانات رطوبتی می تواند رفتار ذرات را تغییر دهد، الکتریسیته ساکن را افزایش دهد و حتی فرآیندهای پوشش دهی یا مونتاژ را با مشکل مواجه کند.
در این مقاله، به طور کامل بررسی می کنیم که دما و رطوبت چگونه کنترل می شوند، چه استانداردهایی دارند، و چرا پایدار نگه داشتن این مقادیر برای صنایع دارویی، غذایی، نیمه هادی، پزشکی و بیوتکنولوژی حیاتی است.
هر اتاق تمیز، صرف نظر از کلاس و کاربرد آن، نیازمند محیطی پایدار است. نوسانات کوچک محیطی در فضاهای معمولی شاید قابل چشم پوشی باشد، اما در کلین روم، یک تغییر چند درجه ای در دما یا حتی ۵ درصد افزایش رطوبت می تواند باعث بروز تغییرات بزرگ در رفتار ذرات، کارایی تجهیزات و کیفیت محصولات شود.
دما اگر بیش از حد بالا باشد، شرایط رشد میکروبی تسریع می شود، تجهیزات حساس الکترونیکی دچار ناپایداری حرارتی می شوند و کارکنان نیز ممکن است نتوانند مدت طولانی در محیط کار کنند. اگر دما بیش از حد پایین بیاید، بسیاری از واکنش ها کند شده و فرآیندهای تولید وابسته به گرما با مشکل روبه رو می شوند. رطوبت نیز یکی از مهم ترین عوامل کنترل آلودگی است.
رطوبت بالا باعث افزایش چسبندگی ذرات و نشستن آن ها بر سطوح می شود، و رطوبت پایین موجب افزایش الکتریسیته ساکن می گردد که در صنایع الکترونیک فاجعه بار است. به همین دلیل، کنترل دقیق دما و رطوبت، بخشی از شرط محیطی ایده آل اتاق تمیز محسوب می شود و مستقیماً روی شاخص کیفیت و کارایی سیستم اثر دارد.
دمای اتاق تمیز بسته به نوع صنعت و کلاس کلین روم متفاوت است، اما معمولاً در بازه ۱۸ تا ۲۲ درجه سانتی گراد نگه داشته می شود. در صنایع دارویی، این محدوده کمی پایین تر است تا رشد میکروبی کنترل شود. در صنایع الکترونیک، نگه داشتن دما در بازه باریک تر اهمیت بیشتری دارد، زیرا بسیاری از تراشه ها و قطعات نیمه هادی نسبت به نوسانات حرارتی حساس اند.
دمای استاندارد اتاق تمیز باید به گونه ای تنظیم شود که هم برای فرایند تولید مناسب باشد و هم کارکنان بتوانند با لباس های تخصصی اتاق تمیز در آن مدت طولانی فعالیت کنند. هرگونه افزایش دمای غیرمنتظره می تواند رطوبت نسبی را تغییر دهد و این تغییر در یک محیط کنترل شده می تواند بر توزیع ذرات و رفتار آن ها تأثیر بگذارد.
به همین دلیل، سیستم های تهویه و HVAC کلین روم مجهز به سنسورهای دقیق و الگوریتم های کنترلی هستند که دما را بدون کوچک ترین نوسان حفظ می کنند.
رطوبت نسبی یکی از حساس ترین پارامترهای کلین روم است. رطوبت معمولاً بین 40 تا 60 درصد نگه داشته می شود؛ اما این مقدار بر اساس نوع فرآیند تغییر می کند. اگر رطوبت بسیار پایین باشد، احتمال تولید الکتریسیته ساکن افزایش می یابد، که در صنایع الکترونیک، مونتاژ تراشه و تولید تجهیزات پزشکی بسیار خطرناک است.
از سوی دیگر، رطوبت بالا باعث افزایش احتمال رشد قارچ ها و باکتری ها شده و امنیت زیستی اتاق تمیز را تهدید می کند. علاوه بر این، رطوبت زیاد موجب چسبندگی ذرات و نشستن آن ها بر روی سطوح می شود که این موضوع نیز برای فرآیندهای حساس مشکل زا خواهد بود. به همین دلیل، تعیین رطوبت استاندارد در کلین روم نیازمند شناخت دقیق فرآیند تولید و نوع آلودگی های غالب است.
رفتار ذرات در مجاورت رطوبت به طور کامل تغییر می کند. در یک اتاق با رطوبت پایین، ذرات خشک، سبک و معلق باقی می مانند و احتمال حرکت آزادانه آن ها بسیار زیاد است. این شرایط برای صنایع نیمه هادی یا آزمایشگاه های سطح بالا بسیار ناامن است، زیرا ذرات کوچک می توانند وارد تجهیزات حساس شده یا روی ویفرهای سیلیکونی بنشینند و عملکرد آن ها را مختل کنند.
در مقابل، در شرایط رطوبتی بالا، ذرات سنگین تر می شوند و احتمال چسبندگی آن ها به سطوح افزایش می یابد. این امر شاید انتشار ذرات را کاهش دهد، اما می تواند مشکلاتی در فرایندهای پوشش دهی، بسته بندی یا تولید اقلام استریل ایجاد کند. در واقع رطوبت، مانند یک عامل کنترلی برای رفتار ذرات عمل می کند. به همین دلیل، تنظیم دقیق رطوبت بخشی جدایی ناپذیر از شرط محیطی ایده آل اتاق تمیز است.
سیستم تهویه یا HVAC مهم ترین عنصر در ایجاد شرایط محیطی پایدار است. این سیستم ها نه تنها دما و رطوبت را تنظیم می کنند، بلکه تضمین می کنند که هوای واردشده به اتاق تمیز، از فیلترهای هپا یا اولپا عبور کند و عاری از ذرات باشد. سیستم های تهویه پیشرفته برای اتاق های تمیز معمولاً از چندین لایه کنترل استفاده می کنند. هوای تازه ورودی با نسبت مشخصی با هوای بازچرخش ترکیب می شود.
دما و رطوبت توسط چیلرها، سیستم های رطوبت زن یا رطوبت گیر تنظیم می شوند. اختلاف فشار بین بخش های مختلف نیز توسط دمپرهای کنترلی برقرار می شود تا از ورود آلودگی از بخش های کم کیفیت تر جلوگیری شود. این سیستم ها به سنسورهای دقیق تجهیز شده اند که قادرند هر تغییر کوچک در دما یا رطوبت را تشخیص دهند و بلافاصله واکنش مناسب انجام دهند.
پایش مداوم کیفیت هوا در اتاق تمیز تنها یک توصیه نیست، بلکه یک الزام حیاتی است. مانیتورینگ شامل اندازه گیری هم زمان دما، رطوبت، ذرات معلق، فشار مثبت و سرعت جریان هوا است. سیستم های مانیتورینگ در کلین روم از حسگرهای بسیار دقیق استفاده می کنند که در نقاط مختلف فضا نصب شده اند. این حسگرها اطلاعات را به یک مرکز کنترل ارسال می کنند تا هرگونه تغییر، در کوتاه ترین زمان ثبت شود.
برخی اتاق های تمیز از سیستم های هشداردهی سریع استفاده می کنند تا در صورت افزایش دما، افت رطوبت یا افزایش ذرات، پرسنل فوراً مطلع شوند. این سیستم ها معمولاً با بازبینی های دوره ای همراه اند تا از عملکرد صحیح دستگاه ها اطمینان حاصل شود و شرط محیطی ایده آل اتاق تمیز همواره برقرار بماند.
جدول: مقایسه دما و رطوبت استاندارد در کلاس های مختلف اتاق تمیز
|
کلاس کلین روم |
دمای پیشنهادی (°C) |
رطوبت نسبی استاندارد (%) |
|
ISO 5 |
۱۸–۲۱ |
۴۰–۵۰ |
|
ISO 6 |
۱۸–۲۲ |
۴۰–۵۵ |
|
ISO 7 |
۱۹–۲۳ |
۴۰–۶۰ |
|
ISO 8 |
۲۰–۲۴ |
۴۵–۶۰ |
کنترل دما و رطوبت در اتاق تمیز بخشی از شالوده عملکرد این محیط های حساس است. بدون حفظ شرط محیطی ایده آل اتاق تمیز، نه تجهیزات می توانند عملکرد پایدار داشته باشند و نه فرآیندهای تولید حساس قادر خواهند بود کیفیت مورد انتظار را ارائه دهند. اتاق تمیز باید به گونه ای مدیریت شود که دما، رطوبت، فشار و ذرات همگی در محدوده استاندارد قرار بگیرند و هرگونه اختلال در این مقادیر سریعاً شناسایی و اصلاح شود.
نقش سیستم های تهویه، تجهیزات مانیتورینگ، پرسنل آموزش دیده و دستورالعمل های عملیاتی در این میان بسیار حیاتی است. در نهایت، اتاق تمیز زمانی می تواند به استانداردهای جهانی نزدیک شود که دما و رطوبت آن نه تنها کنترل شوند، بلکه پایدار، قابل پیش بینی و هماهنگ با فرآیندهای تولید باشند.
رطوبت رفتار ذرات، میزان الکتریسیته ساکن، سرعت رشد میکروبی و کیفیت ساخت محصولات حساس را تحت تأثیر قرار می دهد. اگر رطوبت خارج از محدوده استاندارد باشد، فرآیندهای تولیدی دچار اختلال می شوند.
معمولاً دمای بین ۱۸ تا ۲۲ درجه سانتی گراد استاندارد است؛ اما این مقدار با توجه به نوع فرآیند و کلاس کلین روم می تواند تغییر کند.
بخش عمده کنترل به سیستم HVAC مربوط است، اما سیستم های مانیتورینگ، سنسورها، چیلرها، رطوبت زن ها و تجهیزات کنترل فشار نیز نقش مکمل دارند.
