چطور یک اتاق تمیز استاندارد طراحی و تجهیز کنیم؟
در دنیای مدرن تولید، آزمایش و فناوری های پیشرفته، مفهوم اتاق تمیز یا همان Clean Room دیگر محدود به صنایع دارویی و الکترونیکی نیست. امروز، از میکروبیولوژی گرفته تا تولید تجهیزات پزشکی، صنایع غذایی و حتی اپتیک دقیق، همه به فضایی نیاز دارند که میزان ذرات معلق، آلودگی میکروبی و تغییرات محیطی در آن تحت کنترل کامل باشد. اما سؤال اساسی این است که چطور باید یک اتاق تمیز استاندارد طراحی و تجهیز کرد؟
طراحی اتاق تمیز فرآیندی ساده نیست. این کار به دانش فنی، شناخت استانداردهای بین المللی، و انتخاب دقیق تجهیزات نیاز دارد. در این مقاله، گام به گام به بررسی اصول طراحی اتاق تمیز، نحوه ی انتخاب تجهیزات، ملاحظات مهندسی و جزئیات اجرایی خواهیم پرداخت. نتیجه ی این راهنما، نقشه ای جامع برای ساخت و تجهیز یک اتاق تمیز مطابق با استانداردهای جهانی خواهد بود.
برای طراحی اتاق تمیز باید به مجموعه ای از استانداردهای معتبر جهانی مراجعه کرد. مهم ترین مرجع در این زمینه استاندارد ISO 14644 است که کلاس های مختلف تمیزی را تعریف می کند. بر اساس این استاندارد، تعداد مجاز ذرات در هر متر مکعب هوا تعیین می شود. مثلاً در کلاس ISO 5 تنها ۳۵۲۰ ذره با اندازه ی ۰٫۵ میکرون مجاز است.
علاوه بر ISO، استانداردهایی مانند GMP (Good Manufacturing Practice) برای صنایع دارویی و FS 209E برای کاربردهای صنعتی نیز مورد استفاده قرار می گیرند. رعایت این استانداردها در طراحی اتاق تمیز، نشانگر کیفیت ساخت، ایمنی و قابلیت اعتبارسنجی فضا است.
طراح باید از همان ابتدا بداند که کلاس تمیزی موردنیاز چیست، زیرا نوع فیلتر، تعداد تعویض هوا در ساعت و نوع تجهیزات به طور مستقیم به آن وابسته است.
طراحی اتاق تمیز فرآیندی چندمرحله ای است که باید به صورت مهندسی و مرحله به مرحله انجام شود. مراحل کلی عبارت اند از:
در نخستین گام، باید هدف استفاده از اتاق تمیز مشخص شود. آیا برای تولید دارو است یا مونتاژ قطعات الکترونیکی؟ نوع صنعت، نوع آلودگی موردنظر، سطح دقت فرآیند و میزان تردد افراد همگی در تعیین نیاز مؤثرند.
پس از تعیین نیازها، نقشه های سه بعدی و جانمایی تجهیزات طراحی می شود. جریان حرکت هوا، مسیر ورود و خروج کارکنان، اتاق های واسطه و منطقه های فشار متفاوت باید در این مرحله لحاظ شوند.
یکی از حساس ترین بخش ها در طراحی اتاق تمیز، سیستم تهویه است. باید تعیین شود که جریان هوا به چه صورت وارد شود، چند بار در ساعت تعویض گردد و از چه فیلترهایی استفاده شود.
در مرحله ی بعد، مصالح ساخت و تجهیزات اصلی انتخاب می شوند. این شامل دیوارها، کف، درها، فیلترها، میزهای کار، هودها و سیستم های کنترل است.
در نهایت، پس از نصب تجهیزات، اتاق باید از نظر فشار، دما، تعداد ذرات و جریان هوا آزمایش شود تا مشخص شود با استانداردهای طراحی مطابقت دارد.
سیستم تهویه در قلب هر اتاق تمیز قرار دارد. طراحی درست آن تعیین کننده ی کیفیت نهایی فضاست. در این سیستم، هوای تازه پس از عبور از فیلترهای پیش فیلتر، HEPA و ULPA وارد اتاق می شود. جریان هوای داخل اتاق به دو شکل اصلی تقسیم می شود: لامینار (یک جهتی) و توربولنت (غیر یکنواخت).
در جریان لامینار، هوا با سرعت و جهت یکنواخت از بالا به پایین حرکت می کند و باعث می شود ذرات به سرعت از محیط خارج شوند. این نوع طراحی در اتاق های ISO 5 و پایین تر استفاده می شود. در جریان توربولنت، هوا به صورت چرخشی در اتاق پخش می شود که برای کلاس های بالاتر مناسب است.
در طراحی اتاق تمیز، باید نرخ تعویض هوا بر اساس استاندارد تعیین شود. برای مثال در کلاس ISO 7، هوا باید حدود ۶۰ تا ۹۰ بار در ساعت تعویض گردد. این عدد برای ISO 8 حدود ۲۰ تا ۳۰ بار است.
فشار مثبت نیز باید حفظ شود تا هنگام باز شدن درها، آلودگی از بیرون وارد نشود. کنترل فشار میان فضاهای مختلف از طریق دمپرهای اتوماتیک و سنسورهای فشار انجام می شود.
فیلترها عنصر اصلی کنترل ذرات هستند. در طراحی اتاق تمیز باید از فیلترهای با راندمان بالا استفاده شود. فیلتر HEPA ذرات تا اندازه ی ۰٫۳ میکرون را تا ۹۹٫۹۷٪ حذف می کند و فیلتر ULPA حتی تا ۹۹٫۹۹۵٪ کارایی دارد.
محل نصب فیلتر اهمیت زیادی دارد. در طراحی اصولی، فیلترهای نهایی در سقف یا درون هودها قرار می گیرند تا هوای تصفیه شده مستقیماً وارد منطقه ی کاری شود. در مسیر هوای برگشتی نیز فیلترهای ثانویه نصب می شوند تا از آلودگی متقابل جلوگیری شود.
اتاق تمیز فقط شامل فضای اصلی نیست. معمولاً از چندین اتاق متصل تشکیل می شود که هرکدام نقش خاصی دارند. این فضاها ممکن است شامل اتاق تعویض لباس، پاس باکس، اتاق دوش هوا (Air Shower)، منطقه آماده سازی، انبار مواد و اتاق کنترل باشند.
طراحی مسیر تردد باید به گونه ای باشد که از تداخل مسیر تمیز و آلوده جلوگیری کند. برای مثال، مسیر ورود مواد با مسیر خروج ضایعات نباید یکی باشد. در طراحی اصولی، افراد از ورودی های جداگانه وارد می شوند و لباس تمیز خود را در اتاق مخصوص تعویض می کنند.
در جانمایی، جهت جریان هوا نیز لحاظ می شود. معمولاً فشار در بخش های تمیزتر بالاتر است و به تدریج در مسیر خروج کاهش می یابد.
در طراحی اتاق تمیز، متریال نقش تعیین کننده ای در حفظ شرایط تمیزی دارد. دیوارها باید صاف، غیرقابل نفوذ، قابل شست وشو و مقاوم به مواد شیمیایی باشند. پنل های ساندویچی با پوشش PVC یا پلی استر انتخابی رایج اند.
کف اتاق باید از جنس اپوکسی آنتی استاتیک باشد تا هم از تجمع بار الکتریکی جلوگیری کند و هم امکان شست وشوی مداوم را فراهم سازد. سقف نیز معمولاً از جنس آلومینیوم یا فولاد با روکش ضد خوردگی است.
درها باید دارای نوارهای آب بندی باشند تا فشار مثبت حفظ شود. همچنین گوشه ها باید گرد طراحی شوند تا از تجمع ذرات جلوگیری گردد.
نورپردازی در طراحی اتاق تمیز اهمیت زیادی دارد. نور باید یکنواخت، بدون سایه و با شدت مناسب باشد تا دید کافی در فرآیندهای دقیق فراهم کند. چراغ ها معمولاً درون سقف نصب می شوند و دارای پوشش آب بندی شده هستند تا ذرات وارد محیط نشوند.
در بخش الکتریکی، استفاده از پریزهای ضد جرقه و سیم کشی مخفی درون دیوار الزامی است. بار الکتریکی ساکن باید از طریق سیستم ارتینگ کنترل شود تا احتمال انفجار یا آسیب به تجهیزات حساس به حداقل برسد.
در اتاق تمیز نمی توان از وسایل معمولی استفاده کرد. تمام تجهیزات باید از جنس استیل ضدزنگ یا آلومینیوم و بدون درز باشند. میزهای کار، صندلی ها، قفسه ها و حتی ابزارهای دستی باید آنتی استاتیک و قابل شست وشو باشند.
در طراحی اتاق تمیز، تجهیزات باید طوری چیده شوند که جریان هوا را مسدود نکنند. به همین دلیل، بسیاری از وسایل به صورت معلق یا با پایه های باز طراحی می شوند تا جریان هوا بتواند آزادانه حرکت کند.
در صنایع حساس مانند میکروالکترونیک، استفاده از میزهای ضد لرزش برای آزمایش های دقیق ضروری است.
یک اتاق تمیز استاندارد بدون سیستم کنترل و مانیتورینگ قابل اعتماد معنا ندارد. تمام پارامترهای کلیدی مانند دما، رطوبت، فشار، سرعت جریان هوا و تعداد ذرات باید به صورت لحظه ای اندازه گیری و ثبت شوند.
دستگاه هایی مانند Particle Counter، Differential Pressure Gauge، Humidity Sensor و Temperature Logger برای این کار استفاده می شوند. در طراحی مدرن، این سیستم ها به شبکه ی مرکزی متصل اند و هشدارهای خودکار برای هرگونه تغییر غیرمجاز صادر می کنند.
ثبت داده ها به صورت خودکار باعث می شود روند بررسی کیفیت و گزارش دهی به مراجع نظارتی ساده تر شود.
پس از تکمیل طراحی و نصب، باید عملکرد اتاق تمیز مورد تأیید قرار گیرد. این مرحله شامل مجموعه ای از آزمون هاست که به آن Validation گفته می شود. تست هایی مانند شمارش ذرات معلق، تست نشت فیلتر HEPA، اندازه گیری اختلاف فشار و بررسی جریان هوا از مهم ترین مراحل اعتبارسنجی هستند.
اگر نتایج با استاندارد تعریف شده مطابقت نداشته باشد، اصلاحات لازم باید انجام گیرد. مستندسازی این آزمون ها برای تأیید نهایی الزامی است، به ویژه در صنایع دارویی که قوانین GMP را دنبال می کنند.
طراحی اتاق تمیز استاندارد، ترکیبی از علم، تجربه و فناوری است. موفقیت در این کار تنها با درک دقیق اصول مهندسی هوا، انتخاب تجهیزات استاندارد و رعایت جزئیات ساخت حاصل می شود. هر جزء، از کوچک ترین فیلتر تا سیستم تهویه، نقشی حیاتی در حفظ تمیزی دارد.
یک طراحی اتاق تمیز حرفه ای باید نه تنها از نظر فنی دقیق باشد، بلکه از دید بهره برداری و نگهداری نیز بهینه طراحی شود. با اجرای اصولی این مراحل، می توان محیطی ایجاد کرد که سال ها به صورت پایدار و مطمئن فعالیت کند.
سوالات متداول درباره طراحی اتاق تمیز
۱. برای شروع طراحی اتاق تمیز چه اطلاعاتی لازم است؟
پیش از طراحی باید هدف استفاده از اتاق، کلاس تمیزی موردنیاز، نوع آلودگی قابل کنترل، تعداد پرسنل و حجم فضا مشخص شود. این موارد پایه ی تمام محاسبات بعدی هستند.
۲. آیا طراحی اتاق تمیز در صنایع مختلف متفاوت است؟
بله. طراحی اتاق تمیز در صنعت دارویی با صنایع الکترونیک یا غذایی تفاوت دارد، زیرا نوع آلودگی و حساسیت فرآیندها متفاوت است. برای مثال، در داروسازی کنترل میکروبی اهمیت دارد ولی در الکترونیک کنترل الکتریسیته ی ساکن مهم تر است.
۳. هزینه طراحی و ساخت اتاق تمیز چقدر است؟
هزینه به فاکتورهایی مانند مساحت، کلاس تمیزی، نوع فیلتر، تجهیزات تهویه و جنس متریال بستگی دارد. معمولاً برای برآورد دقیق باید مشاوره مهندسی انجام شود و نقشه ی اولیه تهیه گردد.
