Классификация и стандарты чистоты воздуха для чистых помещений
Чистая комната - это сложное техническое сооружение, в котором регулируется концентрация взвешенных в воздухе частиц пыли и поддерживается специфический микроклимат. Для определения уровня чистоты в таких помещениях используют понятие "класса чистоты", определяемого по количеству частиц в единице объема воздуха. Этот параметр, один из важнейших в классификации чистых комнат, регламентируется стандартами.
На практике широко применяется Федеральный стандарт США 209 "Чистые комнаты и требования к рабочим станциям. Контролируемая окружающая среда", точнее, его последние ревизии - (1988г.) и 209Е (1992г.). Согласно стандарту 209D, класс чистоты определяется количеством частиц размерами более 0,5 мкм в одном кубическом футе воздуха. Последний вариант 209Е отличается тем, что в нем используются метрические единицы, а класс чистоты определяется как логарифм концентрации взвешенных частиц размерами более 0,5 мкм.
Класс | Концентрация взвешенных частиц | |||||||||||||||||
> 0,1мкм | > 0,2 мкм | > 0,3 мкм | > 0,5 мкм | > 5 мкм | ||||||||||||||
209E | 209D | m3 | куб. фут | m3 | куб. фут | m3 | куб. фут | m3 | куб. фут | m3 | куб. фут | |||||||
M1 | 350 | 9.91 | 75.7 | 2.14 | 30.9 | 0.875 | 10.0 | 0.283 | - | - | ||||||||
M1.5 | 1 | 1240 | 35.0 | 265 | 7.50 | 106 | 3.00 | 35.3 | 1.00 | - | - | |||||||
M2 | 3500 | 99.1 | 757 | 21.4 | 309 | 8.75 | 100 | 2.83 | - | - | ||||||||
M2.5 | 10 | 12400 | 350 | 2650 | 75.0 | 1060 | 30.0 | 353 | 10.0 | - | - | |||||||
M3 | 35000 | 991 | 7570 | 214 | 3090 | 87.5 | 1000 | 28.3 | - | - | ||||||||
M3.5 | 100 | - | - | 26500 | 750 | 10600 | 300 | 3530 | 100 | - | - | |||||||
M4 | - | - | 75700 | 2 140 | 30900 | 875 | 10000 | 283 | - | - | ||||||||
M4.5 | 1000 | - | - | - | - | - | - | 35300 | 1000 | 247 | 7 |
В некоторых странах существуют свои региональные стандарты, регламентирующие чистоту воздуха в помещениях, например в Великобритании - BS5295, Франции - AFNOR X44101, Германии VD 1.2083. Поэтому был разработан международный стандарт ISO 14644-1 "Классификация чистоты воздуха", определяющий 9 классов чистоты по концентрации взвешенных частиц.
В январе 1997г. в Европейском Союзе был введён новый класс для чистых помещений в фармацевтической промышленности - GMP (Good Manufacturing Practice).
Иногда, чтобы охарактеризовать уровень чистоты, говорят также о режимах очистки воздуха. В этом случае выделяют три категории: с жестким, средним и умеренным режимом. Взаимосвязь между некоторыми стандартами на чистые помещения приведена в таблице 2.
Страна | США | Великобритания | Германия | Франция | EU | ISO | Категория | |||
Стандарт | 209D | 209E | BS5295 | VD 1.2083 | AFNOR X44101 | GMP | 14644-1 | |||
Дата издания | 1988 | 1992 | 1989 | 1990 | 1972 | 1997 | 1997 | |||
1 | M1.5 | C | 1 | - | - | 3 | Жесткий | |||
10 | M2.5 | D | 2 | - | - | 4 | Жесткий | |||
100 | M3.5 | E или F | 3 | 4000 | A/B | 5 | Жесткий | |||
1000 | M4.5 | G или H | 4 | - | - | 6 | Средний | |||
10000 | M5.5 | J | 5 | 400000 | C | 7 | Средний | |||
100000 | M6.5 | K | 6 | 4000000 | D | 8 | Умеренный |
Таким образом, в воздухе чистой комнаты класса 100 может быть взвешено не более 100 частиц/куб.фут (2 - 4 частицы/литр). Для сравнения приведем такую цифру: каждую минуту человек создает около полутора миллионов частиц. Основными источниками являются волосы и одежда. Значительная часть загрязняющих частиц выделяется при дыхании. Поэтому все работы в чистой комнате должны выполняться в специальной одежде, изготовленной из специальной ткани. К персоналу чистой комнаты предъявляется ряд требований, связанных с их личной гигиеной: от запрета на использование косметики и ношение бороды до запрета на курение, поскольку курящие создают в полтора раза больше частиц, чем некурящие.
В потолке чистой комнаты обычно монтируются фильтровальные блоки "фильтр-вентилятор", такие как известные во всем мире вентиляционные фильтры ENVIRCO Fan Filter Units MAC10.
Фильтры могут быть сгруппированы и присоединены к общему модулю приточной системы, либо могут устанавливаться по отдельности, с индивидуальными приточными воздуховодами. Такое размещение, напоминающее перевернутую букву "Т", которое образует ячеистую структуру под потолком чистого помещения. Установка фильтров непосредственно в потолке не дает возможности пыли скапливаться на каких-либо поверхностях, например, на стенках воздуховодов при течении воздуха от фильтра к чистой комнате. Кроме того, этим обеспечивается смешанное течение воздуха в комнате: воздух движется вертикально сверху вниз до высоты 0,6 - 0,9 м, а затем удаляется через установленные внизу настенные вытяжные решетки. Затем рециркуляционный воздух вновь проходит через фильтры и подается в помещение. Иногда для получения более жесткого режима очистки воздух удаляется через перфорацию в фальшполу в вытяжную камеру под полом, что обеспечивает однонаправленное течение воздуха. Однако такие решения имеют высокую стоимость и применяются на заводах по производству полупроводников.
Воздух, поступающий в комнату после очистки в фильтрах, практически не содержит взвешенных частиц. Подача воздуха в помещение имеет несколько целей. Во-первых, уменьшение концентрации пыли, возникающей вследствие пребывания людей и выполнения производственных процессов. Во-вторых, захват и унос загрязняющих частиц из помещения. Кроме того, нагнетание воздуха в чистую комнату создает перепад давлений ~10Па между комнатой и обдувочным шлюзом, что препятствует попаданию пылевых частиц в комнату при открытии/закрытии дверей в нее. Более высокое избыточное давление вызывает свистящий шум в щелях и затруднения при открывании дверей. Перепад давлений между обдувочным шлюзом и смежным помещением составляет ~5Па.
Сложные системы регулирования воздушного потока с помощью контроллера предусматривают возможность индивидуальной регулировки каждого фильтроблока, регистрации энергопотребления, выдачи сигналов о неисправностях электродвигателей, регулирование групп фильтр-вентиляторов и изменение скорости вращения вентиляторов по времени суток.
На сегодняшний день чистые помещения широко используются в самых разнообразных отраслях промышленности, начиная от электронной промышленности и заканчивая оптической и космической. Они являются показателями высоких технологий производства и обеспечения наиболее высокого уровня качества продукции.
Чистое помещение представляет собой достаточно сложное сооружение, в котором происходит постоянное сканирование концентрации частиц пыли, которые находятся в воздухе. В чистом помещении на постоянной основе поддерживается специальный микроклимат. Класс чистоты помещения используют для определения степени чистоты в помещении. Классы чистоты помещений могут быть разными, так как это зависит от достаточно большого количества факторов.
Стандарты чистых помещений охватывают все аспекты технологии контроля, как биологических загрязнений, так и загрязнений обычного вида. На сегодняшний день существует международный стандарт ISO для чистых помещений, который определяет 6 классов чистоты исходя из концентрации взвешенных частиц. Однако в некоторых странах есть и свои стандарты, которые регламентируют чистоту воздуха в помещениях.