სუფთა ოთახის საინჟინრო ტექნოლოგიის ანალიზი

1. მტვრის ნაწილაკების მოცილება მტვრისგან თავისუფალ სუფთა ოთახში

სუფთა ოთახის მთავარი ფუნქციაა იმ ატმოსფეროს სისუფთავის, ტემპერატურისა და ტენიანობის კონტროლი, რომელშიც პროდუქტები (მაგალითად, სილიკონის ჩიპები და ა.შ.) ხვდება, რათა პროდუქტების წარმოება და წარმოება მოხდეს კარგ გარემოში. ჩვენ ამ სივრცეს სუფთა ოთახს ვუწოდებთ. საერთაშორისო პრაქტიკის თანახმად, სისუფთავის დონე ძირითადად განისაზღვრება კუბურ მეტრ ჰაერში ნაწილაკების რაოდენობით, რომელთა დიამეტრი კლასიფიკაციის სტანდარტს აღემატება. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ე.წ. მტვრისგან თავისუფალი არ ნიშნავს 100%-ით მტვრისგან თავისუფალს, არამედ კონტროლდება ძალიან მცირე ერთეულში. რა თქმა უნდა, ნაწილაკები, რომლებიც აკმაყოფილებენ ამ სტანდარტის მტვრის სტანდარტს, ისედაც ძალიან მცირეა ჩვენს მიერ დანახულ ჩვეულებრივ მტვერთან შედარებით, მაგრამ ოპტიკური სტრუქტურებისთვის, მცირე რაოდენობით მტვერსაც კი ძალიან დიდი უარყოფითი გავლენა ექნება, ამიტომ მტვრისგან თავისუფალობა გარდაუვალი მოთხოვნაა ოპტიკური სტრუქტურის პროდუქტების წარმოებაში.

კუბურ მეტრზე 0.5 მიკრონზე მეტი ან ტოლი ნაწილაკების ზომის მქონე მტვრის ნაწილაკების რაოდენობის 3520/კუბურ მეტრზე ნაკლებით კონტროლი საერთაშორისო მტვრისგან თავისუფალი სტანდარტის A კლასს მიაღწევს. ჩიპების დონის წარმოებასა და დამუშავებაში გამოყენებული მტვრისგან თავისუფალი სტანდარტი მტვრის მიმართ უფრო მაღალ მოთხოვნებს აწესებს, ვიდრე A კლასი და ასეთი მაღალი სტანდარტი ძირითადად გამოიყენება ზოგიერთი უფრო მაღალი დონის ჩიპების წარმოებაში. მტვრის ნაწილაკების რაოდენობა მკაცრად კონტროლდება კუბურ მეტრზე 35,200-მდე, რაც სუფთა ოთახების ინდუსტრიაში ფართოდ არის ცნობილი, როგორც B კლასი.

2. სუფთა ოთახის სამი სახის მდგომარეობა

ცარიელი სუფთა ოთახი: სუფთა ოთახის ობიექტი, რომელიც აშენებულია და მისი ექსპლუატაციაში გაშვება შესაძლებელია. მას აქვს ყველა შესაბამისი სერვისი და ფუნქცია. თუმცა, ობიექტში არ არის აღჭურვილობა, რომელსაც ოპერატორები მართავენ.

სტატიკური სუფთა ოთახი: სუფთა ოთახის ობიექტი სრული ფუნქციებით, შესაბამისი პარამეტრებითა და ინსტალაციით, რომლის გამოყენება შესაძლებელია პარამეტრების მიხედვით ან ამჟამადაც მიმდინარეობს, მაგრამ დაწესებულებაში ოპერატორები არ არიან.

დინამიური სუფთა ოთახი: სუფთა ოთახი ნორმალური გამოყენების პირობებში, სრული მომსახურების ფუნქციებით, აღჭურვილობითა და პერსონალით; საჭიროების შემთხვევაში, შესაძლებელია ნორმალური სამუშაოს შესრულება.

3. საკონტროლო პუნქტები

(1). შეუძლია ჰაერში მოტივტივე მტვრის ნაწილაკების მოშორება.

(2). შეუძლია მტვრის ნაწილაკების წარმოქმნის თავიდან აცილება.

(3). ტემპერატურისა და ტენიანობის კონტროლი.

(4). წნევის რეგულირება.

(5). მავნე აირების გამოდევნა.

(6). კონსტრუქციებისა და კუპეების ჰერმეტულობა.

(7). სტატიკური ელექტროენერგიის პრევენცია.

(8). ელექტრომაგნიტური ჩარევის პრევენცია.

(9). უსაფრთხოების ფაქტორების გათვალისწინება.

(10). ენერგიის დაზოგვის გათვალისწინება.

4. კლასიფიკაცია

ტურბულენტური ნაკადის ტიპი

ჰაერი სუფთა ოთახში კონდიციონერის ყუთიდან შედის სუფთა ოთახში არსებული ჰაერის სადინრისა და ჰაერის ფილტრის (HEPA) მეშვეობით და ბრუნდება სუფთა ოთახის ორივე მხარეს არსებული ტიხრული კედლის პანელებიდან ან ამაღლებული იატაკიდან. ჰაერის ნაკადი არ მოძრაობს წრფივად, არამედ წარმოადგენს არარეგულარულ ტურბულენტურ ან მორევიან მდგომარეობას. ეს ტიპი შესაფერისია 1000-100 000 კლასის სუფთა ოთახისთვის.

განმარტება: სუფთა ოთახი, სადაც ჰაერის ნაკადი არათანაბარი სიჩქარით და არაპარალელურია, რასაც თან ახლავს უკუდინება ან მორევში დინება.

პრინციპი: ტურბულენტური სუფთა ოთახები დამოკიდებულია ჰაერის მიწოდებაზე, რათა უწყვეტად განზავდეს შიდა ჰაერი და თანდათანობით განზავდეს დაბინძურებული ჰაერი სისუფთავის მისაღწევად (ტურბულენტური სუფთა ოთახები, როგორც წესი, შექმნილია 1000-დან 300 000-მდე სისუფთავის დონისთვის).

მახასიათებლები: ტურბულენტური სუფთა ოთახები სისუფთავისა და სისუფთავის დონის მისაღწევად მრავალჯერად ვენტილაციას ეყრდნობა. ვენტილაციის ცვლილებების რაოდენობა განსაზღვრავს განმარტებაში გაწმენდის დონეს (რაც უფრო მეტია ვენტილაცია, მით უფრო მაღალია სისუფთავის დონე).

(1) თვითწმენდის დრო: გულისხმობს დროს, როდესაც სუფთა ოთახი იწყებს სუფთა ოთახისთვის ჰაერის მიწოდებას სავენტილაციო ნომრის შესაბამისად და ოთახში მტვრის კონცენტრაცია აღწევს საპროექტო სისუფთავის დონეს; 1000 კლასის შემთხვევაში, მოსალოდნელია, რომ ეს დრო არ აღემატებოდეს 20 წუთს (გამოთვლისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას 15 წუთი); 10000 კლასის შემთხვევაში, მოსალოდნელია, რომ ეს დრო არ აღემატებოდეს 30 წუთს (გამოთვლისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას 25 წუთი); 100000 კლასის შემთხვევაში, მოსალოდნელია, რომ ეს დრო არ აღემატებოდეს 40 წუთს (გამოთვლისთვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას 30 წუთი).

(2) ვენტილაციის სიხშირე (შემუშავებულია ზემოთ მოცემული თვითწმენდის დროის მოთხოვნების შესაბამისად) კლასი 1,000: 43.5-55.3-ჯერ/საათში (სტანდარტული: 50-ჯერ/საათში) კლასი 10,000: 23.8-28.6-ჯერ/საათში (სტანდარტული: 25-ჯერ/საათში) კლასი 100,000: 14.4-19.2-ჯერ/საათში (სტანდარტული: 15-ჯერ/საათში)

უპირატესობები: მარტივი სტრუქტურა, სისტემის დაბალი მშენებლობის ღირებულება, სუფთა ოთახის გაფართოება მარტივია, ზოგიერთ სპეციალური დანიშნულების ადგილას, მტვრისგან თავისუფალი სუფთა სკამის გამოყენება შესაძლებელია სუფთა ოთახის ხარისხის გასაუმჯობესებლად.

ნაკლოვანებები: ტურბულენტობით გამოწვეული მტვრის ნაწილაკები დაცურავენ დახურულ სივრცეში და ძნელად გამოიდევნებიან, რამაც შეიძლება ადვილად დააბინძუროს გადამუშავების პროდუქტები. გარდა ამისა, თუ სისტემა გაჩერდება და შემდეგ გააქტიურდება, საჭირო სისუფთავის მიღწევას ხშირად დიდი დრო სჭირდება.

ლამინარული ნაკადი

ლამინარული ნაკადის ჰაერი მოძრაობს ერთგვაროვანი სწორი ხაზით. ჰაერი ოთახში შედის 100%-იანი დაფარვის კოეფიციენტის მქონე ფილტრის მეშვეობით და ბრუნდება ამაღლებული იატაკის ან ორივე მხარეს არსებული ტიხრების მეშვეობით. ეს ტიპი შესაფერისია სუფთა ოთახების გარემოში გამოსაყენებლად უფრო მაღალი კლასის სუფთა ოთახებით, ზოგადად 1~100 კლასით. არსებობს ორი ტიპი:

(1) ჰორიზონტალური ლამინარული ნაკადი: ჰორიზონტალური ჰაერი ფილტრიდან ერთი მიმართულებით გამოიყოფა და მოპირდაპირე კედელზე განთავსებული ჰაერის დაბრუნების სისტემით ბრუნდება. მტვერი გარეთ ჰაერის მიმართულებით გამოიყოფა. როგორც წესი, დაბინძურება უფრო სერიოზულია დინების მიმართულებით.

უპირატესობები: მარტივი სტრუქტურა, შეიძლება სტაბილური გახდეს ექსპლუატაციის შემდეგ მოკლე დროში.

ნაკლოვანებები: მშენებლობის ღირებულება უფრო მაღალია, ვიდრე ტურბულენტური ნაკადის, ხოლო შიდა სივრცის გაფართოება ადვილი არ არის.

(2) ვერტიკალური ლამინარული ნაკადი: ოთახის ჭერი მთლიანად დაფარულია ULPA ფილტრებით და ჰაერი ზემოდან ქვემოთ მიედინება, რაც უფრო მაღალ სისუფთავეს უზრუნველყოფს. პროცესის დროს ან პერსონალის მიერ წარმოქმნილი მტვერი შეიძლება სწრაფად გაიტანოს გარეთ, სხვა სამუშაო ზონებზე ზემოქმედების გარეშე.

უპირატესობები: მარტივი მართვა, სტაბილური მდგომარეობის მიღწევა შესაძლებელია ოპერაციის დაწყებიდან მოკლე დროში და მასზე გავლენას არ ახდენს ოპერაციული მდგომარეობა ან ოპერატორები.

ნაკლოვანებები: მშენებლობის მაღალი ღირებულება, სივრცის მოქნილად გამოყენების სირთულე, ჭერის საკიდები დიდ ადგილს იკავებს და ფილტრების შეკეთება და შეცვლა პრობლემურია.

კომპოზიტური ტიპი

კომპოზიტური ტიპი გულისხმობს ტურბულენტური და ლამინარული ნაკადის ტიპების გაერთიანებას ან გამოყენებას, რაც უზრუნველყოფს ადგილობრივ ულტრასუფთა ჰაერს.

(1) გვირაბის გაწმენდა: გამოიყენეთ HEPA ან ULPA ფილტრები დამუშავების არეალის ან სამუშაო არეალის 100%-ის დასაფარად, რათა სისუფთავის დონე 10 კლასზე მაღლა აწიოთ, რაც დაზოგავს ინსტალაციისა და ექსპლუატაციის ხარჯებს.

ამ ტიპის შემთხვევაში, ოპერატორის სამუშაო არეალი იზოლირებული უნდა იყოს პროდუქტისა და მანქანის მოვლა-პატრონობისგან, რათა თავიდან იქნას აცილებული მანქანის მოვლა-პატრონობის დროს სამუშაოსა და ხარისხზე გავლენა.

სუფთა გვირაბებს კიდევ ორი ​​უპირატესობა აქვთ: ა. მათი მოქნილად გაფართოება მარტივია; ბ. აღჭურვილობის ტექნიკური მომსახურება მარტივად შეიძლება განხორციელდეს ტექნიკური მომსახურების ზონაში.

(2) მილის გაწმენდა: პროდუქტის ნაკადის გავლის ავტომატური საწარმოო ხაზის გარშემორტყმა და გაწმენდა და სისუფთავის დონის 100-ე კლასზე მაღლა აწევა. რადგან პროდუქტი, ოპერატორი და მტვრის წარმომქმნელი გარემო ერთმანეთისგან იზოლირებულია, მცირე რაოდენობით ჰაერის მიწოდება უზრუნველყოფს კარგ სისუფთავეს, რაც დაზოგავს ენერგიას და ყველაზე შესაფერისია ავტომატიზირებული საწარმოო ხაზებისთვის, რომლებიც არ საჭიროებენ ფიზიკურ შრომას. ეს გამოიყენება ფარმაცევტულ, კვების და ნახევარგამტარულ ინდუსტრიებში.

(3) სუფთა ადგილი: ტურბულენტურ სუფთა ოთახში პროდუქტის დამუშავების ზონის სისუფთავის დონე 10,000~100,000 სუფთა ოთახის დონით იზრდება 10~1000-მდე ან უფრო მაღალ დონემდე წარმოების მიზნებისთვის; ამ კატეგორიას მიეკუთვნება სუფთა სამუშაო მაგიდები, სუფთა ფარდულები, ასაწყობი სუფთა ოთახები და სუფთა კარადები.

სუფთა სკამი: კლასი 1~100.

სუფთა ჯიხური: მცირე სივრცე, რომელიც გარშემორტყმულია ანტისტატიკური გამჭვირვალე პლასტმასის ქსოვილით ტურბულენტურ სუფთა ოთახში, დამოუკიდებელი HEPA ან ULPA და კონდიცირების ბლოკების გამოყენებით, რათა გახდეს უფრო მაღალი დონის სუფთა სივრცე, 10~1000 დონით, დაახლოებით 2.5 მეტრი სიმაღლით და დაახლოებით 10 მ2 ან ნაკლები დაფარვის არეალით. მას აქვს ოთხი სვეტი და აღჭურვილია მოძრავი ბორბლებით მოქნილი გამოყენებისთვის.

5. ჰაერის ნაკადი

ჰაერის ნაკადის მნიშვნელობა

სუფთა ოთახის სისუფთავეზე ხშირად გავლენას ახდენს ჰაერის ნაკადი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ადამიანების, მანქანების განყოფილებების, შენობის კონსტრუქციების და ა.შ. მიერ წარმოქმნილი მტვრის მოძრაობა და გავრცელება კონტროლდება ჰაერის ნაკადით.

სუფთა ოთახში ჰაერის გასაფილტრად გამოიყენება HEPA და ULPA ფილტრები, ხოლო მტვრის შეგროვების მაჩვენებელი 99.97~99.99995%-ს აღწევს, ამიტომ ამ ფილტრით გაფილტრული ჰაერი შეიძლება ჩაითვალოს ძალიან სუფთად. თუმცა, ადამიანების გარდა, სუფთა ოთახში ასევე არის მტვრის წყაროები, როგორიცაა მანქანები. მას შემდეგ, რაც ეს წარმოქმნილი მტვერი გავრცელდება, შეუძლებელია სივრცის სისუფთავის შენარჩუნება, ამიტომ წარმოქმნილი მტვრის სწრაფად გარეთ გასატანად ჰაერის ნაკადი უნდა იქნას გამოყენებული.

გავლენის ფაქტორები

სუფთა ოთახის ჰაერის ნაკადზე მრავალი ფაქტორი მოქმედებს, როგორიცაა ტექნოლოგიური აღჭურვილობა, პერსონალი, სუფთა ოთახის ასაწყობი მასალები, განათების მოწყობილობები და ა.შ. ამავდროულად, გასათვალისწინებელია წარმოების აღჭურვილობის ზემოთ ჰაერის ნაკადის გადამისამართების წერტილიც.

საოპერაციო მაგიდის ან საწარმოო აღჭურვილობის ზედაპირზე ჰაერის ნაკადის გადამისამართების წერტილი უნდა იყოს დაყენებული სუფთა ოთახის სივრცესა და დანაყოფის დაფას შორის მანძილის 2/3-ზე. ამ გზით, ოპერატორის მუშაობისას, ჰაერის ნაკადი შეიძლება გადაადგილდეს დამუშავების ზონის შიგნიდან სამუშაო ზონაში და მოიშოროს მტვერი; თუ გადამისამართების წერტილი დამუშავების ზონის წინ არის კონფიგურირებული, ეს გამოიწვევს ჰაერის ნაკადის არასწორ გადამისამართებას. ამ დროს, ჰაერის ნაკადის უმეტესი ნაწილი დამუშავების ზონის უკანა მხარეს მიედინება და ოპერატორის მუშაობის შედეგად წარმოქმნილი მტვერი აღჭურვილობის უკანა მხარეს გადაინაცვლებს, სამუშაო მაგიდა დაბინძურდება და მოსავლიანობა გარდაუვლად შემცირდება.

სუფთა ოთახებში სამუშაო მაგიდების მსგავს დაბრკოლებებს შეერთების ადგილას ექნებათ მორევული დენები და მათ მახლობლად სისუფთავე შედარებით დაბალი იქნება. სამუშაო მაგიდაზე ჰაერის დაბრუნების ხვრელის გაბურღვა მინიმუმამდე დაიყვანს მორევული დენების ფენომენს; ასაწყობი მასალების სწორი შერჩევა და აღჭურვილობის იდეალური განლაგება ასევე მნიშვნელოვანი ფაქტორებია იმის დასადგენად, გადაიქცევა თუ არა ჰაერის ნაკადი მორევულ დენებად.

6. სუფთა ოთახის შემადგენლობა

სუფთა ოთახის შემადგენლობა შედგება შემდეგი სისტემებისგან (რომელთაგან არცერთი არ არის შეუცვლელი სისტემის მოლეკულებში), წინააღმდეგ შემთხვევაში შეუძლებელი იქნება სრულყოფილი და მაღალი ხარისხის სუფთა ოთახის ჩამოყალიბება:

(1) ჭერის სისტემა: მათ შორის ჭერის ღერო, I-სხივი ან U-სხივი, ჭერის ბადე ან ჭერის ჩარჩო.

(2) კონდიცირების სისტემა: მათ შორის ჰაერის კაბინა, ფილტრის სისტემა, ქარის წისქვილი და ა.შ.

(3) გამყოფი კედელი: ფანჯრებისა და კარების ჩათვლით.

(4) იატაკი: მათ შორის ამაღლებული იატაკი ან ანტისტატიკური იატაკი.

(5) განათების მოწყობილობები: LED გამწმენდი ბრტყელი ნათურა.

სუფთა ოთახის ძირითადი კონსტრუქცია, როგორც წესი, დამზადებულია ფოლადის ზოლებისგან ან ძვლის ცემენტისგან, მაგრამ როგორი კონსტრუქციისაც არ უნდა იყოს ის, ის უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ პირობებს:

ა. ტემპერატურის ცვლილებებისა და ვიბრაციების გამო ბზარები არ წარმოიქმნება;

ბ. მტვრის ნაწილაკების წარმოქმნა ადვილი არ არის და ნაწილაკების მიმაგრებაც რთულია;

გ. დაბალი ჰიგროსკოპიულობა;

დ. სუფთა ოთახში ტენიანობის პირობების შესანარჩუნებლად, თბოიზოლაცია მაღალი უნდა იყოს;

7. კლასიფიკაცია გამოყენების მიხედვით

სამრეწველო სუფთა ოთახი

ობიექტი უსულო ნაწილაკების კონტროლია. ის ძირითადად აკონტროლებს ჰაერის დაბინძურებას მტვრის ნაწილაკებით სამუშაო ობიექტამდე და ინტერიერი ზოგადად ინარჩუნებს დადებით წნევას. ის შესაფერისია ზუსტი მანქანათმშენებლობის, ელექტრონიკის (ნახევარგამტარები, ინტეგრირებული სქემები და ა.შ.), აერონავტიკის, მაღალი სისუფთავის ქიმიური მრეწველობის, ატომური ენერგიის მრეწველობის, ოპტიკური და მაგნიტური პროდუქტების (CD, ფირის, ფირის წარმოება), LCD (თხევადკრისტალური მინა), კომპიუტერის მყარი დისკების, კომპიუტერის თავების წარმოებისთვის და სხვა დარგებისთვის.

ბიოლოგიური სუფთა ოთახი

ძირითადად აკონტროლებს სამუშაო ობიექტის ცოცხალი ნაწილაკებით (ბაქტერიებით) და უსულო ნაწილაკებით (მტვერით) დაბინძურებას. ის შეიძლება დაიყოს:

ა. ზოგადი ბიოლოგიური სუფთა ოთახი: ძირითადად აკონტროლებს მიკრობული (ბაქტერიული) ობიექტების დაბინძურებას. ამავდროულად, მისი შიდა მასალები უნდა უძლებდეს სხვადასხვა სტერილიზაციის აგენტების ეროზიას და ინტერიერი ზოგადად უზრუნველყოფს დადებით წნევას. არსებითად, შიდა მასალები უნდა უძლებდეს სამრეწველო სუფთა ოთახის სხვადასხვა სტერილიზაციის დამუშავებას. მაგალითები: ფარმაცევტული ინდუსტრია, საავადმყოფოები (საოპერაციო ოთახები, სტერილური პალატები), საკვების, კოსმეტიკის, სასმელების პროდუქტების წარმოება, ცხოველთა ლაბორატორიები, ფიზიკური და ქიმიური ტესტირების ლაბორატორიები, სისხლის მიმოქცევის სადგურები და ა.შ.

B. ბიოლოგიური უსაფრთხოება სუფთა ოთახში: ძირითადად აკონტროლებს სამუშაო ობიექტის ცოცხალი ნაწილაკების დაბინძურებას გარე სამყაროსა და ადამიანებისთვის. შიდა წნევა ატმოსფეროსთან მიმართებაში უარყოფითი უნდა იყოს. მაგალითები: ბაქტერიოლოგია, ბიოლოგია, სუფთა ლაბორატორიები, ფიზიკური ინჟინერია (რეკომბინანტული გენები, ვაქცინის მომზადება)