חדר נקי, המשמש בדרך כלל בייצור או במחקר מדעי, הוא סביבה מבוקרת בעלת רמה נמוכה של מזהמים כגון אבק, חיידקים הנישאים באוויר, חלקיקי אירוסול ואדים כימיים. ליתר דיוק, לחדר נקי יש רמת זיהום מבוקרת המצוינת על ידי מספר החלקיקים למטר מעוקב בגודל חלקיקים מוגדר. האוויר הסביבתי בסביבה עירונית טיפוסית מכיל 35,000,000 חלקיקים למטר מעוקב, בקוטר של 0.5 מיקרון ומעלה, התואם לחדר נקי ISO 9, הנמצא ברמה הנמוכה ביותר של תקני חדרים נקיים.
סקירה כללית של חדר נקי
חדרים נקיים משמשים כמעט בכל תעשייה שבה חלקיקים קטנים יכולים להשפיע לרעה על תהליך הייצור. הם משתנים בגודלם ובמורכבותם, ונמצאים בשימוש נרחב בתעשיות כגון ייצור מוליכים למחצה, תרופות, ביוטכנולוגיה, מכשור רפואי ומדעי החיים, כמו גם ייצור תהליכים קריטיים הנפוץ בתעשיות התעופה והחלל, האופטיקה, הצבא ומשרד האנרגיה.
חדר נקי הוא כל חלל סגור שבו נעשים אמצעים להפחתת זיהום חלקיקים ולשליטה בפרמטרים סביבתיים אחרים כגון טמפרטורה, לחות ולחץ. המרכיב המרכזי הוא מסנן אוויר חלקיקי יעיל במיוחד (HEPA) המשמש ללכידת חלקיקים בגודל 0.3 מיקרון ומעלה. כל האוויר המועבר לחדר נקי עובר דרך מסנני HEPA, ובמקרים מסוימים בהם נדרשות ביצועי ניקיון מחמירים, נעשה שימוש במסנני אוויר חלקיקי נמוך במיוחד (ULPA).
עובדים שנבחרו לעבוד בחדרים נקיים עוברים הכשרה מקיפה בתורת בקרת זיהום. הם נכנסים ויוצאים מהחדר הנקי דרך מנעולי אוויר, מקלחות אוויר ו/או חדרי הלבשה, ועליהם ללבוש בגדים מיוחדים שנועדו ללכוד מזהמים הנוצרים באופן טבעי על ידי העור והגוף.
בהתאם לסיווג החדר או לתפקודו, בגדי הצוות עשויים להיות מוגבלים כמו חלוקי מעבדה ורשתות שיער, או נרחבים כמו עטיפה מלאה בחליפות ארנבת מרובות שכבות עם מכשירי נשימה עצמאיים.
ביגוד לחדר נקי משמש למניעת שחרור חומרים מגוף הלובש וזיהום הסביבה. ביגוד החדר הנקי עצמו אסור לשחרר חלקיקים או סיבים כדי למנוע זיהום הסביבה על ידי אנשי צוות. סוג זה של זיהום אנשי צוות יכול לפגוע בביצועי המוצר בתעשיות המוליכים למחצה והתרופות, והוא יכול לגרום לזיהום צולב בין צוות רפואי למטופלים בתעשיית הבריאות, למשל.
ביגוד לחדר נקי כולל מגפיים, נעליים, סינרים, כיסויי זקן, כובעי בופן, סרבלים, מסכות פנים, שמלות/חלוקי מעבדה, חלוקים, כיסויי כפפות ואצבעות, רשתות שיער, ברדסים, שרוולים וכיסויי נעליים. סוג ביגוד החדר הנקי בו נעשה שימוש צריך לשקף את מפרטי החדר הנקי והמוצר. חדרים נקיים בקומה נמוכה עשויים לדרוש רק נעליים מיוחדות בעלות סוליות חלקות לחלוטין שאינן נספגות באבק או בלכלוך. עם זאת, אסור שתחתית הנעליים תיצור סכנת החלקה מכיוון שבטיחות תמיד קודמת. בדרך כלל נדרשת חליפת חדר נקי בעת כניסה לחדר נקי. חדרים נקיים מסוג 10,000 עשויים להשתמש בחלוקים פשוטים, כיסויי ראש ומגפונים. עבור חדרים נקיים מסוג 10, נדרשים הליכי לבישת חלוק זהירים עם כיסוי עם רוכסן, מגפיים, כפפות ומארז מלא של מסכת הנשמה.
עקרונות זרימת אוויר בחדר נקי
חדרים נקיים שומרים על אוויר נקי מחלקיקים באמצעות שימוש במסנני HEPA או ULPA המשתמשים בעקרונות זרימת אוויר למינרית או טורבולנטית. מערכות זרימת אוויר למינרית, או חד כיווניות, מכוונות אוויר מסונן כלפי מטה בזרם קבוע. מערכות זרימת אוויר למינרית משמשות בדרך כלל על פני 100% מהתקרה כדי לשמור על זרימה חד כיוונית קבועה. קריטריונים לזרימה למינרית נקבעים בדרך כלל בתחנות עבודה ניידות (מנדפי LF), והם חובה בחדרים נקיים המסווגים לפי ISO-1 עד ISO-4.
תכנון נכון של חדר נקי כולל את כל מערכת פיזור האוויר, כולל הוראות להחזרת אוויר מספקת במורד הזרם. בחדרי זרימה אנכית, משמעות הדבר היא שימוש בהחזרת אוויר נמוכה מקיר לקיר מסביב להיקף האזור. ביישומי זרימה אופקית, הדבר דורש שימוש בהחזרת אוויר בגבול במורד הזרם של התהליך. השימוש בהחזרת אוויר המותקנת בתקרה סותר תכנון נכון של מערכת חדר נקי.
סיווגי חדרים נקיים
חדרים נקיים מסווגים לפי ניקיון האוויר. בתקן הפדרלי 209 (A עד D) של ארה"ב, מספר החלקיקים השווים וגדולים מ-0.5 מיקרומטר נמדד במטר מעוקב אחד של אוויר, וספירה זו משמשת לסיווג החדר הנקי. מינוח מטרי זה מקובל גם בגרסה 209E האחרונה של התקן. תקן פדרלי 209E נמצא בשימוש מקומי. התקן החדש יותר הוא TC 209 של ארגון התקנים הבינלאומי. שני התקנים מסווגים חדר נקי לפי מספר החלקיקים שנמצאו באוויר המעבדה. תקני סיווג החדרים הנקיים FS 209E ו-ISO 14644-1 דורשים מדידות וחישובים ספציפיים של ספירת חלקיקים כדי לסווג את רמת הניקיון של חדר נקי או אזור נקי. בבריטניה, תקן בריטי 5295 משמש לסיווג חדרים נקיים. תקן זה עומד להיות מוחלף על ידי BS EN ISO 14644-1.
חדרים נקיים מסווגים לפי מספר וגודל החלקיקים המותרים לכל נפח אוויר. מספרים גדולים כמו "class 100" או "class 1000" מתייחסים ל-FED_STD-209E, ומציינים את מספר החלקיקים בגודל 0.5 מיקרומטר או גדול יותר המותרים לכל רגל מעוקב של אוויר. התקן מאפשר גם אינטרפולציה, כך שניתן לתאר למשל "class 2000".
מספרים קטנים מתייחסים לתקני ISO 14644-1, המציינים את הלוגריתם העשרוני של מספר החלקיקים המותרים בגודל 0.1 מיקרומטר ומעלה למטר מעוקב של אוויר. לדוגמה, בחדר נקי בדרגה ISO 5 יש לכל היותר 105 = 100,000 חלקיקים למטר מעוקב.
גם תקן FS 209E וגם תקן ISO 14644-1 מניחים קשרי לוג-לוג בין גודל החלקיקים לריכוז החלקיקים. מסיבה זו, אין דבר כזה ריכוז חלקיקים אפס. אוויר חדר רגיל הוא בערך בדרגה 1,000,000 או ISO 9.
תקני ISO 14644-1 לחדרים נקיים
| מַחלָקָה | חלקיקים מקסימליים/מ"ק | שווה ערך לתקן 209 של הפד | |||||
| >=0.1 מיקרומטר | >=0.2 מיקרומטר | >=0.3 מיקרומטר | >=0.5 מיקרומטר | >=1 מיקרומטר | >=5 מיקרומטר | ||
| ISO 1 | 10 | 2 | |||||
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | |||
| ISO 3 | 1,000 | 237 | 102 | 35 | 8 | כיתה 1 | |
| ISO 4 | 10,000 | 2,370 | 1,020 | 352 | 83 | כיתה י' | |
| ISO 5 | 100,000 | 23,700 | 10,200 | 3,520 | 832 | 29 | כיתה 100 |
| ISO 6 | 1,000,000 | 237,000 | 102,000 | 35,200 | 8,320 | 293 | מחלקה 1,000 |
| ISO 7 | 352,000 | 83,200 | 2,930 | מחלקה 10,000 | |||
| ISO 8 | 3,520,000 | 832,000 | 29,300 | מחלקה 100,000 | |||
| ISO 9 | 35,200,000 | 8,320,000 | 293,000 | אוויר בחדר | |||
זמן פרסום: 29 במרץ 2023