Perkenalan
Ruang bersih adalah dasar pengendalian polusi. Tanpa ruang bersih, komponen yang sensitif terhadap polusi tidak dapat diproduksi secara massal. Dalam FED-STD-2, ruang bersih didefinisikan sebagai ruangan dengan penyaringan udara, distribusi, optimasi, bahan konstruksi, dan peralatan, di mana prosedur operasi rutin tertentu digunakan untuk mengendalikan konsentrasi partikel di udara guna mencapai tingkat kebersihan partikel yang sesuai.
Untuk mencapai efek kebersihan yang baik di ruang bersih, tidak hanya perlu fokus pada penerapan langkah-langkah pemurnian pendingin udara yang wajar, tetapi juga mengharuskan proses, konstruksi, dan spesialisasi lainnya untuk mengambil langkah-langkah yang sesuai: tidak hanya desain yang wajar, tetapi juga konstruksi dan instalasi yang cermat sesuai dengan spesifikasi, serta penggunaan ruang bersih yang benar dan pemeliharaan serta pengelolaan yang ilmiah. Untuk mencapai efek yang baik di ruang bersih, banyak literatur dalam dan luar negeri telah menguraikan hal ini dari berbagai perspektif. Faktanya, sulit untuk mencapai koordinasi ideal antara berbagai spesialisasi, dan sulit bagi perancang untuk memahami kualitas konstruksi dan instalasi serta penggunaan dan pengelolaan, terutama yang terakhir. Sejauh menyangkut langkah-langkah pemurnian ruang bersih, banyak perancang, atau bahkan pihak konstruksi, seringkali tidak cukup memperhatikan kondisi yang diperlukan, sehingga menghasilkan efek kebersihan yang tidak memuaskan. Artikel ini hanya membahas secara singkat empat kondisi yang diperlukan untuk mencapai persyaratan kebersihan dalam langkah-langkah pemurnian ruang bersih.
1. Kebersihan pasokan udara
Untuk memastikan kebersihan pasokan udara memenuhi persyaratan, kuncinya adalah kinerja dan pemasangan filter akhir dari sistem pemurnian.
Pemilihan filter
Filter terakhir dari sistem pemurnian umumnya menggunakan filter HEPA atau filter sub-HEPA. Menurut standar negara saya, efisiensi filter HEPA dibagi menjadi empat tingkatan: Kelas A ≥99,9%, Kelas B ≥99,9%, Kelas C ≥99,999%, Kelas D (untuk partikel ≥0,1μm) ≥99,999% (juga dikenal sebagai filter ultra-HEPA); filter sub-HEPA (untuk partikel ≥0,5μm) 95~99,9%. Semakin tinggi efisiensinya, semakin mahal filternya. Oleh karena itu, saat memilih filter, kita tidak hanya harus memenuhi persyaratan kebersihan udara, tetapi juga mempertimbangkan rasionalitas ekonomi.
Dari perspektif persyaratan kebersihan, prinsipnya adalah menggunakan filter berkinerja rendah untuk ruang bersih tingkat rendah dan filter berkinerja tinggi untuk ruang bersih tingkat tinggi. Secara umum: filter efisiensi tinggi dan menengah dapat digunakan untuk tingkat 1 juta partikel; filter sub-HEPA atau HEPA Kelas A dapat digunakan untuk tingkat di bawah kelas 10.000; filter Kelas B dapat digunakan untuk kelas 10.000 hingga 100; dan filter Kelas C dapat digunakan untuk tingkat 100 hingga 1. Tampaknya ada dua jenis filter yang dapat dipilih untuk setiap tingkat kebersihan. Pemilihan filter berkinerja tinggi atau rendah bergantung pada situasi spesifik: ketika polusi lingkungan serius, atau rasio pembuangan udara dalam ruangan besar, atau ruang bersih sangat penting dan membutuhkan faktor keamanan yang lebih besar, dalam kasus-kasus ini atau salah satunya, filter kelas tinggi harus dipilih; jika tidak, filter berkinerja rendah dapat dipilih. Untuk ruang bersih yang membutuhkan pengendalian partikel 0,1μm, filter Kelas D harus dipilih terlepas dari konsentrasi partikel yang dikendalikan. Uraian di atas hanya dari perspektif filter. Sebenarnya, untuk memilih filter yang baik, Anda juga harus mempertimbangkan sepenuhnya karakteristik ruang bersih, filter, dan sistem pemurnian.
Pemasangan filter
Untuk memastikan kebersihan pasokan udara, tidak cukup hanya memiliki filter yang berkualitas, tetapi juga harus memastikan: a. Filter tidak rusak selama pengangkutan dan pemasangan; b. Pemasangannya rapat. Untuk mencapai poin pertama, personel konstruksi dan pemasangan harus terlatih dengan baik, memiliki pengetahuan tentang pemasangan sistem pemurnian dan keterampilan pemasangan yang mumpuni. Jika tidak, akan sulit untuk memastikan bahwa filter tidak rusak. Ada pelajaran mendalam dalam hal ini. Kedua, masalah kekedapan pemasangan terutama bergantung pada kualitas struktur pemasangan. Manual desain umumnya merekomendasikan: untuk filter tunggal, digunakan pemasangan tipe terbuka, sehingga meskipun terjadi kebocoran, tidak akan bocor ke dalam ruangan; menggunakan saluran keluar udara HEPA yang sudah jadi, kekedapan juga lebih mudah dipastikan. Untuk udara dari beberapa filter, segel gel dan penyegelan tekanan negatif sering digunakan dalam beberapa tahun terakhir.
Segel gel harus memastikan bahwa sambungan tangki cairan rapat dan seluruh rangka berada pada bidang horizontal yang sama. Penyegelan tekanan negatif bertujuan untuk membuat bagian luar sambungan antara filter dan kotak tekanan statis serta rangka berada dalam keadaan tekanan negatif. Seperti instalasi tipe terbuka, meskipun terjadi kebocoran, cairan tidak akan bocor ke dalam ruangan. Bahkan, selama rangka instalasi rata dan permukaan ujung filter bersentuhan secara seragam dengan rangka instalasi, seharusnya mudah untuk membuat filter memenuhi persyaratan kekedapan instalasi pada semua jenis instalasi.
2. Pengaturan aliran udara
Pengaturan aliran udara di ruang bersih berbeda dengan ruang ber-AC biasa. Ruang bersih mengharuskan udara terbersih dialirkan ke area kerja terlebih dahulu. Fungsinya adalah untuk membatasi dan mengurangi polusi pada objek yang diproses. Untuk tujuan ini, prinsip-prinsip berikut harus dipertimbangkan saat merancang pengaturan aliran udara: minimalkan arus pusaran untuk menghindari masuknya polusi dari luar area kerja ke area kerja; usahakan untuk mencegah debu sekunder beterbangan untuk mengurangi kemungkinan debu mengkontaminasi benda kerja; aliran udara di area kerja harus seuniform mungkin, dan kecepatan anginnya harus memenuhi persyaratan proses dan kebersihan. Ketika aliran udara mengalir ke saluran keluar udara balik, debu di udara harus dihilangkan secara efektif. Pilih mode pengiriman dan pengembalian udara yang berbeda sesuai dengan persyaratan kebersihan yang berbeda.
Berbagai organisasi pengatur aliran udara memiliki karakteristik dan cakupan masing-masing:
(1). Aliran searah vertikal
Selain keuntungan umum berupa aliran udara ke bawah yang seragam, kemudahan pengaturan peralatan proses, kemampuan pemurnian mandiri yang kuat, dan penyederhanaan fasilitas umum seperti fasilitas pemurnian pribadi, keempat metode pasokan udara tersebut juga memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing: filter HEPA tertutup penuh memiliki kelebihan resistansi rendah dan siklus penggantian filter yang panjang, tetapi struktur langit-langitnya kompleks dan biayanya tinggi; kelebihan dan kekurangan pengiriman udara dari atas menggunakan filter HEPA tertutup samping dan pengiriman udara dari atas menggunakan pelat berlubang penuh berlawanan dengan pengiriman udara dari atas menggunakan filter HEPA tertutup penuh. Di antaranya, pengiriman udara dari atas menggunakan pelat berlubang penuh mudah menumpuk debu pada permukaan bagian dalam pelat lubang ketika sistem tidak beroperasi terus menerus, dan perawatan yang buruk berdampak pada kebersihan; pengiriman udara dari atas menggunakan diffuser padat membutuhkan lapisan pencampur, sehingga hanya cocok untuk ruang bersih tinggi di atas 4m, dan karakteristiknya mirip dengan pengiriman udara dari atas menggunakan pelat berlubang penuh; Metode aliran udara balik untuk pelat dengan kisi-kisi di kedua sisi dan saluran keluar udara balik yang tersusun merata di bagian bawah dinding yang berlawanan hanya cocok untuk ruang bersih dengan jarak bersih kurang dari 6m di kedua sisi; saluran keluar udara balik yang tersusun di bagian bawah dinding satu sisi hanya cocok untuk ruang bersih dengan jarak kecil antar dinding (misalnya ≤<2~3m).
(2). Aliran searah horizontal
Hanya area kerja pertama yang dapat mencapai tingkat kebersihan 100%. Ketika udara mengalir ke sisi lain, konsentrasi debu secara bertahap meningkat. Oleh karena itu, alat ini hanya cocok untuk ruang bersih dengan persyaratan kebersihan yang berbeda untuk proses yang sama di ruangan yang sama. Distribusi lokal filter HEPA pada dinding saluran udara dapat mengurangi penggunaan filter HEPA dan menghemat investasi awal, tetapi terdapat pusaran udara di area lokal.
(3). Aliran udara turbulen
Karakteristik pengiriman udara dari atas menggunakan pelat berlubang dan pengiriman udara dari atas menggunakan diffuser padat sama dengan yang disebutkan di atas: keuntungan pengiriman dari samping adalah mudah mengatur pipa, tidak memerlukan lapisan teknis tambahan, biaya rendah, dan kondusif untuk renovasi pabrik lama. Kekurangannya adalah kecepatan angin di area kerja besar, dan konsentrasi debu di sisi hilir lebih tinggi daripada di sisi hulu; pengiriman udara dari atas menggunakan outlet filter HEPA memiliki keuntungan sistem yang sederhana, tidak ada pipa di belakang filter HEPA, dan aliran udara bersih langsung dialirkan ke area kerja, tetapi aliran udara bersih menyebar perlahan dan aliran udara di area kerja lebih seragam; namun, ketika beberapa outlet udara diatur secara merata atau outlet udara filter HEPA dengan diffuser digunakan, aliran udara di area kerja juga dapat dibuat lebih seragam; tetapi ketika sistem tidak berjalan terus menerus, diffuser rentan terhadap penumpukan debu.
Pembahasan di atas semuanya dalam kondisi ideal dan direkomendasikan oleh spesifikasi, standar, atau manual desain nasional yang relevan. Dalam proyek aktual, pengaturan aliran udara tidak dirancang dengan baik karena kondisi objektif atau alasan subjektif dari perancang. Yang umum meliputi: aliran searah vertikal menggunakan udara balik dari bagian bawah dua dinding yang berdekatan, kelas lokal 100 menggunakan pengiriman atas dan pengembalian atas (yaitu, tidak ada tirai gantung yang ditambahkan di bawah saluran keluar udara lokal), dan ruang bersih turbulen menggunakan saluran keluar udara filter HEPA pengiriman atas dan pengembalian atas atau pengembalian bawah satu sisi (jarak yang lebih besar antara dinding), dll. Metode pengaturan aliran udara ini telah diukur dan sebagian besar kebersihannya tidak memenuhi persyaratan desain. Karena spesifikasi saat ini untuk penerimaan kosong atau statis, beberapa ruang bersih ini hampir tidak mencapai tingkat kebersihan yang dirancang dalam kondisi kosong atau statis, tetapi kemampuan interferensi anti-polusi sangat rendah, dan begitu ruang bersih memasuki kondisi kerja, ruang tersebut tidak memenuhi persyaratan.
Pengaturan aliran udara yang benar harus dilakukan dengan menggantung tirai hingga setinggi area kerja di area lokal, dan kelas 100.000 sebaiknya tidak menggunakan pengiriman dan pengembalian udara dari atas. Selain itu, sebagian besar pabrik saat ini memproduksi saluran keluar udara efisiensi tinggi dengan diffuser, dan diffuser tersebut hanya berupa pelat lubang dekoratif dan tidak berperan dalam menyebarkan aliran udara. Perancang dan pengguna harus memberikan perhatian khusus pada hal ini.
3. Volume pasokan udara atau kecepatan udara
Volume ventilasi yang memadai bertujuan untuk mengencerkan dan menghilangkan udara tercemar di dalam ruangan. Sesuai dengan persyaratan kebersihan yang berbeda, ketika ketinggian bersih ruang bersih tinggi, frekuensi ventilasi harus ditingkatkan secara tepat. Di antaranya, volume ventilasi ruang bersih tingkat 1 juta dipertimbangkan sesuai dengan sistem pemurnian efisiensi tinggi, dan sisanya dipertimbangkan sesuai dengan sistem pemurnian efisiensi tinggi; ketika filter HEPA ruang bersih kelas 100.000 terkonsentrasi di ruang mesin atau filter sub-HEPA digunakan di ujung sistem, frekuensi ventilasi dapat ditingkatkan secara tepat sebesar 10-20%.
Untuk nilai rekomendasi volume ventilasi di atas, penulis berpendapat bahwa: kecepatan angin melalui bagian ruangan ruang bersih aliran searah rendah, dan ruang bersih turbulen memiliki nilai rekomendasi dengan faktor keamanan yang cukup. Aliran searah vertikal ≥ 0,25 m/s, aliran searah horizontal ≥ 0,35 m/s. Meskipun persyaratan kebersihan dapat dipenuhi saat diuji dalam kondisi kosong atau statis, kemampuan anti-polusinya buruk. Setelah ruangan memasuki kondisi kerja, kebersihannya mungkin tidak memenuhi persyaratan. Contoh ini bukanlah kasus terisolasi. Pada saat yang sama, tidak ada kipas yang cocok untuk sistem pemurnian dalam seri ventilator di negara saya. Umumnya, perancang seringkali tidak melakukan perhitungan yang akurat tentang hambatan udara sistem, atau tidak memperhatikan apakah kipas yang dipilih berada pada titik kerja yang lebih menguntungkan pada kurva karakteristik, sehingga volume udara atau kecepatan angin gagal mencapai nilai desain segera setelah sistem dioperasikan. Standar federal AS (FS209A~B) menetapkan bahwa kecepatan aliran udara ruang bersih searah melalui penampang ruang bersih biasanya dipertahankan pada 90 kaki/menit (0,45 m/detik), dan ketidakseragaman kecepatan berada dalam ±20% dalam kondisi tanpa gangguan di seluruh ruangan. Penurunan kecepatan aliran udara yang signifikan akan meningkatkan kemungkinan waktu pembersihan mandiri dan polusi antar posisi kerja (setelah pemberlakuan FS209C pada Oktober 1987, tidak ada peraturan yang dibuat untuk semua indikator parameter selain konsentrasi debu).
Oleh karena itu, penulis percaya bahwa peningkatan nilai desain domestik saat ini untuk kecepatan aliran searah adalah hal yang tepat. Unit kami telah melakukan ini dalam proyek-proyek nyata, dan hasilnya relatif baik. Ruang bersih turbulen memiliki nilai yang direkomendasikan dengan faktor keamanan yang relatif memadai, tetapi banyak perancang masih belum yakin. Saat membuat desain spesifik, mereka meningkatkan volume ventilasi ruang bersih kelas 100.000 menjadi 20-25 kali/jam, ruang bersih kelas 10.000 menjadi 30-40 kali/jam, dan ruang bersih kelas 1000 menjadi 60-70 kali/jam. Hal ini tidak hanya meningkatkan kapasitas peralatan dan investasi awal, tetapi juga meningkatkan biaya pemeliharaan dan pengelolaan di masa mendatang. Padahal, sebenarnya tidak perlu melakukan hal tersebut. Saat menyusun langkah-langkah teknis pembersihan udara di negara kita, lebih dari 100 ruang bersih di Tiongkok telah diteliti dan diukur. Banyak ruang bersih diuji dalam kondisi dinamis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa volume ventilasi ruang bersih kelas 100.000 ≥10 kali/jam, ruang bersih kelas 10.000 ≥20 kali/jam, dan ruang bersih kelas 1000 ≥50 kali/jam dapat memenuhi persyaratan. Standar Federal AS (FS2O9A~B) menetapkan: ruang bersih non-unidirectional (kelas 100.000, kelas 10.000), tinggi ruangan 8~12 kaki (2,44~3,66 m), biasanya mempertimbangkan seluruh ruangan untuk diventilasi setidaknya sekali setiap 3 menit (yaitu 20 kali/jam). Oleh karena itu, spesifikasi desain telah memperhitungkan koefisien surplus yang besar, dan perancang dapat dengan aman memilih sesuai dengan nilai volume ventilasi yang direkomendasikan.
4. Perbedaan tekanan statis
Mempertahankan tekanan positif tertentu di ruang bersih merupakan salah satu kondisi penting untuk memastikan ruang bersih tidak atau kurang tercemar sehingga tingkat kebersihan yang dirancang tetap terjaga. Bahkan untuk ruang bersih bertekanan negatif, harus ada ruangan atau suite yang berdekatan dengan tingkat kebersihan yang tidak lebih rendah dari tingkat tekanan positif tersebut untuk mempertahankan tekanan positif tertentu, sehingga kebersihan ruang bersih bertekanan negatif dapat dipertahankan.
Nilai tekanan positif ruang bersih mengacu pada nilai ketika tekanan statis dalam ruangan lebih besar daripada tekanan statis luar ruangan saat semua pintu dan jendela tertutup. Hal ini dicapai dengan metode di mana volume pasokan udara sistem pemurnian lebih besar daripada volume udara balik dan volume udara buang. Untuk memastikan nilai tekanan positif ruang bersih, kipas pasokan, balik, dan buang sebaiknya saling terhubung. Saat sistem dihidupkan, kipas pasokan dinyalakan terlebih dahulu, kemudian kipas balik dan buang dinyalakan; saat sistem dimatikan, kipas buang dimatikan terlebih dahulu, kemudian kipas balik dan pasokan dimatikan untuk mencegah kontaminasi ruang bersih saat sistem dihidupkan dan dimatikan.
Volume udara yang dibutuhkan untuk mempertahankan tekanan positif di ruang bersih terutama ditentukan oleh kekedapan udara struktur pemeliharaan. Pada masa awal pembangunan ruang bersih di negara saya, karena kekedapan udara struktur penutup yang buruk, dibutuhkan pasokan udara 2 hingga 6 kali/jam untuk mempertahankan tekanan positif ≥5Pa; saat ini, kekedapan udara struktur pemeliharaan telah sangat ditingkatkan, dan hanya dibutuhkan pasokan udara 1 hingga 2 kali/jam untuk mempertahankan tekanan positif yang sama; dan hanya dibutuhkan pasokan udara 2 hingga 3 kali/jam untuk mempertahankan ≥10Pa.
Spesifikasi desain negara saya [6] menetapkan bahwa perbedaan tekanan statis antara ruang bersih dengan tingkatan berbeda dan antara area bersih dan area tidak bersih tidak boleh kurang dari 0,5 mm H2O (~5 Pa), dan perbedaan tekanan statis antara area bersih dan luar ruangan tidak boleh kurang dari 1,0 mm H2O (~10 Pa). Penulis berpendapat bahwa nilai ini tampaknya terlalu rendah karena tiga alasan:
(1) Tekanan positif mengacu pada kemampuan ruang bersih untuk menekan polusi udara dalam ruangan melalui celah antara pintu dan jendela, atau untuk meminimalkan polutan yang masuk ke dalam ruangan ketika pintu dan jendela dibuka dalam waktu singkat. Besarnya tekanan positif menunjukkan kekuatan kemampuan penekanan polusi. Tentu saja, semakin besar tekanan positif, semakin baik (yang akan dibahas nanti).
(2) Volume udara yang dibutuhkan untuk tekanan positif terbatas. Volume udara yang dibutuhkan untuk tekanan positif 5 Pa dan tekanan positif 10 Pa hanya berbeda sekitar 1 kali/jam. Mengapa tidak dilakukan? Jelas, lebih baik mengambil batas bawah tekanan positif sebagai 10 Pa.
(3) Standar Federal AS (FS209A~B) menetapkan bahwa ketika semua pintu masuk dan keluar tertutup, perbedaan tekanan positif minimum antara ruang bersih dan area kebersihan rendah yang berdekatan adalah 0,05 inci kolom air (12,5 Pa). Nilai ini telah diadopsi oleh banyak negara. Namun, nilai tekanan positif ruang bersih tidak selalu lebih baik. Menurut uji teknik aktual unit kami selama lebih dari 30 tahun, ketika nilai tekanan positif ≥ 30 Pa, pintu sulit dibuka. Jika Anda menutup pintu dengan ceroboh, akan terdengar suara keras! Ini akan menakutkan orang. Ketika nilai tekanan positif ≥ 50~70 Pa, celah antara pintu dan jendela akan mengeluarkan suara siulan, dan orang yang lemah atau memiliki gejala yang tidak sesuai akan merasa tidak nyaman. Namun, spesifikasi atau standar yang relevan dari banyak negara di dalam dan luar negeri tidak menentukan batas atas tekanan positif. Akibatnya, banyak unit hanya berupaya memenuhi persyaratan batas bawah, terlepas dari berapa pun batas atasnya. Di ruang bersih sebenarnya yang ditemui penulis, nilai tekanan positif mencapai 100 Pa atau lebih, yang mengakibatkan efek yang sangat buruk. Sebenarnya, menyesuaikan tekanan positif bukanlah hal yang sulit. Sangat mungkin untuk mengontrolnya dalam kisaran tertentu. Ada sebuah dokumen yang menyebutkan bahwa sebuah negara di Eropa Timur menetapkan nilai tekanan positif sebesar 1-3 mm H2O (sekitar 10-30 Pa). Penulis percaya bahwa kisaran ini lebih tepat.
Waktu posting: 13 Februari 2025