Perkenalan
Ruang bersih merupakan 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, material konstruksi, dan peralatan, yang di dalamnya terdapat prosedur operasi rutin khusus 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 langkah-langkah pemurnian AC yang wajar, tetapi juga memerlukan proses, konstruksi, dan spesialisasi lainnya untuk mengambil langkah-langkah yang sesuai: tidak hanya desain yang wajar, tetapi juga konstruksi dan pemasangan yang cermat sesuai dengan spesifikasi, serta penggunaan ruang bersih yang benar dan pemeliharaan dan manajemen ilmiah. Untuk mencapai efek yang baik di ruang bersih, banyak literatur domestik dan asing telah diuraikan dari berbagai perspektif. Faktanya, sulit untuk mencapai koordinasi yang ideal antara spesialisasi yang berbeda, dan sulit bagi desainer untuk memahami kualitas konstruksi dan pemasangan serta penggunaan dan manajemen, terutama yang terakhir. Sejauh menyangkut langkah-langkah pemurnian ruang bersih, banyak desainer, atau bahkan pihak konstruksi, sering kali 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 sistem pemurnian.
Pemilihan filter
Filter akhir sistem pemurnian umumnya menggunakan filter HEPA atau filter sub-HEPA. Berdasarkan standar di negara saya, efisiensi filter HEPA dibagi menjadi empat tingkatan: Kelas A ≥99,9%, Kelas B ≥99,9%, Kelas C ≥99,999%, Kelas D ≥99,999% (untuk partikel ≥0,1μm) (juga dikenal sebagai filter ultra-HEPA); filter sub-HEPA 95-99,9% (untuk partikel ≥0,5μm). Semakin tinggi efisiensinya, semakin mahal filternya. Oleh karena itu, dalam memilih filter, kita tidak hanya harus memenuhi persyaratan kebersihan pasokan 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 sedang dapat digunakan untuk level 1 juta; filter HEPA sub-hepa atau Kelas A dapat digunakan untuk level di bawah kelas 10.000; filter Kelas B dapat digunakan untuk kelas 10.000 hingga 100; dan filter Kelas C dapat digunakan untuk level 100 hingga 1. Tampaknya ada dua jenis filter yang dapat dipilih untuk setiap tingkat kebersihan. Memilih filter berkinerja tinggi atau berkinerja rendah bergantung pada situasi spesifik: ketika polusi lingkungan serius, atau rasio pembuangan dalam ruangan besar, atau ruang bersih sangat penting dan membutuhkan faktor keamanan yang lebih besar, dalam kasus ini atau salah satu dari ini, filter kelas tinggi harus dipilih; jika tidak, filter berkinerja rendah dapat dipilih. Untuk ruang bersih yang memerlukan pengendalian partikel 0,1μm, filter Kelas D harus dipilih terlepas dari konsentrasi partikel yang dikendalikan. Hal di atas hanya dari perspektif filter. Sebenarnya, untuk memilih filter yang baik, Anda juga harus mempertimbangkan sepenuhnya karakteristik ruang bersih, filter, dan sistem pemurniannya.
Pemasangan filter
Bahasa Indonesia: Untuk memastikan kebersihan pasokan udara, tidak cukup hanya memiliki filter yang berkualitas, tetapi juga untuk memastikan: a. Filter tidak rusak selama transportasi dan pemasangan; b. Pemasangannya kencang. Untuk mencapai poin pertama, personel konstruksi dan pemasangan harus terlatih dengan baik, dengan pengetahuan tentang pemasangan sistem pemurnian dan keterampilan pemasangan yang terampil. Jika tidak, akan sulit untuk memastikan bahwa filter tidak rusak. Ada pelajaran yang mendalam dalam hal ini. Kedua, masalah kekencangan pemasangan terutama tergantung pada kualitas struktur pemasangan. Manual desain umumnya merekomendasikan: untuk satu filter, digunakan instalasi tipe terbuka, sehingga meskipun terjadi kebocoran, tidak akan bocor ke dalam ruangan; menggunakan saluran udara hepa yang sudah jadi, kekencangan 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 sambungan tangki cairan rapat dan rangka keseluruhan berada pada bidang horizontal yang sama. Penyegelan tekanan negatif bertujuan untuk menjaga bagian luar sambungan antara filter, kotak tekanan statis, dan rangka berada dalam kondisi tekanan negatif. Seperti pemasangan tipe terbuka, kebocoran tidak akan masuk ke ruangan meskipun terjadi kebocoran. Faktanya, selama rangka pemasangan rata dan permukaan ujung filter bersentuhan merata dengan rangka pemasangan, filter seharusnya mudah memenuhi persyaratan kekencangan pemasangan di semua jenis pemasangan.
2. Organisasi aliran udara
Pengaturan aliran udara di ruang bersih berbeda dengan ruangan ber-AC pada umumnya. Udara terbersih harus dialirkan terlebih dahulu ke area operasi. Fungsinya adalah untuk membatasi dan mengurangi polusi pada objek yang diproses. Untuk itu, prinsip-prinsip berikut harus dipertimbangkan saat merancang pengaturan aliran udara: meminimalkan arus eddy untuk menghindari masuknya polusi dari luar area kerja ke area kerja; mencegah debu sekunder beterbangan untuk mengurangi kemungkinan debu mengontaminasi benda kerja; aliran udara di area kerja harus seseragam mungkin, dan kecepatan anginnya harus memenuhi persyaratan proses dan kebersihan. Saat 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 aliran udara mempunyai karakteristik dan cakupannya sendiri:
(1). Aliran searah vertikal
Bahasa Indonesia: Selain keuntungan umum untuk mendapatkan aliran udara ke bawah yang seragam, memfasilitasi pengaturan peralatan proses, kemampuan pemurnian diri yang kuat, dan menyederhanakan fasilitas umum seperti fasilitas pemurnian pribadi, keempat metode pasokan udara juga memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri: filter hepa tertutup penuh memiliki keuntungan dari resistansi rendah dan siklus penggantian filter yang panjang, tetapi struktur langit-langitnya rumit dan biayanya tinggi; keuntungan dan kerugian dari pengiriman atas filter hepa tertutup samping dan pengiriman atas pelat lubang penuh adalah berlawanan dengan pengiriman atas filter hepa tertutup penuh. Di antara mereka, pengiriman atas pelat lubang penuh mudah menumpuk debu di permukaan bagian dalam pelat lubang ketika sistem tidak berjalan terus-menerus, dan perawatan yang buruk memiliki beberapa dampak pada kebersihan; pengiriman atas diffuser padat membutuhkan lapisan pencampuran, sehingga hanya cocok untuk ruang bersih yang tinggi di atas 4m, dan karakteristiknya mirip dengan pengiriman atas pelat lubang penuh; Metode pengembalian udara untuk pelat dengan kisi-kisi di kedua sisi dan saluran keluar udara kembali yang tersusun merata di bagian bawah dinding yang berlawanan hanya cocok untuk ruangan bersih dengan jarak bersih kurang dari 6m di kedua sisi; saluran keluar udara kembali yang disusun di bagian bawah dinding satu sisi hanya cocok untuk ruangan bersih dengan jarak antar dinding yang kecil (seperti ≤<2~3m).
(2). Aliran searah horizontal
Hanya area kerja pertama yang dapat mencapai tingkat kebersihan 100. Ketika udara mengalir ke sisi lain, konsentrasi debu meningkat secara bertahap. Oleh karena itu, filter ini hanya cocok untuk ruangan bersih dengan persyaratan kebersihan yang berbeda untuk proses yang sama di ruangan yang sama. Penempatan filter HEPA secara lokal pada dinding pasokan udara dapat mengurangi penggunaan filter HEPA dan menghemat investasi awal, tetapi terdapat pusaran di area-area lokal.
(3). Aliran udara turbulen
Karakteristik pengiriman atas pelat orifice dan pengiriman atas diffuser padat sama dengan yang disebutkan di atas: keuntungan pengiriman samping mudah untuk mengatur pipa, tidak memerlukan interlayer teknis, biaya rendah, dan kondusif untuk renovasi pabrik lama. Kerugiannya adalah bahwa kecepatan angin di area kerja besar, dan konsentrasi debu di sisi downwind lebih tinggi daripada di sisi upwind; pengiriman atas outlet filter HEPA memiliki keuntungan dari sistem sederhana, tidak ada pipa di belakang filter HEPA, dan aliran udara bersih langsung dikirim ke area kerja, tetapi aliran udara bersih berdifusi perlahan dan aliran udara di area kerja lebih seragam; namun, ketika beberapa outlet udara disusun 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 akumulasi debu.
Pembahasan di atas semuanya dalam kondisi ideal dan direkomendasikan oleh spesifikasi, standar, atau manual desain nasional yang relevan. Dalam proyek aktual, organisasi aliran udara tidak dirancang dengan baik karena kondisi objektif atau alasan subjektif perancang. Yang umum meliputi: aliran searah vertikal mengadopsi udara balik dari bagian bawah dua dinding yang berdekatan, kelas lokal 100 mengadopsi pengiriman atas dan pengembalian atas (yaitu, tidak ada tirai gantung yang ditambahkan di bawah saluran keluar udara lokal), dan ruang bersih turbulen mengadopsi pengiriman atas saluran keluar udara filter HEPA dan pengembalian atas atau pengembalian bawah satu sisi (jarak lebih besar antar dinding), dll. Metode organisasi 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, ia tidak memenuhi persyaratan.
Pengaturan aliran udara yang tepat harus diatur dengan tirai yang menggantung hingga ketinggian area kerja di area lokal, dan kelas 100.000 tidak boleh menggunakan sistem penghantaran dan pengembalian atas. Selain itu, sebagian besar pabrik saat ini memproduksi saluran udara efisiensi tinggi dengan diffuser, dan diffuser-nya hanya berupa pelat orifis dekoratif dan tidak berfungsi untuk menyebarkan aliran udara. Para desainer 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 polusi udara dalam ruangan. Berdasarkan berbagai persyaratan kebersihan, ketika tinggi bersih ruang bersih tinggi, frekuensi ventilasi perlu ditingkatkan secara tepat. Di antaranya, volume ventilasi ruang bersih kelas 1 juta dipertimbangkan berdasarkan sistem pemurnian efisiensi tinggi, dan sisanya dipertimbangkan berdasarkan 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 yakin bahwa: kecepatan angin melalui bagian ruangan dari ruang bersih aliran searah rendah, dan ruang bersih turbulen memiliki nilai yang direkomendasikan dengan faktor keamanan yang memadai. Aliran searah vertikal ≥ 0,25m/dtk, aliran searah horizontal ≥ 0,35m/dtk. 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. Jenis contoh ini bukanlah kasus yang terisolasi. Pada saat yang sama, tidak ada kipas yang cocok untuk sistem pemurnian dalam seri ventilator negara saya. Umumnya, perancang sering tidak membuat perhitungan yang akurat tentang hambatan udara sistem, atau tidak memperhatikan apakah kipas yang dipilih berada pada titik kerja yang lebih menguntungkan pada kurva karakteristik, yang mengakibatkan 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/dtk), dan ketidakseragaman kecepatan berada dalam kisaran ±20% dengan syarat tidak ada gangguan di seluruh ruangan. Penurunan kecepatan aliran udara yang signifikan akan meningkatkan kemungkinan waktu pembersihan otomatis dan polusi antar posisi kerja (setelah pemberlakuan FS209C pada Oktober 1987, tidak ada regulasi yang dibuat untuk semua indikator parameter selain konsentrasi debu).
Oleh karena itu, penulis yakin bahwa peningkatan nilai desain domestik kecepatan aliran searah saat ini sudah tepat. Unit kami telah melakukan hal 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 khusus, 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 perawatan dan manajemen di masa mendatang. Padahal, hal itu sebenarnya tidak perlu dilakukan. Saat menyusun langkah-langkah teknis pembersihan udara di negara saya, lebih dari ruang bersih kelas 100 di Tiongkok telah diselidiki 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 syarat penting untuk memastikan ruang bersih tidak tercemar atau kurang tercemar untuk mempertahankan tingkat kebersihan yang dirancang. Bahkan untuk ruang bersih bertekanan negatif, ruang bersih tersebut harus memiliki ruangan atau suite yang bersebelahan dengan tingkat kebersihan tidak lebih rendah dari tingkatnya untuk mempertahankan tekanan positif tertentu, sehingga kebersihan ruang bersih bertekanan negatif dapat dipertahankan.
Nilai tekanan positif ruang bersih mengacu pada nilai ketika tekanan statis di dalam ruangan lebih besar daripada tekanan statis di luar ruangan ketika semua pintu dan jendela tertutup. Hal ini dicapai dengan metode bahwa volume pasokan udara sistem pemurnian lebih besar daripada volume udara balik dan volume udara buang. Untuk memastikan nilai tekanan positif ruang bersih, kipas pasokan, kipas balik, dan kipas buang sebaiknya saling terkait. Ketika sistem dihidupkan, kipas pasokan dihidupkan terlebih dahulu, kemudian kipas balik dan kipas buang dihidupkan; ketika sistem dimatikan, kipas buang dimatikan terlebih dahulu, kemudian kipas balik dan pasokan dimatikan untuk mencegah ruang bersih terkontaminasi ketika sistem dihidupkan dan dimatikan.
Volume udara yang dibutuhkan untuk mempertahankan tekanan positif ruang bersih terutama ditentukan oleh kekedapan udara struktur pemeliharaan. Pada 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 ≥5 Pa; saat ini, kekedapan udara struktur pemeliharaan telah ditingkatkan secara signifikan, dan hanya diperlukan pasokan udara 1 hingga 2 kali/jam untuk mempertahankan tekanan positif yang sama; dan hanya diperlukan pasokan udara 2 hingga 3 kali/jam untuk mempertahankan tekanan positif ≥10 Pa.
Spesifikasi desain negara saya [6] menetapkan bahwa perbedaan tekanan statis antara ruang bersih dengan tingkatan yang 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 meminimalkan polutan yang masuk ke dalam ruangan ketika pintu dan jendela dibuka sebentar. 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 melakukannya? Jelas, lebih baik mengambil batas bawah tekanan positif sebesar 10 Pa.
(3) Standar Federal AS (FS209A~B) menetapkan bahwa ketika semua pintu masuk dan keluar ditutup, perbedaan tekanan positif minimum antara ruang bersih dan area kebersihan rendah yang berdekatan adalah 0,05 inci kolom air (12,5Pa). Nilai ini telah diadopsi oleh banyak negara. Namun, nilai tekanan positif ruang bersih tidak semakin tinggi semakin baik. Menurut uji teknis aktual unit kami selama lebih dari 30 tahun, ketika nilai tekanan positif ≥ 30Pa, sulit untuk membuka pintu. Jika Anda menutup pintu dengan sembarangan, itu akan membuat suara keras! Itu akan membuat orang takut. Ketika nilai tekanan positif ≥ 50~70Pa, celah antara pintu dan jendela akan membuat siulan, dan yang lemah atau mereka yang memiliki beberapa gejala yang tidak tepat 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 berusaha memenuhi persyaratan batas bawah, terlepas dari berapa banyak batas atas. Di ruang bersih yang penulis temui, nilai tekanan positif mencapai 100 Pa atau lebih, sehingga menimbulkan efek yang sangat buruk. Sebenarnya, mengatur tekanan positif bukanlah hal yang sulit. Sangat mungkin untuk mengendalikannya dalam rentang tertentu. Terdapat sebuah dokumen yang menjelaskan bahwa sebuah negara di Eropa Timur menetapkan nilai tekanan positif sebesar 1-3 mm H2O (sekitar 10~30 Pa). Penulis yakin bahwa rentang ini lebih tepat.
Waktu posting: 13-Feb-2025