หลักการออกแบบระบบปรับอากาศสำหรับห้องคลีนรูมที่ควรรู้ก่อนเริ่มโครงการ

ห้องคลีนรูมเป็นพื้นที่ควบคุมที่ต้องรักษาความสะอาดของอากาศให้อยู่ในระดับที่กำหนด ระบบปรับอากาศจึงไม่ได้มีหน้าที่เพียงทำให้ห้องเย็น แต่ต้องช่วยควบคุมฝุ่นละออง ทิศทางลม แรงดัน อุณหภูมิ และความชื้นให้เหมาะกับกระบวนการใช้งาน

มาตรฐาน ISO 14644-1 ใช้จำแนกระดับความสะอาดของห้องจากความเข้มข้นของอนุภาคแขวนลอยในอากาศ ดังนั้น ก่อนเริ่มออกแบบต้องกำหนดระดับความสะอาดที่โครงการต้องการให้ชัดเจน

1. กำหนดประเภทและวัตถุประสงค์ของห้อง

ขั้นตอนแรกคือต้องทราบว่าห้องคลีนรูมจะใช้ทำอะไร เช่น

• ห้องผลิตยาและเวชภัณฑ์
• ห้องปฏิบัติการ
• ห้องผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์
• ห้องผ่าตัด
• ห้องแรงดันบวก
• ห้องแรงดันลบหรือห้องแยกโรค

แต่ละพื้นที่มีความเสี่ยงและข้อกำหนดแตกต่างกัน จึงไม่ควรใช้ระบบเดียวกันกับทุกโครงการ ควรศึกษากระบวนการทำงาน จำนวนบุคลากร เครื่องจักร และแหล่งกำเนิดความร้อนหรือสิ่งปนเปื้อนก่อนออกแบบ

2. กำหนดระดับความสะอาดของห้อง

ระดับความสะอาดเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับกำหนดปริมาณลม ระบบกรองอากาศ และรูปแบบการไหลของอากาศ โดยต้องระบุให้ชัดว่าต้องควบคุมอนุภาคขนาดใดและในสภาวะการใช้งานแบบใด

การกำหนดระดับสูงเกินความจำเป็นอาจทำให้ต้นทุนติดตั้งและค่าไฟเพิ่มขึ้น ส่วนการกำหนดต่ำเกินไปอาจไม่เพียงพอต่อการควบคุมคุณภาพของงาน

3. ออกแบบทิศทางการไหลของอากาศ

อากาศสะอาดควรไหลผ่านพื้นที่สำคัญก่อน แล้วจึงเคลื่อนออกไปยังพื้นที่ที่มีความสะอาดต่ำกว่า ตำแหน่งหัวจ่ายลมและช่องลมกลับต้องช่วยพาสิ่งปนเปื้อนออกจากพื้นที่โดยไม่ทำให้เกิดจุดอับ

รูปแบบการกระจายลมมีผลต่อเส้นทางการเคลื่อนที่และการกำจัดอนุภาคในห้อง จึงต้องพิจารณาร่วมกับตำแหน่งคน เครื่องจักร โต๊ะทำงาน และประตูเข้าออก

4. ควบคุมแรงดันระหว่างห้อง

การควบคุมแรงดันช่วยกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ของอากาศระหว่างพื้นที่

ห้องแรงดันบวก
ให้อากาศไหลออกจากห้องไปยังพื้นที่ข้างเคียง เหมาะกับพื้นที่ที่ต้องป้องกันสิ่งปนเปื้อนจากภายนอก เช่น ห้องสะอาดบางประเภทและห้องผ่าตัด

ห้องแรงดันลบ
ให้อากาศจากภายนอกไหลเข้าสู่ห้อง เพื่อช่วยควบคุมไม่ให้อากาศที่อาจมีการปนเปื้อนแพร่กระจายออกไป

ระบบต้องรักษาสมดุลระหว่างลมจ่าย ลมกลับ และลมระบาย รวมถึงควบคุมการรั่วผ่านประตู ช่องเปิด และรอยต่อของห้องด้วย ห้องผ่าตัดโดยทั่วไปต้องรักษาแรงดันบวกเมื่อเทียบกับทางเดินและพื้นที่ข้างเคียง

5. เลือกระบบกรองอากาศให้เหมาะสม

ระบบคลีนรูมมักใช้แผ่นกรองหลายระดับ ตั้งแต่แผ่นกรองขั้นต้นไปจนถึงแผ่นกรองประสิทธิภาพสูง เช่น HEPA Filter

การเลือกแผ่นกรองควรพิจารณาจากระดับความสะอาด ปริมาณลม ความต้านทานของแผ่นกรอง และตำแหน่งติดตั้ง พร้อมเตรียมพื้นที่สำหรับตรวจสอบและเปลี่ยนแผ่นกรองในอนาคต

แผ่นกรองที่ดีเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ หากระบบท่อลมมีการรั่ว หัวจ่ายลมอยู่ผิดตำแหน่ง หรือห้องรักษาแรงดันไม่ได้

6. คำนวณปริมาณลมและการหมุนเวียนอากาศ

ปริมาณลมต้องเพียงพอสำหรับควบคุมอนุภาค ระบายความร้อน และรักษาแรงดันตามที่กำหนด จำนวนครั้งในการหมุนเวียนอากาศต้องพิจารณาตามประเภทห้อง ระดับความสะอาด และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

ไม่ควรกำหนดอัตราหมุนเวียนอากาศจากขนาดห้องเพียงอย่างเดียว แต่ต้องคำนวณร่วมกับจำนวนคน เครื่องจักร ภาระความร้อน และระดับการปนเปื้อน

7. ควบคุมอุณหภูมิและความชื้น

อุณหภูมิและความชื้นมีผลต่อความสบายของผู้ปฏิบัติงาน คุณภาพผลิตภัณฑ์ การเกิดไฟฟ้าสถิต และการเจริญเติบโตของจุลชีพ

ค่าที่เหมาะสมจะแตกต่างกันตามกระบวนการใช้งาน จึงควรกำหนดช่วงควบคุมร่วมกับเจ้าของโครงการ ผู้ใช้งาน และมาตรฐานเฉพาะของพื้นที่ ไม่ควรเลือกค่าจากห้องทั่วไปมาใช้โดยตรง

8. ออกแบบโครงสร้างห้องให้รักษาความสะอาดได้

ผนัง ฝ้า พื้น ประตู และรอยต่อต่าง ๆ ควรมีผิวเรียบ ทำความสะอาดง่าย ไม่สะสมฝุ่น และมีการปิดรอยต่ออย่างเหมาะสม

ประตูควรปิดได้สนิทและไม่เปิดพร้อมกันโดยไม่จำเป็น ในบางโครงการอาจต้องมี Airlock หรือห้องเปลี่ยนชุด เพื่อช่วยรักษาแรงดันและลดการนำสิ่งปนเปื้อนเข้าสู่พื้นที่ควบคุม รูปแบบ Airlock สามารถออกแบบความสัมพันธ์ของแรงดันได้หลายลักษณะตามวัตถุประสงค์ของพื้นที่

9. เตรียมระบบตรวจวัดและสัญญาณเตือน

ห้องคลีนรูมควรมีอุปกรณ์ตรวจสอบค่าที่สำคัญ เช่น

• ความดันแตกต่างระหว่างห้อง
• อุณหภูมิและความชื้น
• สถานะพัดลมหรือเครื่องปรับอากาศ
• ค่าความดันตกคร่อมแผ่นกรอง
• สัญญาณเตือนเมื่อระบบทำงานผิดปกติ

ระบบตรวจวัดช่วยให้ผู้ดูแลทราบปัญหาได้เร็ว และมีข้อมูลสำหรับตรวจสอบประสิทธิภาพของห้องอย่างต่อเนื่อง ISO 14644-2 ให้กรอบสำหรับการติดตามสมรรถนะด้านความสะอาดของอากาศหลังเปิดใช้งาน

10. วางแผนทดสอบและรับรองระบบก่อนใช้งาน

หลังติดตั้งเสร็จไม่ควรเปิดใช้งานทันที แต่ต้องมีการทดสอบและปรับสมดุลระบบ เช่น

• ตรวจปริมาณและความเร็วลม
• ตรวจทิศทางการไหลของอากาศ
• ตรวจแรงดันระหว่างห้อง
• ตรวจการรั่วของระบบกรอง
• ตรวจจำนวนอนุภาคในอากาศ
• ตรวจอุณหภูมิและความชื้น
• ตรวจการทำงานของสัญญาณเตือน

ผลการทดสอบควรบันทึกเป็นเอกสารเพื่อใช้ยืนยันสมรรถนะของระบบ และเป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับการบำรุงรักษาภายหลัง

สรุป

การออกแบบระบบปรับอากาศสำหรับห้องคลีนรูมต้องเริ่มจากวัตถุประสงค์ของพื้นที่และระดับความสะอาดที่ต้องการ จากนั้นจึงออกแบบระบบกรอง ปริมาณลม ทิศทางลม แรงดัน อุณหภูมิ และความชื้นให้ทำงานร่วมกัน

การวางแผนตั้งแต่ต้นโดยทีมวิศวกรและผู้เชี่ยวชาญ จะช่วยลดปัญหาการแก้ไขหน้างาน ควบคุมต้นทุน และทำให้ระบบผ่านการทดสอบตามข้อกำหนดก่อนเปิดใช้งานได้อย่างเหมาะสม

หมายเหตุ: รายละเอียดทางวิศวกรรมและค่าควบคุมต้องอ้างอิงประเภทการใช้งาน กฎหมาย มาตรฐานฉบับปัจจุบัน และข้อกำหนดของหน่วยงานที่เกี่ยวข้องในแต่ละโครงการ ไม่ควรใช้บทความนี้แทนการออกแบบโดยวิศวกรผู้รับผิดชอบโดยตรง