Slider Altına

10 Adımda Temiz Oda Dizaynı

Temiz oda dizaynı yapılması zor bir iş gibi görünse de yapılabilir. Bu makalede, gereken temel bilgiler, temiz oda standartlarına uygun yük miktarının hesaplanması, hava ayırma yollarının belirlenmesi ve makine dairesi için uygun ebatların seçilmesinde yardımcı olacak pratik adımlar anlatılacaktır.
Birçok üretim hattı, temiz oda tarafından sağlanan şartlandırılmış ortam şartlarına ihtiyaç duymaktadır. Temiz odaların karışık mekanik tesisata, yüksek işletme ve enerji maliyetlerine sahip olmaları sebebiyle, dizaynlarının uygun yapılması büyük önem taşımaktadır. Bu makalede;

-Temiz oda dizaynı ve değerlendirilmesi
-Partikül akışı
-Temiz oda sınıflandırılması
-Mahal basınçlandırılması
-Hava beslemesinin dağıtımı
-Hava filtrasyonunun sağlanması
-Mekanik sistem seçimi
-Isıtma/soğutma yük hesabı 
adım adım anlatılacaktır.

ADIM : İNSAN/PARTİKÜL DEĞERLENDİRİLMESİ

Temiz oda içerisindeki insan ve partikül akışının değerlendirilmesi önemlidir. Temiz oda içerisinde çalışan kişiler, oda içerisindeki en büyük partikül kaynağını oluşturmakta olup; kritik proseslerin gerçekleştirildiği mahaller, bu mahallere açılan kapı ve yollardan izole edilmiş olmalıdır.
Bazı üretim çeşitleri aynı anda birden çok kirlenme kaynağına maruz kalabilmektedir. Bu sebeple, temizlik açısından daha kritik öneme sahip alanların, diğer alanlardan korunabilmesi için tek girişi olmalıdır. Böyle proseslerde, malzemenin girişinden işlenmesine ve ürünün çıkarılışına kadar bütün proseslerin büyük bir dikkatle değerlendirilmesi gerekmektedir. Şekil1’de kritik proses alanlarına sahip olan bir kemik alçı fabrikası sunulmuştur. Fabrikada her bölüme giriş tek kapıdan sağlanmakta ve her girişte insan yoğunluğunun etkisini azaltmak amacıyla hava kilitleri bulunmaktadır.

ADIM 2: MAHAL TEMİZLİK SINIFININ BELİRLENMESİ

Temiz oda sınıfının belirlenebilmesi için, öncelikle temiz oda sınıflandırma standartları ve her bir sınıfta bulunmasına izin verilen maksimum partikül miktarının bilinmesi gerekmektedir. Çevre bilimleri enstitüsü standart 14644-1’de, çeşitli temizlik sınıflandırmaları (1, 10, 100, 1000, 10000, 100000) ve her bir sınıflandırmada bulunması gereken partikül miktarı belirtilmiştir. 
Örnek olarak sınıf 100, 0.028m3’lük (1ft3) hacimde 0.1mikron ve daha büyük partiküllerden 3500 adet; 0.2 mikron ve daha büyük partiküllerden 750 adet; 0.3 mikron ve daha büyüklerden 300 adet; 0.5 mikron ve daha büyük partiküllerden 100 adet; 1 mikron ve daha büyüklerden 24 adet bulunmasına izin vermektedir.
Temizlik sınıflandırılması, temiz oda dizaynı, enerji sarfiyatı ve oda bakımı üzerinde büyük rol oynamaktadır. Sonuç olarak, proses ne kadar hassas/önemli ise bulunduğu temiz odanın sınıf derecesinin o kadar iyi olması gerekmektedir. Tablo 2’de yapılan üretime göre gerekli olan temizlik sınıflandırılması sunulmaktadır.
Yapılan üretim, cinsinin kendine özgü şartlarına bağlı olarak bulunduğu ortam için daha üst derecede bir sınıflandırmaya ihtiyaç duyabilmektedir. 
Dikkatli olunması gereken bir diğer konu da mahallere temizlik sınıflandırması yaparken, birbiri ile bağlantıda bulunan mahaller arasında en fazla 2 °C farkın sağlanmasıdır. Örnek olarak; 100000 sınıfındaki bir odanın 100 sınıfında bir odaya açılması istenmezken; aynı odanın 1000 sınıfındaki bir odaya açılması bir sorun teşkil etmemektedir. Makalede bahsi geçen fabrika dikkate alındığında soyunma bölümü ile son paketlemenin gerçekleştirildiği bölüm kritik olmayan bölgeler oldukları için 100000 sınıfındadırlar. Fabrikada bulunan hava kilitleri kritik bölgelere açıldıkları için 10000 sınıfındadırlar. Kemik alçı paketleme bölümü kritik ve  tozlu bir proses olduğundan 10000 sınıfındadır. Fabrikada solvent paketleme bölgesi en kritik bölge olduğundan 1000 sınıfındadır. 

ADIM 3: MAHAL BASINÇLANDIRILMASININ BELİRLENMESİ

Mahalde pozitif basınç ortamı sağlamak, infiltrasyon yoluyla dışarıdan içeriye gerçekleşecek partikül akışını engellemektedir. Mahal negatif basınçta veya dengeli bir basınçtayken, ortamın sınıf değerini korumak oldukça zordur. Bu nedenle basınçlandırma temiz oda dizaynında önemli bir parametredir.
Ortamlar arasında infiltrasyonla gerçekleşecek partikül akışını durdurmak için gerekli olan basınç farkı, yapılan bir takım çalışmalar sonucunda 7-12.45Pa olarak bulunmuştur. Bu değerler dışındaki değerlerde iyi sonuçlar alınamamıştır.
Yüksek basınç farkları yüksek enerji tüketiminin yanında, kontrol zorluğu da yaratmaktadır. Ayrıca yüksek basınç farkları kapı kullanımlarında daha fazla güç harcanmasına da neden olmaktadır. Kapıların iki tarafı arasında izin verilen en büyük basınç farkı 24.90Pa’dir. İzin verilen bu değerde bile 3ft ile 7 ft arasındaki bir kapıyı açmak için 5 kg’lık kuvvet uygulanması gerekmektedir. 
Makalede ifade edilen fabrika mevcut durumdaki bir depo içerisine inşa edilmiştir. Depo ile soyunma odaları arasındaki hava kilitleri için herhangi bir sınıflandırma yapılmadığından bu bölge için herhangi bir basınç değeri belirlenmemiştir. Fabrika içerisindeki basınç değerleri, soyunma odaları ve kemik alçı paketleme bölmesi için 7.47 Pa; hava kilitleri ve son paketleme bölgesi için 15.94 Pa; solvent paketleme bölmesi için ise 27.40 Pa değerindedir. Dikkat edilirse kemik alçı paketleme bölmesinin basınç değeri, çalışma şartları çok tozlu olan hava kilitleri ve son paketleme bölmelerinden düşüktür.
Fabrikada kemik alçı paketleme bölmesine infiltrasyon ile gelen hava, aynı sınıf değerine sahip olan mahalden gelmektedir. Belli bir mahale gelen havanın daha düşük bir sınıf derecesinden (daha kirli bir yerden) gelmemesine dikkat edilmelidir. (NOT: kirlilik açısından daha az öneme sahip bölmeler arasındaki basınç farkı 7.47 Pa olarak alınırken, kritik bölmeler olan solvent paketleme ile bu bölmeye açılan hava kilidi için bu değer 12.54 Pa’dır.

ADIM 4: BESLEME HAVASI MİKTARININ BELİRLENMESİ

Temiz oda sınıflandırması, oda için gerekli besleme havası miktarının belirlenmesinde en önemli etkendir. Tablo 3’te her bir sınıf derecesi için gerekli olan hava değişim değerleri belirtilmiştir. Örneğin, sınıf 100000 için hava değişim oranı 15 ile 30 arasındadır. Bu değerler oda içerisindeki aktivitelere bağlı olarak değişmektedir. İçeride çalışan sayısı az, üretim temiz ise 100000 sınıfındaki bir mahal için hava değişim oranı 15 yeterli iken; içeride tozlu bir üretim varsa, çalışan kişi sayısı fazla ise ve dışarısı ile yoğun bir trafik mevcutsa bu değer 30 olmaktadır. Dizayn yapılırken, odanın çalışma koşulları dikkate alınarak hava değişim oranı belirlenmelidir. Hava besleme miktarına etki eden diğer faktörler ise egzoz havası miktarı ve kapıların açılmasından kaynaklanan infiltrasyon miktarıdır. 
Şekil 1’e bakıldığında, soyunma bölümü insan yoğunluğunun en fazla olduğu mahal olmasına karşın, sınıflandırma açısından en az öneme sahip bölümdür. Bu nedenle hava değişim oranı bu bölüm için 20 olarak belirlenmiştir. Fabrikada bulunan hava kilitleri trafiğin çok olmadığı ve partikül üretiminin meydana gelmediği bölgelerdir. Ancak bu bölümler kritik bölgeler ile soyunma bölmesi arasında tampon bölgeler olduklarından hava değişim oranı 40 olarak belirlenmiştir.
Son paketleme bölgesi kemik alçı ile solventin birlikte paketlendiği yer olduğu ve çok kritik bir bölge olmadığından, bu mahal için hava değişim oranı 20 olarak belirlenmiştir. Kemik alçı paketleme bölgesi kritik bölge olduğu için 40; solvent paketleme bölgesi ise sınıf 1000 kategorisine sahip olan çok kritik bir bölge olduğu için hava değişim oranı 150 olarak belirlenmiştir.

ADIM 5: HAVA KAÇAK MİKTARININ BELİRLENMESİ

Fabrikadaki bölümlerin çoğunluğu yüksek basınç altında olduklarından, düşük basınç altındaki komşu hacimlere doğru devamlı hava kaybetmektedirler. Kaybedilen hava tasarımdan kaynaklanmakta olup; hesaplamalar ışığında belirlenmiştir. Bu kaçağa ek olarak ortamdan istenmeyen şekillerde (camlardan, tavandan, v.b.) hava kaçakları da gerçekleşmektedir. Gerçekleşen bu hava kaçaklarına örnek verilecek olunursa; 3-7ft ebatlarındaki bir kapıdan 7.47 Pa basınç farkında 5380 lt/dk; 12.45 Pa basınç farkında ise 7645 lt/dk hava kaçağı meydana gelmektedir. Bu değerler normal değerler olup, %1-2 oranında kaçak kabul edilebilir bir kaçak değeridir. % 100 sızdırmaz bir oda yapılmasının imkansız olduğu unutulmamalıdır.

ADIM 6: HAVA MİKTARININ DENGELENMESİ

Mahalde hava miktarlarının dengelenmesi, mahale giren toplam hava miktarı ile çıkan toplam hava miktarının birbirine eşit olma durumu olarak tanımlanmaktadır. Şekil 2’de gösterilen fabrika incelendiğinde; solvent paketleme bölümü için toplam 63713 lt/dk hava beslemesi yapılmakta, bu miktarın 7645 lt/dk’sı hava kilidi tarafına kaybedilmekte olup, 56068 lt/dk’sı dönüş havası olarak alınmaktadır. Solvent paketleme bölgesine açılan hava kilidine 8212 lt/dk hava beslemesi yapılmakta ayrıca solvent paketleme bölümünden de 7645 lt/dk hava infiltrasyon yolu ile kazanılmaktadır. Hava kilidinden 5380 lt/dk hava, soyunma bölümüne exfiltrasyon ile kaybedilmekte ve geri kalan 10477 lt/dk hava geri dönüş havası olarak alınmaktadır. 
Kemik alçı paketleme bölmesinde ise toplam besleme havası miktarı 16990 lt/dk olup; hava kilidinden infiltrasyon yolu ile 5380 lt/dk hava kazanılmakta ve toplam havanın 8495 lt/dk’sı egsoz edilmekte, geri kalan 13875 lt/dk’sı ise geri dönüş havası olarak alınmaktadır. Hava kilitleri ise toplam 10760 lt/dk hava ise beslenmekte; 5380 lt/dk’lık hava kemik alçı paketleme bölümüne, geri kalan 5380 lt/dk’lık hava ise soyunma bölümüne doğru kaybedilmektedir. Son paketleme bölünmünde ise; oda toplam 18972 lt/dk’lık hava ile beslenmekte olup; 5380 lt/dk’lık hava soyunma bölümüne doğru kaybedilmekte; geri kalan hava ise dönüş havası olarak kullanılmaktadır. Soyunma bölümünde ise besleme havası miktarı 13592 lt/dk olup; 16110 lt/dk infiltrasyon ile kazanılmakta; 5380 lt/dk komşu bölümlere doğru kaybedilmekte, geri kalan hava ise dönüş havası olmaktadır.

ADIM 7: GERİ KALAN FAKTÖRLER

Göz önünde bulundurulması gereken diğer faktörler;

SICAKLIK: Temiz oda çalışanları, içeride partikül oluşumunu engellemek ve içeriye partikül girmesini önlemek amacı ile günlük kıyafetlerinin üzerine iş giysileri giymektedir. Fazladan giyilen kıyafetler sebebiyle, çalışma ortamlarının sıcaklık değerinin biraz düşük olması gerekmektedir. Bu şekildeki ortamlardaki en ideal çalışma sıcaklık değerleri 18-21 ºC arasındadır.
NEM: Temiz odadaki yüksek hava akış hızları sebebiyle mahal içerisinde elektrostatik yüklenme (elektriklenme) meydana gelmektedir. Ortam neminin düşük olduğu durumda, tavan ve duvarlarda yüksek oranda elektrostatik yüklenme olduğundan, ortamda bulunan toz partikülleri yüzeylere yapışmaktadır. Ortam neminin artması ile birlikte ise bu partiküller yüzeyden ayrılmakta ve ortama geri dönmektedir. Bu olay meydana geldiği zaman mahal için seçilen sınıflandırma değeri de yanlış olmaktadır. Bu nedenle yüklenme sonucu oluşacak partikül birikmesini engellemek amacı ile ortam neminin % 45 ± % 5 sınırları içerisinde tutulması gerekmektedir.
STABİLİTE: Çok önemli proseslerde, hepa filtre ile proses odası arasındaki yolda partikül miktarında herhangi bir değişim olmaması için akışın çok düzgün ve stabil olması gerekmektedir.
ELEKTROSTATİK YÜKLENME: Bazı prosesler elektrostatik yüklenmeye karşı hassastır. Bu gibi proseslerin bulunduğu mahallerde topraklama yapılması gerekmektedir.
SES DÜZEYİ ve TİTREŞİM: Bazı özel prosesler sese ve titreşime karşı hassastır. Gerekli önlemlerin alınması gerekmektedir.
ADIM 8: MEKANİK TESİSAT TASARIMININ BELİRLENMESİ

Mahal kullanılabilirliği, mahalin bulunduğu iklim, temizlik sınıfı v.s. tasarlanacak olan mekanik tesisatı etkileyen faktörlerden bazılarıdır. Temiz odalarda kullanılacak olan klima sistemleri de normal klima sistemleri ile karşılaştırıldığında daha yüksek hava debilerine sahiptir. 
100000 ve düşük hava değişim değerlerine sahip 10000 sınıfında bulunan mahallerde, ortamdaki bütün hava klima ünitesine gönderilmektedir. Şekil 3a’da görüldüğü üzere bu ünitede dönüş havası ile dış hava karıştırıldıktan sonra, filtrelenip, soğutulup, ısıtılıp, nemlendirildikten sonra HEPA filtrelere gönderilmektedir. Buradan sonra da mahale verilmektedir. Mahalden ayrılan havanın bir kısmı egsoz edilirken bir kısmı duvarların alt kısımlarından geri emilmektedir. Yüksek hava değişim oranına sahip 10000 ve daha yüksek dereceli sınıflarda ise daha yüksek debiye sahip olan hava, hiç egsoz edilmeden hava şartlandırma ünitesine gönderilmektedir. Şekil 3b’de temiz odadan alınan havanın sadece az bir kısmı şartlandırılmak üzere klima santraline gönderilirken geri kalan kısmı içeriye geri verilmektedir.

ADIM 9: ISITMA/SOĞUTMA YÜKÜ HESAPLANMASI

Temiz odaların ısıtma soğutma yükleri hesaplanırken dikkat edilecek bazı hususlar bulunmaktadır. Bunlar;

-En uygun ortam şartlarının kullanılması
-Hesaplamalarda infiltrasyon ile olan kazanç,
-Nemlendiriciden kaynaklanan ısınma,
-Üretimden kaynaklanan ısı yükleri,
-Resirkülasyon fanından kaynaklanan ısınmadır.

ADIM 10: MAKİNA ODASI BÜYÜKLÜĞÜ

Temiz odanın temizlik derecesi ya da sınıfı ne kadar yüksek ise, oda için ayırmanız gereken makine odasının büyüklüğü de artmaktadır. Örnek olarak 92.90 m2 büyüklüğündeki bir temiz oda için; eğer sınıf 100000’de ise 24-38 m2; sınıf 10000’de ise 24-70 m2; sınıf 1000’de ise 47-93 m2; sınıf 100 ise 70-140 m2 büyüklüğünde ekstra alana ihtiyaç duyulmaktadır.
Ancak asıl ihtiyaç duyulan alan miktarı temiz oda için yerleştirilecek klima santralinin büyüklüğüne göre değişmektedir. Santralde bulunan ekipmanlar (ısıtma-soğutma bataryaları, fanlar nemlendirici ünitesi v.b.) ne kadar fazla ise kapladığı alanda o kadar artmaktadır. Ayrıca ana sisteme eklenecek yardımcı sistemlerde düşünülerek gerekli olan büyüklük hesaplanmalıdır.
Son olarak söylenmesi gerekirse, temiz odalar yarış arabaları gibidirler. İyi bir şekilde dizayn edilmişler ise yüksek verimde çalışırlar ve güvenilirdirler. Ancak iyi dizayn edilmemişler ise verimleri çok düşük olup, güvenilmez bir duruma gelirler.

Etiketler


Video İçerik

Performansa Dayalı Deprem Tasarımı Yaklaşımı

Sempozyum