2026-05-08
การกำหนดให้ถูกต้องFFU (หน่วยกรองพัดลม) ปริมาณเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการออกแบบห้องคลีนรูม ไม่ว่าจะเป็นการผลิตยา การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ห้องปฏิบัติการเทคโนโลยีชีวภาพ หรือการประกอบอุปกรณ์ทางการแพทย์ การคำนวณ FFU ที่ไม่เหมาะสมสามารถนำไปสู่การไหลเวียนของอากาศที่ไม่เสถียร การควบคุมการปนเปื้อนที่ไม่ดี การใช้พลังงานมากเกินไป และไม่เป็นไปตามมาตรฐานห้องสะอาด ISO
โครงการห้องสะอาดหลายแห่งทำผิดพลาดในการเลือก FFU โดยพิจารณาจากขนาดเพดานหรืองบประมาณเท่านั้น ในความเป็นจริง ปริมาณ FFU ควรคำนวณตามข้อกำหนดการไหลของอากาศ อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศ การจำแนกความสะอาด ขนาดห้อง ปริมาณความร้อนในกระบวนการ และการออกแบบรูปแบบการไหลของอากาศ
คู่มือนี้จะอธิบายวิธีคำนวณปริมาณ FFU สำหรับห้องปลอดเชื้อโดยใช้วิธีการทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติที่ใช้กันทั่วไปในโครงการห้องปลอดเชื้อ ISO
FFU (หน่วยกรองพัดลม) คือโมดูลกรองอากาศแบบติดเพดานที่รวมเอา:
·ระบบมอเตอร์พัดลม
·แผ่นกรอง HEPA หรือ ULPA
·ส่วนการกรองล่วงหน้า
·ระบบควบคุมการไหลของอากาศ
FFU ส่งอากาศที่กรองแล้วเข้าไปในห้องสะอาดอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาระดับความสะอาดที่ต้องการและสภาพการไหลของอากาศที่มั่นคง
ระบบ FFU ใช้กันอย่างแพร่หลายใน:
·ห้องสะอาดทางเภสัชกรรม
·การผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
·การผลิตเซมิคอนดักเตอร์
·ห้องปฏิบัติการทางการแพทย์
จำนวน FFU ส่งผลโดยตรงต่อ:
·ระดับความสะอาดของอากาศ
·ความสม่ำเสมอของการไหลของอากาศ
·อัตราการเปลี่ยนแปลงของอากาศ
·เสถียรภาพของแรงดัน
·ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ
·การใช้พลังงาน
FFU น้อยเกินไปอาจทำให้:
·ความสะอาดไม่เพียงพอ
·การสะสมของอนุภาค
·การไหลของอากาศปั่นป่วน
·ความล้มเหลวในการปฏิบัติตามมาตรฐาน ISO
FFU มากเกินไปอาจนำไปสู่:
·การใช้พลังงานที่ไม่จำเป็น
·ความเร็วลมไหลมากเกินไป
·ต้นทุนการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้น
·ข้อกำหนดการบำรุงรักษาที่สูงขึ้น
การคำนวณ FFU ที่เหมาะสมช่วยให้มั่นใจทั้งประสิทธิภาพของห้องปลอดเชื้อและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
ก่อนที่จะคำนวณปริมาณ FFU จะต้องกำหนดพารามิเตอร์ทางวิศวกรรมหลายตัวก่อน
คลาส ISO ที่แตกต่างกันต้องใช้ปริมาณการไหลของอากาศที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่น:
|
คลาสไอเอสโอ |
อัตราการเปลี่ยนแปลงอากาศโดยทั่วไป |
|
ISO8 |
10–25 ส.ค |
|
ISO7 |
30–60 อช |
|
ISO6 |
90–180 อช |
|
ISO5 |
240–480 อค |
ระดับความสะอาดที่สูงขึ้นต้องใช้ FFU มากขึ้น
ปริมาตรห้องคลีนรูมคำนวณโดยใช้:
V=L×W×HV = L คูณ W คูณ HV=L×W×H
ที่ไหน:
·V = ปริมาตรห้อง
·L = ความยาว
·W = ความกว้าง
·ฮ = ความสูง
ห้องสะอาดขนาดใหญ่ต้องการการไหลเวียนของอากาศทั้งหมดที่สูงขึ้น
การเปลี่ยนแปลงอากาศต่อชั่วโมง (ACH) ระบุจำนวนครั้งที่อากาศในห้องถูกเปลี่ยนในแต่ละชั่วโมง
ปริมาณลมที่ต้องการ:
Q=V×ACHQ = V คูณ ACHQ=V×ACH
ที่ไหน:
·Q = ปริมาณการไหลของอากาศทั้งหมด
·V = ปริมาตรห้อง
·ACH = การเปลี่ยนแปลงอากาศต่อชั่วโมง
FFU แต่ละรุ่นมีความสามารถในการไหลเวียนของอากาศเฉพาะ โดยทั่วไปจะวัดใน:
·ลบ.ม./ชม
·ซีเอฟเอ็ม
ความสามารถในการไหลเวียนของอากาศ FFU ทั่วไปประกอบด้วย:
|
ขนาดเอฟเอฟยู |
การไหลของอากาศทั่วไป |
|
FFU 2×2 ฟุต |
500–800 ลบ.ม./ชม |
|
FFU ขนาด 2×4 ฟุต |
1,000–2000 ลบ.ม./ชม |
ผู้ผลิตอาจมีตัวเลือกความเร็วลมที่ปรับได้
ตัวอย่างขนาดห้องคลีนรูม:
·ความยาว = 12 ม
·ความกว้าง = 8 ม
·ความสูง = 3 ม
ปริมาณห้อง:
V=12×8×3=288 m3V = 12 คูณ 8 คูณ 3 = 288 คณิตศาสตร์{m^3}V=12×8×3=288 m3
สมมติว่าห้องปลอดเชื้อต้องการความสะอาด ISO Class 5
ช่วง ACH ทั่วไป:
240-480 ACH240sim480 ACH240-480 ACH
สมมติว่าเป้าหมายการออกแบบ:
ACH=300ACH = 300ACH=300
โดยใช้:
Q=V×ACHQ = V คูณ ACHQ=V×ACH
การคำนวณ:
Q=288×300=86400 m3/hQ = 288 คูณ 300 = 86400 คณิตศาสตร์{m^3/h}Q=288×300=86400 m3/h
ห้องสะอาดต้องการการไหลเวียนของอากาศทั้งหมด 86,400 ลบ.ม./ชม.
สมมติว่าความจุการไหลของอากาศ FFU ที่เลือก:
1200 ลบ.ม./ชม.1200 คณิตศาสตร์{m^3/ชม.}1200 ลบ.ม./ชม.
สูตร:
N=QqN = frac{Q}{q}N=qQ
ที่ไหน:
·N = จำนวน FFU
·Q = ปริมาณลมที่ต้องการทั้งหมด
·q = การไหลของอากาศต่อ FFU
การคำนวณ:
N=864001200=72N = แฟรค{86400}{1200} = 72N=120086400=72
ห้องสะอาดต้องใช้ประมาณ 72 FFU
นอกจากการคำนวณการไหลของอากาศแล้ว วิศวกรยังประเมินอัตราส่วนความครอบคลุมเพดาน FFU อีกด้วย
อัตราส่วนความคุ้มครองโดยทั่วไป:
|
เกรดคลีนรูม |
ความคุ้มครอง FFU |
|
ISO8 |
15–25% |
|
ISO7 |
25–40% |
|
ISO6 |
40–60% |
|
ISO5 |
60–100% |
ความครอบคลุมที่สูงขึ้นช่วยปรับปรุงความสม่ำเสมอของการไหลของอากาศและการควบคุมการปนเปื้อน
เงื่อนไขการปฏิบัติหลายประการอาจต้องใช้ FFU เพิ่มเติม
การสร้างความร้อนของอุปกรณ์ในปริมาณสูงอาจต้องใช้การไหลเวียนของอากาศเพิ่มขึ้นเพื่อระบายความร้อน
ผู้ปฏิบัติงานจำนวนมากสร้างอนุภาคและความปั่นป่วนมากขึ้น
อุปกรณ์การผลิตขนาดใหญ่อาจขัดขวางการไหลเวียนของอากาศและทำให้เกิดจุดบอด
กระบวนการทางเภสัชกรรมหรือเซมิคอนดักเตอร์ที่สำคัญอาจต้องการความเสถียรของการไหลเวียนของอากาศที่สูงขึ้น
ปริมาณการไหลของอากาศเพียงเท่านี้ไม่ได้รับประกันประสิทธิภาพของห้องคลีนรูม
การกระจาย FFU ที่ไม่ดีอาจยังสร้างความปั่นป่วนได้
ปริมาณ FFU ควรอิงตามการคำนวณการไหลของอากาศทางวิศวกรรม ไม่ใช่ลักษณะเพดาน
ห้องคลีนรูมแบบโมดูลาร์ควรอนุญาตให้มีการขยาย FFU ในอนาคต
ปริมาณ FFU ยังส่งผลต่อระบบน้ำตกแรงดันห้องด้วย
มักจะต้องการ:
·เสถียรภาพการไหลของอากาศที่สูงขึ้น
·การปฏิบัติตามมาตรฐาน GMP
·ความคุ้มครอง FFU เต็มหรือสูง
จำเป็นต้อง:
·การไหลเวียนของอากาศสม่ำเสมอมาก
·การควบคุมการสั่นสะเทือน
·ความสะอาดสูงมาก
มักมุ่งเน้นไปที่:
·การควบคุมการไหลของอากาศที่ยืดหยุ่น
·การขยายตัวแบบโมดูลาร์
·ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
เมื่อเปรียบเทียบกับระบบ HVAC แบบรวมศูนย์ ห้องสะอาด FFU นำเสนอ:
|
คุณสมบัติ |
ระบบเอฟเอฟยู |
HVAC ส่วนกลาง |
|
ความยืดหยุ่น |
สูง |
ปานกลาง |
|
การติดตั้ง |
เร็วขึ้น |
ช้าลง |
|
การซ่อมบำรุง |
ง่ายขึ้น |
ซับซ้อน |
|
การขยายตัว |
เรียบง่าย |
ยาก |
|
การเพิ่มประสิทธิภาพพลังงาน |
ดีกว่า |
ปานกลาง |
นี่คือสาเหตุที่ระบบ FFU ถูกนำมาใช้มากขึ้นในโครงการห้องปลอดเชื้อแบบโมดูลาร์
การคำนวณปริมาณ FFU ที่แม่นยำถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพของห้องปลอดเชื้อ การควบคุมการปนเปื้อน และประสิทธิภาพการดำเนินงานในระยะยาว
การออกแบบ FFU ที่เหมาะสมควรคำนึงถึง: