مقدمة

تحديد الصحيحFFU (وحدة تصفية المروحة) الكمية هي واحدة من أهم الخطوات في تصميم غرف الأبحاث. سواء كان الأمر يتعلق بإنتاج الأدوية، أو تصنيع أشباه الموصلات، أو مختبرات التكنولوجيا الحيوية، أو تجميع الأجهزة الطبية، فإن حساب FFU غير الصحيح يمكن أن يؤدي إلى تدفق هواء غير مستقر، وضعف التحكم في التلوث، والاستهلاك المفرط للطاقة، والفشل في تلبية معايير غرف الأبحاث ISO.

ترتكب العديد من مشاريع غرف الأبحاث خطأً في اختيار وحدات FFU بناءً على حجم السقف أو الميزانية فقط. في الواقع، يجب حساب كمية FFU وفقًا لمتطلبات تدفق الهواء، ومعدلات تغيير الهواء، وتصنيف النظافة، وأبعاد الغرفة، والحمل الحراري للعملية، وتصميم نمط تدفق الهواء.

يشرح هذا الدليل كيفية حساب كمية FFU لغرفة الأبحاث باستخدام الأساليب الهندسية العملية المستخدمة بشكل شائع في مشاريع غرف الأبحاث ISO.

ما هو FFU في غرف الأبحاث؟

FFU (وحدة تصفية المروحة) عبارة عن وحدة تنقية هواء مثبتة في السقف وتجمع بين:

·نظام محرك المروحة

·مرشح HEPA أو ULPA

·قسم التصفية المسبقة

·نظام التحكم في تدفق الهواء

تقوم وحدات FFU باستمرار بتوصيل الهواء المصفى إلى غرفة الأبحاث للحفاظ على مستويات النظافة المطلوبة وظروف تدفق الهواء المستقرة.

تستخدم أنظمة FFU على نطاق واسع في:

·غرف الأبحاث الصيدلانية

·تصنيع الالكترونيات

·تصنيع أشباه الموصلات

·المختبرات الطبية

لماذا يعتبر حساب كمية FFU مهمًا

يؤثر عدد FFUs بشكل مباشر على:

·مستوى نظافة الهواء

·توحيد تدفق الهواء

·معدل تغير الهواء

·استقرار الضغط

·اتساق درجة الحرارة

·استهلاك الطاقة

عدد قليل جدًا من FFUs قد يسبب:

·نظافة غير كافية

·تراكم الجسيمات

·تدفق الهواء المضطرب

·فشل الامتثال ISO

قد يؤدي عدد كبير جدًا من FFUs إلى:

·استهلاك الطاقة غير الضروري

·سرعة تدفق الهواء المفرطة

·زيادة التكلفة التشغيلية

·متطلبات صيانة أعلى

يضمن حساب FFU الصحيح أداء غرف الأبحاث وكفاءة الطاقة.

العوامل الرئيسية التي تؤثر على كمية FFU

قبل حساب كمية FFU، يجب تحديد العديد من المعلمات الهندسية.

1. تصنيف غرف الأبحاث

تتطلب فئات ISO المختلفة أحجامًا مختلفة لتدفق الهواء.

على سبيل المثال:

تتطلب مستويات النظافة الأعلى المزيد من وحدات FFU.

2. أبعاد الغرفة

يتم حساب حجم غرف الأبحاث باستخدام:

V=L×W×HV = L مرات W مرات HV=L×W×H

أين:

·V = حجم الغرفة

·ل = الطول

·ث = العرض

·ح = الارتفاع

تتطلب غرف الأبحاث الأكبر حجمًا تدفق هواء إجماليًا أعلى.

3. معدل تغيير الهواء (ACH)

تشير تغييرات الهواء في الساعة (ACH) إلى عدد المرات التي يتم فيها استبدال هواء الغرفة كل ساعة.

حجم تدفق الهواء المطلوب:

Q=V×ACHQ = V مرات ACHQ=V×ACH

أين:

·س = إجمالي حجم تدفق الهواء

·V = حجم الغرفة

·ACH = تغيرات الهواء في الساعة

4. قدرة تدفق الهواء FFU

يتمتع كل طراز من طرازات FFU بقدرة تدفق هواء محددة، ويتم قياسها عادةً بـ:

·م³/ساعة

·CFM

تشمل قدرات تدفق الهواء FFU الشائعة ما يلي:

قد توفر الشركات المصنعة خيارات سرعة تدفق الهواء القابلة للتعديل.

خطوة بخطوة حساب كمية FFU

الخطوة 1: حساب حجم غرف الأبحاث

أمثلة على أبعاد غرف الأبحاث:

·الطول = 12 م

·العرض = 8 م

·الارتفاع = 3 م

حجم الغرفة:

V=12×8×3=288 م3V = 12×8×3 = 288 Mathrm{m^3}V=12×8×3=288 م3

الخطوة 2: تحديد ACH المطلوبة

افترض أن غرفة الأبحاث تتطلب نظافة من الفئة ISO 5.

نطاق ACH النموذجي:

240∼480 ACH240sim480 ACH240∼480 ACH

افترض هدف التصميم:

أتش=300أش = 300أش=300

الخطوة 3: حساب إجمالي تدفق الهواء المطلوب

استخدام:

Q=V×ACHQ = V مرات ACHQ=V×ACH

حساب:

Q=288×300=86400 م3/ساعةQ = 288×300 = 86400 رياضي{م^3/ساعة}Q=288×300=86400 م3/ساعة

تتطلب غرفة الأبحاث تدفق هواء إجمالي يبلغ 86,400 متر مكعب/ساعة.

الخطوة 4: تحديد سعة تدفق الهواء FFU

افترض قدرة تدفق الهواء FFU المحددة:

1200 م3/ساعة1200 رياضي{م^3/ساعة}1200 م3/ساعة

الخطوة 5: حساب كمية FFU

صيغة:

N=QqN = فارك{Q}{q}N=qQ​

أين:

·N = عدد وحدات FFU

·س = إجمالي تدفق الهواء المطلوب

·q = تدفق الهواء لكل FFU

حساب:

N=864001200=72N = فارك{86400}{1200} = 72N=120086400​=72

تتطلب غرفة الأبحاث ما يقرب من 72 وحدة FFU.

نسبة تغطية FFU في تصميم غرف الأبحاث

إلى جانب حساب تدفق الهواء، يقوم المهندسون أيضًا بتقييم نسبة تغطية السقف FFU.

نسب التغطية النموذجية:

تعمل التغطية الأعلى على تحسين انتظام تدفق الهواء والتحكم في التلوث.

العوامل التي قد تزيد من كمية FFU

قد تتطلب العديد من الشروط العملية وحدات FFU إضافية.

الحمل الحراري

قد يتطلب توليد الحرارة العالية للمعدات زيادة تدفق الهواء للتبريد.

الكثافة البشرية

المزيد من المشغلين يولدون المزيد من الجسيمات والاضطراب.

تخطيط المعدات

قد تؤدي معدات الإنتاج الكبيرة إلى إعاقة تدفق الهواء وإنشاء مناطق ميتة.

حساسية العملية

قد تتطلب العمليات الصيدلانية أو أشباه الموصلات الحرجة استقرارًا أعلى لتدفق الهواء.

الأخطاء الشائعة في حساب كمية FFU

تجاهل توحيد تدفق الهواء

إن مجرد تلبية حجم تدفق الهواء لا يضمن أداء غرف الأبحاث.

قد لا يزال توزيع FFU الضعيف يؤدي إلى حدوث اضطراب.

اختيار FFUs فقط من خلال مساحة السقف

يجب أن تعتمد كمية FFU على حسابات تدفق الهواء الهندسية، وليس على مظهر السقف.

التقليل من التوسع المستقبلي

يجب أن تسمح غرف الأبحاث المعيارية بتوسيع FFU في المستقبل.

تجاهل التصميم التفاضلي للضغط

تؤثر كمية FFU أيضًا على الأنظمة المتتالية لضغط الغرفة.

كمية FFU للصناعات المختلفة

غرف الأبحاث الصيدلانية

تتطلب عادة:

·استقرار أعلى لتدفق الهواء

·الامتثال لممارسات التصنيع الجيدة

·تغطية FFU كاملة أو عالية

غرف الأبحاث لأشباه الموصلات

يتطلب:

·تدفق هواء موحد للغاية

·التحكم في الاهتزاز

·نظافة عالية جداً

غرف الأبحاث المعملية

غالبا ما تركز على:

·تحكم مرن في تدفق الهواء

·التوسع المعياري

·كفاءة الطاقة

FFU مقابل نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المركزي

بالمقارنة مع أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المركزية، توفر غرف الأبحاث FFU ما يلي:

ولهذا السبب يتم استخدام أنظمة FFU بشكل متزايد في مشاريع غرف الأبحاث المعيارية.

خاتمة

يعد الحساب الدقيق لكمية FFU أمرًا ضروريًا لأداء غرف الأبحاث، والتحكم في التلوث، والكفاءة التشغيلية على المدى الطويل.

يجب أن يأخذ تصميم FFU المناسب في الاعتبار ما يلي:

·تصنيف غرف الأبحاث ISO

·معدلات تغير الهواء

·أبعاد الغرفة

·توحيد تدفق الهواء

·متطلبات العملية

·احتياجات التوسع المستقبلية

بدلاً من مجرد تعظيم كمية FFU، تركز هندسة غرف الأبحاث الناجحة على تصميم تدفق الهواء المتوازن والتخطيط الأمثل للسقف.

بالنسبة لمشاريع الأدوية والمختبرات والإلكترونيات وغرف الأبحاث المعيارية، يعد حساب FFU المناسب أحد أهم الخطوات لتحقيق أداء مستقر لغرف الأبحاث ISO.