Чисте приміщення

Чисте приміщення — приміщення, де в повітрі підтримується в певному заданому діапазоні розмір і число на кубічний метр таких частинок, як пил, мікроорганізми, аерозольні частинки і хімічні пари.

Купити очищувач іонізатор повітря для приміщення

При необхідності в них також можуть контролюватися і інші параметри, наприклад, вологість, тиск і температура. Такі приміщення, як правило, будуються і використовуються так, щоб звести до мінімуму надходження, генерування і накопичення таких часток всередині приміщення.

Чистим приміщенням або чистою кімнатою, називається приміщення, у якому рахункова концентрація зважених у повітрі (аерозольних) часток і, при необхідності, число мікроорганізмів у повітрі підтримується в певних межах. Під часткою розуміють твердий, рідкий або багатофазний об'єкт або мікроорганізм із розмірами від 0,005 до 100 мкм. При класифікації "чистих" приміщень розглядають частинки з нижніми граничними розмірами від 0,1 до 5,0 мкм. Ключовим фактором є те, що чисті приміщення характеризуються саме рахункової концентрацією частинок, тобто числом частинок в одиниці об'єму повітря, розміри яких дорівнюють або перевищують певну величину (0,1; 0,3; 0,5 мкм і т. д.). Цим вони відрізняються від звичайних приміщень, в яких чистота повітря оцінюється за масової концентрації забруднення в повітрі. Звідси випливають особливості підтримання і визначення показників чистоти, специфічні вимоги до контрольних приладів, лічильників частинок у повітрі та ін.

Історія розвитку чистих приміщень починається з 1860 років, коли відомий шотландський хірург Джозеф Лістер висунув теорію «чистоти». З неї випливало, що видалення бактерій з лікарень, а особливо операційних, повинно запобігти виникненню інфекцій. Завдяки цьому Лістер домігся значного зниження інфекційних ускладнень в операційних. Запропонована ним концепція зниження ризику інфікування при хірургічному втручанні являла собою антисептичний метод, оскільки він був заснований на застосуванні дезінфікуючих засобів на інструментах, матеріалах руках хірурга і в навколишньому середовищі. Подальший розвиток чистих приміщень ґрунтується на асептичних методах, тобто попередження потрапляння бактерій у робочу зону.

Чисті приміщення того часу стали істотним «кроком вперед», проте у них все ще відсутній найважливіший елемент сучасних технологій чистоти — вентиляція, з фільтрацією припливного повітря. Хоча є дані про те, що у 1864 році сер Джон Саймон, який писав, що вентиляція повинна «забезпечити потік від входу до виходу» і що цього можна домогтися, використовуючи систему спеціальної подачі повітря, в якій «потоки спрямовуються певним чином». Однак на практиці реалізувати це так і не вдалося. До другої світової війни вентиляція використовувалася як елемент комфорту.

 

Малюнок 2 — Вентиляція в лікарняній палаті у 1920-х рр.

Пацієнт міг дихати свіжим повітрям через лійку, брудне повітря віддаляється через аналогічну воронку на рівні підлоги

Під час Другої світової війни був проведений ряд досліджень вентиляції приміщень і аеродинаміки частинок, підсумком яких стало впровадження примусової вентиляції в приміщенні клінік саме маючи на меті боротьби з забрудненнями. В роботі Бурдийона (Bourdillon) і Колубрука (Colebrook), опублікованій в 1946 р., описаний перев'язувальний пункт, в якому кратність повітрообміну в годину досягала 20, власне дозволило знайти в кімнаті зайве тиск по відношенню до знаходяться навколо приміщень. До початку 1960-х років було вже відомо більшість основоположних принципів, що визначають характеристики турбулентно вентильованих приміщень, а саме розподіл повітряних потоків, впливу об'єму припливного повітря на ступінь розведення аерозольних забруднень, ефективність фільтрів і контроль руху повітря. Крім того, було встановлено, що люди є джерелом знаходяться в повітрі бактерій, які переносяться на клітин частинках зовнішніх шкірних покривів, причому з'ясувалося, що спецодяг з пухкої бавовняної тканини слабо перешкоджає їх поширенню, і для спецодягу потрібен більш щільний матеріал.

У 1960 р. Блоуэрс і Кру зробили спробу розробки «повітряного поршня» (тобто однонаправленої повітряного потоку, хоча вони його так не називали), що подається через розподільник повітря, встановлений по всій стелі операційної палати р. Міддлсборо (Англія). На жаль, з-за конвекційних потоків повітря від людей і від висвітлюють операційне поле ламп, а також з-за повітряних потоків, що утворюються при переміщенні людей, що подається в приміщення повітряний потік (що мав до того ж низьку швидкість) не зберігав свій напрямок; це не дозволило забезпечити якісний односпрямований повітряний потік. Головним імпульсом у справі забезпечення чистоти повітря в операційних виявилися роботи професора сера Джона Чарнлі (Charnley). З допомогою компанії Howorth Air Conditioning він прийняв рішення модернізувати систему припливної вентиляції у власній операційній. Щоб вирішити проблему освіти турбулентності і сформувати прямує донизу повітряний потік зі швидкістю 0,3 м/с в операційну площею 6 м х 6 м, знадобилося забезпечити високу продуктивність припливної вентиляції 11 куб м/с. Чарнлі визнав це рішення неекономічним і розробив, а після цього, в 1961 р., і спорудив всередині операційної стерильну намет, возымевшую назва «парник» («greenhouse») площею 2 м х 2 м. Накопичених знань вистачило для того, щоб у Великобританії було видано популярний довідник з проектування вентиляційних систем для операційних (UK Medical Research Council Report, 1962).

 

Малюнок 3 — Схема повітряних потоків від трьох дифузорів в палаті Чарнлі

У 1966 році, беручи до уваги накопичений досвід в експериментах, Чарнлі спорудив стерильну намет з істотно великою витратою повітря, більш високоякісним рухом невагомого потоку і, внаслідок цього, значно меншим числом мікроорганізмів. Для того, щоб обмежити виділення мікроорганізмів хірургами, він удосконалив спеціальну ізолюючу одяг для медперсоналу.

Аналогічні успіхи були досягнуті в технічних галузях промисловості. Розробка перших чистих приміщень для промислового виробництва почалася під час Другої світової війни, і це, в основному, було зумовлено спробами підвищення якості і надійності вузлів і деталей різних видів озброєння, танків і літаків. В цей час були побудовані чисті приміщення, в яких просто копіювалися конструкції операційних і досвід їх експлуатації. Але дуже скоро прийшло розуміння того, що відсутність мікроорганізмів і відсутність частинок — це не одне і те ж. Значні зусилля були спрямовані на впровадження матеріалів, поверхня яких не виділяє частинок, а також на способи подачі чистого припливного повітря у великих обсягах. Перше виробниче чисте приміщення (найбільш наближений до сучасних) було впроваджено у виробництво компанії Western Electric Comp. у 1955 р. Персонал був одягнений у халати з синтетичного матеріалу, які легко чистяться і виділяли мінімальна кількість частинок. Щілини і кути були зведені до мінімуму, підлогові покриття на основі вінілу настилали з задеванием на стіни, а джерела світла встановлювалися у втопленому варіанті, щоб звести місця накопичення пилу. І найголовніше підтримувалося надлишковий тиск повітря, а припливне повітря фильтровался за допомогою «абсолютних» фільтрів — ULPA, здатних затримувати 99,95 % часток розміром 0,3 мкм. Результат був чудовий. Відсоток браку при виробництві гіроскопів вдалося звести до мінімуму, а їх продукція стала еталоном якості.

 

Малюнок 4 — чисте Сучасне приміщення високого класу чистоти

Помітною віхою в історії чистих приміщень стала розробка в 1961 р. Концепції вентиляції з односпрямованим, або ламінарним потоком повітря. Найбільший внесок у цьому напрямку належить Уіллісу Уитфилду. Він розробив приміщення розмірами 1,8х3х2,1 м. Повітря подавався в горизонтальному напрямку через ряд HEPA-фільтрів. Це забезпечувало односпрямоване рух повітря від фільтрів через всі приміщення і далі назовні через перфорований підлогу. При такій організації системи повітрообміну оператор за робочим столом не буде забруднювати нічого перед собою, оскільки генеруються їм забруднення видаляються з робочої зони потоком повітря.

Концепція вентиляції чистого приміщення з допомогою односпрямованого потоку повітря була дуже швидко реалізована в багатьох галузях промисловості, особливо у фармацевтичній галузі, де була крайня необхідність в чистих приміщеннях високого ступеня чистоти. Ці технології на сьогоднішній день вдосконалені за рахунок розвитку техніки, проте принципи, запропоновані Уітфілдом, залишилися незмінні.