Kontrola kvality ovzduší v průmyslových čistých prostorách

Minulost

Přibližně před stoletím byli vybudovány první čisté prostory a to v nemocnicích na operačních sálech a infekčních odděleních. Tyto čisté prostory měly ochránit pacienta před infekcí. Přibližně před půlstoletím se čisté prostory rozšířily i do průmyslového prostředí (v USA). Důvodem byly stále se zvyšující požadavky na čistotu prostředí při výrobě speciálních komponentů letadel.

Současnost

V posledních deseti letech výstavba takovýchto prostor prudce vzorstla a v dnešní době jsou pro některé výrobní technologie zcela nezbytné. Čistota pracovních prostor jde ruku v ruce se zvyšujícími se nároky na kvalitu výrobků. V těchto specifických prostorách se samozřejmě musí kvalita ovzduší testovat. Při takovýchto kontrolách se posuzuje čistota vzduchových filtrů (HEPA, ULPA), tlakové rozdíly mezi jednotlivými prostředími a hlavně počet a velikost částic nečistot v prostoru. Na základě počítání částic dojde k ověření, ža daný prostor splňuje požadavky na požadovanou třídu čistoty.

Normy a definice

Čisté prostory a jejich rozdělení je definováno v normě ČSN EN ISO 14 644 (Čisté prostory a příslušné řízené prostředí). V této normě je uvedena také definice čistých prostor „Čistý prostor je definovaný prostor, ve kterém je koncentrace částic ve vznosu regulována, aby byla splněna specifikovaná třída čistoty pro částice ve vznosu“. Povolená velikost a maximální počet částic jsou uvedeny v jednotlivých třídách čistoty, které jsou uvedeny v první části normy (viz tabulka 1).

Klasifikační číslo ISO (N)	Maximální limity koncentrace [počet částic/m3] pro částice s velikostí rovnající se a větší než uvedené velikosti
	0,1 µm	0,2 µm	0,3 µm	0,5 µm	1 µm	5 µm
ISO třída 1	10	2
ISO třída 2	100	24	10	4
ISO třída 3	1 000	237	102	35	8
ISO třída 4	10 000	2 370	1 020	352	83
ISO třída 5	100 000	23 700	10 200	3 520	832	29
ISO třída 6	1 000 000	237 000	102 000	35 200	8 320	293
ISO třída 7				352 000	83 200	2 930
ISO třída 8				3 520 000	832 000	29 300
ISO třída 9				35 200 000	8 320 000	293 000

Tabulka 1. Klasifikace čistých prostor dle ČSN EN ISO 14 644-1

V roce 2019 byla norma ČSN EN ISO 14 644-1 upravena a z tabulky výše byli vypuštěny některé limity na počty částic, které jsou v tabulce škrtnuty červenou barvou.

Čisté prostory v průmyslu

Čisté prostory se kromě nemocnic a výzkumu využívají při výrobě elektroniky (mikroprocesory, televizní obrazovky), při výrobě mikromechanismů, v automobilovém průmyslu, ve farmaceutickém průmyslu, v potravinářském průmyslu atd.

Měření tlakového spádu

Tlakový rozdíl se měří mezi čistými prostory jiných tříd a také mezi čistým prostorem a okolním prostředím. Vzduch proudí ve směru tlakového spádu (z oblasti s vyšším tlakem do oblasti s nižším tlakem) a proto by měl být tlak ve vyšší třídě čistého prostředí vyšší než v okolním čistém prostoru nižší třídy, respektive vyšší než v okolním „běžném“ prostoru. Toto zabezpečuje, že čistý prostor nemůže být kontaminován okolím. Tlakový rozdíl mezi čistým prostorem a běžným protorem by měl být 15 Pa a mezi různými třídami čistých prostor 10 Pa.

Přístroj, který je vhodný pro takovéto měření je např. mikromanometr KIMO MP 110 (viz obrázek 1). Přístroj má dva vstupy, do kterých se přivede vzduch o vyšším a o nižším tlaku a pomocí membrány je změřen tlakový rozdíl.

Měření částic nečistot ve vzduchu

Toto je nejdůležitější část kontroly čistých prostor. Při tomto měření je ověřeno, že koncentrace částic nepřekračuje limity, které jsou stanoveny v normě ČSN EN ISO 14 644.

Pro tato měření se nejčastěji používají laserové čítače, které dokáží stanovit počet a velikost jednotlivých částeček. Tyto přístroje měří počet a velikost částic na základě odrazného záření od částic. Rozptýlené světlo je fokusováno do objektivu a převedeno na el. impuls (viz obrázek 2). Amplituda impulsů udává velikost částic a počet impulsů počet částic.

Pro posouzení čistého prostoru je potřeba měření provést na několika místech prostoru (v závislosti na velikosti a třídě čistoty prostoru).

Přístroje pro měření počtu částic

Přístroje se rozdělují na ruční, přenosné a stacionární.

1. Ruční: jedná se zpravidla o přístroje s nízkou hmotností. Přístroje mají buďto tři a nebo šest kanálů a některé z nich měří a zaznamenávají i teplotu a vlhkost vzduchu jako např. Přístroj Particle Plus 8306 (viz obrázek 3). Přístroje jsou dodávány s PC softwarem pro vyhodnocení měření na PC. Tyto ruční přístroje se používají na certifikace čistých prostor dle ISO, ověřování kvality filtrů, hledání zdroje znečištění.
2. Přenosné: tyto přístroje nejsou již tak manipulovatelné jako ruční, ale nabízejí rychlé vzorkování (průtok 100 l/min). Pevné čítače se používají na certifikace čistých prostor dle ISO, ověřování kvality filtrů, hledání zdroje znečištění.
3. Stacionární: tyto přístroje se používají pro nepřetržité monitorování. Lze u nich regulovat průtok vzduchu. Tyto čítače se hodí pro integraci do větších systémů. Příkladem je přístroj Particle Plus 5301P.

Kritéria výběru čítače

Důležitým kritériem je, jaké třídy čistých prostor chcete ověřovat a z tohoto plynoucí monitorované velikost částic. Pro dlouhodobé monitorování jsou vhodné stacionární přístroje. Ty slouží pro kontrolu možného znečištění při běžném provozu. Pro vlastní testování čistých prostor jsou vhodné ruční či přenosné přístroje, které okamžitě vyhodnotí, zda prostor splňuje limity dle jeho třídy.

Společnost Blue Panther s.r.o., která je zástupcem firem KIMO a Particle plus pro Českou a Slovenskou republiku, Vám s výběrem vhodných přístrojů ráda pomůže.