Makale
HİJYENİK ALANLAR İÇİN TAVANDA HEPA FİLTRE UYGULAMALARI
23 Mayıs 2019, Pe
Hijyenik klima sistemlerin tasarımında dikkate alınması gereken parametrelerin başında ortamda bulunabilecek maksimum partikül konsantrasyonu ve çapı gelir. Bunun dışında sıcaklık, nem, basınç, ses şiddeti, titreşim, statik elektrik gibi parametrelerin de kontrol altına alınması gerekir.
Hijyenik klima sistemlerin tasarımında dikkate alınması gereken parametrelerin başında ortamda bulunabilecek maksimum partikül konsantrasyonu ve çapı gelir. Bunun dışında sıcaklık, nem, basınç, ses şiddeti, titreşim, statik elektrik gibi parametrelerin de kontrol altına alınması gerekir.
Konumuzun başlığında da anlaşılacağı gibi hijyenik klima sistemlerinde istenilen maksimum partikül konsantrasyonu ve çapını yakalamak için kullanılan HEPA filtre tavan uygulamalarını ele alacağız. Hijyenik klima sistemlerinde kullanılan HEPA filtrelerin ilaç, gıda, kimya, kozmetik, elektronik otomotiv (cam), hastane (Ameliyathane/Yoğun Bakım Üniteleri) ve laboratuvarlarda ki kullanımları her geçen gün artmaktadır. HEPA (High EfficiencyParticulateAir) filtreler ile ilgili Avrupa Birliği ülkelerinin bağlı olduğu CEN (European Committee for Standardization) tarafından yayınlanan EN 1822 standartları ile A.B.D. menşeli IEST (Institute of Environmental Sciences and Technology) tarafından yayınlanan standartlar bulunmaktadır. Bu standartlar kullanıcıdan çok, filtre üreticilerini ilgilendiren standartlardır.
Kullanımdaki mevcut standartlar arasındaki eşdeğerlik eksikliği hem üretici hem de tüketici için zorluklar yaratmaktadır. Bu durumun önüne geçmek için“ISO 29463: Havadaki Partiküllerin Giderilmesi için Yüksek Verimli Filtre ve Filtre Medyası”standardı küresel bir standart olarak yenioluşturulmuştur. Avrupa standardı olan EN 1822 temel olmakla birlikte yeni ISO standardı, dünya çapında kullanımda olan başlıca standartların filtre sınıflandırmasını kapsamaktadır. Bu standardın global olarak kabul görmesi ile sanayinin ve tüketicilerinin şu anda karşı karşıya kaldığı farklı standartlara uyum yükünün ortadan kalkması umulmaktadır.
Hava ile taşınan partikül konsantrasyonunun kontrol edildiği, oda içerisine partikül girişini, partikül oluşumunu ve partiküllerin oda içerisinde kalmasını minimize edecek şekilde inşa edilmiş, ayrıca gerekliliklere göre sıcaklık, basınç ve nem gibi parametrelerin kontrol edildiği özel alanlara temizoda (cleanroom) denir. TemizodalarISO14644-1:2015 standardına göre aşağıdaki gibi sınıflandırır;
|
ISO Sınıf Numarası (N) |
Değerlendirmeye alınan boyutlardan daha büyük ve eşit partiküller için en yüksek konsantrasyon düzeyleri (partikül/m³) (a) |
|||||
|
0.1 µm |
0.2 µm |
0.3 µm |
0.5 µm |
1.0 µm |
5.0 µm |
|
|
1 |
10 |
d |
d |
d |
d |
e |
|
2 |
100 |
24(b) |
10(b) |
d |
d |
e |
|
3 |
1.000 |
237 |
102 |
35(b) |
d |
e |
|
4 |
10.000 |
2.370 |
1.020 |
352 |
83(b) |
e |
|
5 |
100.000 |
23.700 |
10.200 |
3.520 |
832 |
d,e,f |
|
6 |
1.000.000 |
237.000 |
102.000 |
35.200 |
8.320 |
293 |
|
7 |
c |
c |
c |
352.000 |
83.200 |
2.930 |
|
8 |
c |
c |
c |
3.520.000 |
832.000 |
29.300 |
|
9 |
c |
c |
c |
35.200.000 |
8.320.000 |
293.000 |
|
Notlar: a) Tablodaki tüm değerler kümülatiftir (ilgili partikül boyutu ve bundan büyük partiküllerin toplam değerini ifade eder). b) Bu konsantrasyon değerleri yüksek numune hacimleri gerektirebilir. Ek D’de tanımlanan ardışık numune alma prosedürü uygulanabilir. c) Bu partikül seviyesinde belirtilen temizlik sınıfları için (yüksek konsantrasyon nedeniyle) sınıflandırma tanımlanmamıştır. d) Bu seviyede partikül sayımı olması durumunda sınıflandırma geçersizdir. e) 1.0 µm’den büyük partiküllerin numune hattında tutulması riski sebebiyle tanımlama yapılmamıştır. f) 5.0 µm eşit ve büyük partikül tanımı için gerekli ise M tanımlayıcısı kullanılmalıdır. |
||||||
Temizodada istenilen sınıfa ulaşılması için yukarıdakiparametreler dikkate alınarak hijyenik klima sistemidüzgün tasarlanmalıdır. Ayrıcainşai olarak odanın hazırlanması, temizoda içindeki kontaminasyon (kirlilik, bulaşma) kaynaklarının sınırlandırılması ve bu amaçla odalardaki hava akış düzenin seçilmesi, çalışanların/ürünün/çevrenin korunması, personelin kullanacağı giysiler, malzeme, ekipman seçimi vb. kriterler de önemlidir.
Klasik bir temizodada HEPA/ULPA filtreler genellikle tavanda ve sisteminin son ürünü olarak yer alır. Bu şekilde filtreden geçen hava doğrudan temizodaya ulaşmış olur. Bu sebeple HEPA filtreler hem yüzeyde hem de oturdukları kanallarda sızdırmaz bir yapıda olmalıdır. Klima santralininson filtre kademesindeHEPA kullanıp temizoda tasarımındada diğer kriterlere uyulduğunda ISO 8 ve ISO 9 alanlar, tavanda HEPA uygulaması olmadan da ulaşılabilecek seviyelerdir. Ancak birçok işletme risk almamak ve ilerde daha temizoda sınıfına ihtiyaç duyabilirim diye özellikle ISO 8 alanlarda da tavanda HEPA uygulaması yapmaktadır.
Son yıllarda GMP, FED 209 ve özellikle ISO 14644-1 standartlarını dikkate alan işletmeler kendi gereksinimlerini de belirleyerek tavanda HEPA filtreleri çok yaygın olarak kullanmaktadır. NAFA (NationalAirFiltrationAssociation) 2014 yılında yayınladığı “Guide toAirFiltration / Chapter 9” baskısında tavanda HEPA kullanım oranını aşağıdakiyüzdelerde ifade etmiştir;
|
Temiz Oda Sınıfı @ ISO14644-1 |
Tavan Alanı (%) |
|
ISO 5 |
90 |
|
ISO 6 |
75 |
|
ISO 7 |
60 |
|
ISO 8 |
40 |
ISO 5’ten az olan sınıflara ulaşmak için HEPA değil ULPA (Ultra Low Penetration Air) filtre kullanılması tavsiye edilir.
Tavan uygulamalarında kullanılan HEPA kutusu ve davlumbazlı filtreleri detaylı inceleyelim.
1-HEPA KUTULARI
|
Tip-1.1TestYarıklı (Groove) Kutular |
Tip-1.2Jel Dolgulu Filtrelere Uygun Kutular (KnifeEdge) |
Tip-1.3Düz Yüzey Basmalı Kutular |
|
Avantajları; *Test Yarığı (Groove) (U profil) sayesinde conta sızdırmazlık testi imalat süresince ve yerinde montajda yapılabilir (Şekil 1.1.1). *Özellikle düz conta ile 90° köşelerde tam olarak yüzey sızdırmazlığı sağlanır (Şekil 1.1.2). *U profil yüksekliği arttırılarakjel dolgulu filtrelere de uygun hale getirilebilir.
|
Avantajları; *Jel dolgulu filtreye uygun imal edildiği için diğer iki modele göre filtre oturma yüzeyi kaynaklı sızdırmazlık riski en az olan modeldir (Şekil 1.2.1). *Tek yarık (knifeedge) yerine çift yarık yaparak (test groove) conta oturma yüzeyi test edilebilir (Şekil 1.2.2).
|
Avantajları; *En çok tercih edilen dökme contalı filtreler bu modelde kullanılabilir (Şekil 1.3.1 ve Şekil 1.3.2). *İmalatı diğer iki modele göre daha kolay olduğu için fiyat avantajı vardır.
|
|
Dezavantajları; *Dökme contalı filtreler, köşeleri yuvarlak dönüşlü olduğu için bu modeleuygun olmayabilir. *Üretimi daha maliyetli olduğu için diğer iki modele göre daha pahalıdır. *Düzgün uygulanmamış filtre contasının birleştirme noktası nedeniylesızdırmazlık yaşanabilir.Eksiz conta tercih edilirse bu sorun ortadan kalkar.
|
Dezavantajları; *Filtre çok fazla sökülüp takılırsa jel bozulabilir. *Uzun süreli kullanımlarda (5 yıl üzeri) jelözelliğini kaybedebilir. *Test groove olmayan modellerde HEPA filtre sızıntı (EMERY(DOP)) testinden önce conta yüzey testi yapılamaz. |
Dezavantajları; *Filtre oturma yüzeyi düzgün değilse (terazide değilse) filtre oturma yüzeyi kaynaklı sızdırmazlıkta sıkıntı yaşanabilir. * Filtre oturma yüzeyi düz olduğu için HEPA filtre sızıntı testinden önce conta yüzey testi yapılamaz. |
|
ORTAK ÖZELLİKLER;
|
||
Şekil 1.1.1 Test Yarıklı (Groove) Kutu Kutu.png)
Şekil 1.1.2 Test Yarıklı (Groove) Kutuya uygun Düz Conta Kutuya uygun Düz Conta.png)
Şekil 1.2.1 Jel Dolgulu Filtrelere Uygun Kutu (KnifeEdge).png)
 2.png)
Şekil 1.2.2 Jel Dolgulu Conta
Şekil 1.3.1 Düz Yüzey Basmalı Kutu
Şekil 1.3.2 Dökme Conta
 nozulu.png)
2- DAVLUMBAZ TİPİ HEPA FİLTRELER
|
Tip-2.1DavlumbazlıAra BölmeliHEPA Filtre |
Tip-2.2 DavlumbazlıAra BölmesizHEPA Filtre |
Tip-2.3Değiştirilebilir Jel Contalı Filtreye Uygun Davlumbazlı Filtre |
|
Avantajları; *Mahalden ayarlanabilir özellikte hava dağıtıcılıdır. *Ara bölme üzerindekinozul sayesinde HEPA filtre sızıntı (DOP) testinde %100 alınabilir (Şekil 2.1.1). *Ara bölme üzerindekinozul kullanılarak fark basınç alınabilir (Şekil 2.1.2).
|
Avantajları; *Hava girişinde sabit hava dağıtıcısı vardır. *Ara bölme olmadığı içinfiltre yüzeyi geniştir (Şekil 2.2.1). *Ara bölmeli modele göre (Tip 2.1)biraz ucuzdur (Şekil 2.2.2). *Mahalden karolaj ile birlikte görsel olarak bütünlük sağlar.
|
Avantajları; *Filtresi mahalden değiştirilebilir. *Hava girişinde sabit hava dağıtıcısı vardır (Şekil 2.3.1). *Mahalden karolaj ile birlikte görsel olarak bütünlük sağlar. *Ara bölme olmadığı için filtre yüzeyi geniştir.
|
|
Dezavantajları; *Ara bölmesiz modele göre (Tip 2.2) nakliye ve montaj esnasında daha dikkat edilmelidir. *Ara bölmesiz modele göre (Tip 2.2) filtre yüzeyi daha azdır. *Ara profil bölmesi sebebiyle mahalden iki parça olarak görülmektedir. *Sabit hava dağıtıcı modele göre biraz daha pahalıdır. *Filtre kirlendiği zaman komple değiştirilir.
|
Dezavantajları; *Hava dağıtıcısı ayarlanabilir olmadığı için debi ayarı mahalden yapılamaz. *Filtre üzerinden HEPA filtre sızıntı (DOP) testinde %100 alınamaz. Ancak tavana konulacak nozul ile bu durum ortadan kalkar (1 nozul en fazla altı filtre içindir). *Filtre kirlendiği zaman komple değiştirilir.
|
Dezavantajları; *Hava dağıtıcısı ayarlanabilir olmadığı için debi ayarı yapılamaz. *Filtre üzerinden HEPA filtre sızıntı (DOP) testinde %100 alınamaz. Ancak tavana konulacak nozul ile bu durum ortadan kalkar (1 nozul en fazla altı filtre içindir). *Diğer iki modele göre daha pahalıdır. *Sıkıştırma çubukları sebebiyle kenar genişliği diğer modellerden biraz fazladır (Şekil 2.3.2).
|
|
ORTAK ÖZELLİKLER;
|
||
Şekil 2.1.1 Ara Bölmeli Davlumbazlı Filtre Nozulları
Şekil 2.1.2 Ara Bölmeli Davlumbazlı Filtre Bileşenleri
Şekil 2.2.1 Ara BölmesizDavlumbazlı Filtre
Şekil 2.3.1 Değiştirilebilir Jel Contalı Filtreye Uygun Davlumbazlı Filtre
Şekil 2.3.2 Değiştirilebilir Jel Contalı Filtreye Uygun Davlumbazlı Filtre Bileşenleri
Şekil 2.4.1Davlumbazlı Filtrede HEPA filtre sızıntı (DOP) nozulu
 nozulu.png)
HEPA Filtre Kutuları ile DavlumbazlıHEPAFiltre modelinin karşılaştırılması;
|
HEPA Filtre Kutusu |
DavlumbazlıHEPA Filtre |
|
*Her temizoda klasında kullanılır. |
*Her oda klasında kullanılabilir, ancak özellikle ISO 8 gibi tavan yüzeyinde daha az HEPA kullanımlarında menfez olmadığı için oda içinde ölü hacimler daha fazla kalabilir. İyi bir emiş sistemi ile bu en aza indirilebilir. |
|
*Kutu, HEPA filtre ve menfezden oluşur. Bu üç elemanın uyumu önemlidir ve dikkatli bir seçim gerektirir. |
*Kompakt bir modül olduğu için sızdırmazlık riski daha azdır. |
|
* Kutu, HEPA filtre ve menfezden oluştuğu için daha pahalıdır. |
*Belli parametreler gözetilerek seçilmiş kutulardan (filtre ve menfezi olan) daha ucuzdur. |
|
*İlk yatırım maliyeti yüksek olmasına rağmen, işletme maliyeti açısından daha uygundur. Filtre kirlendiğinde sadece filtre değişimi yapılacaktır. Yatırımın uzun süreli olması durumunda kutu tercihi yapılabilir. |
*İlk yatırım maliyeti uygun olmasına rağmen, işletme maliyeti açısından daha pahalıdır. Filtre kirlendiğinde komple bir değişim gerektirir.Bu yüzden sık filtre değişimlerinde tercih edilmeyebilir. |
|
*Tavan ve kutu arasındaki montaj uyumuyla filtre değişim sırasında mahalin kirlenmesi önlenir. |
*Alttan filtre değişimli modeli seçilmediği takdirde davlumbazlı filtre montajı tavandan yapılır. Bu nedenle mahal kirlenebilir. |
|
* Her türlü tavan şekline göre (clip-in, panel, alçıpan, T profil vs.) tasarım yapılabilir. |
* Panel ve T profil tavanlarına daha uygundur. Clip-in tavan için aparat yapılması gerekmektedir.Alçıpan tavanlarda filtre değişimi sıkıntılıdır. |
|
* Daha ağırdır. |
* Daha hafiftir. |
|
* Standart tasarımda kutu daha yüksektir. |
*Standart profillerden imal edildiği için daha kompakt bir yapısı vardır. Çerçeve yüksekliği kutudan azdır. |
|
* Swirldifüzör, kare anemostat, perfore menfez vs. hava dağıtıcılarına uygundur.
|
* Swirldifüzör, kare anemostat, perfore menfez vs. uygulamasına uygun değildir. |
|
* Paslanmaz ve fırın boyalı üretilebilir.
|
* Standart eloksallı alüminyum profil yapısına sahiptir. |
|
* Tavan durumuna göre yandan boğazlı olarak üretilerek montaj kolaylığı sağlar.
|
* Standart olarak üstten boğazlıdır. |
|
* İlk montajı davlumbazlı filtreye göre daha uzun sürede yapılır. |
* Montajı daha kısa sürede yapılabilir. |
|
* Tavan ve kutu arasındaki montaj uyumuyla tavan ile menfez yüzeyi aynı seviyede (hemyüz) bırakılabilir. |
*Filtre profili nedeniyle yüzey koruma (faceguard) tavan ile aynı seviyede değildir.
|
Tavanda HEPA kullanımında ister kutulu ister davlumbazlıfiltre uygulaması yapılsın dikkat edilmesi gereken temel hususlar vardır. Temel hatlarıyla bu hususlar aşağıda verilmiştir;
- Hava debisine göre uygun modelin seçimi:Projeye ve standartlara uygun olarak tasarım yapılmalıdır. Burada karşılaşılan temel sorun uygulamada gerekli olan kutu adedi azalsın diyetavandaki her bir HEPA filtreden nominalden fazla hava debisi geçirilmek istenmesidir. Alın hızı, ilk başlama basıncı, son kirlenme basıncı, filtrasyon hızı gibi kriterler dikkate alınarak ve özellikle uygulama yapılacak işletmedeki mühendislik ve kalite yönetim sistemlerden sorumlu kişilerle yapılacak mutabakat ile sonradan çıkması muhtemel problemler ortadan kaldırılacaktır.
- Uygun asma tavanın seçilmesi: Kutu ile asma tavanın uyumu önemlidir. Kutular tüm tavan çeşitlerine uygulanabilir olmasına rağmen montaj ve işletme kolaylığı için asma tavanın doğru seçilmesi önemlidir.
- Tavan yapısı ile uygulanacak modelin uyumu:Bu konu mutlaka üretici&taahhüt yapan firma&partisyon üreticisi arasında bir koordinasyon ile belirlenmeli ve gerekmesi durumunda imalata başlamadan önce numune çalışması yapılmalıdır.
- Uygun difüzörün seçilmesi: Seçilecek difüzörün, kutu ve asma tavana uygun seçilmesi önemlidir. Bu yapı mahalden görülecek ve işletme sırasında filtre değişiminde sökülüp takılacaktır. Yapılacak seçimin görsel kriterler ve ilerde filtre değişimi sırasında görüntü kirliliği yaratmaması için önemlidir. Son dönem uygulamaları genellikle difüzörün kutu içinde kalması yönündedir.
- HEPA filtre ile kutunun uyumu: Yukarıda uygulanacak modele göre hangi filtrenin hangi kutuya uygun olduğu anlatılmıştır. Taahhüt firması, uygulanacak modele göre filtre üreticisinden uygun filtrenin seçilmesine dikkat etmelidir. Bu husus oldukça önemlidir. Taahhüt firması çoğu zaman kutuyu, difüzörü ve HEPA filtreyi farklı tedarikçilerden temin edebilmektedir. Ya da komple aynı tedarikçiden temin etse bile hepsinin yukarıda anlatılan kriterlere uygun olup olmadığını mutlaka kontrol etmeli ya da sipariş aşamasında bunları sorgulamalıdır.
HEPA Filtre Sızıntı (DOP) ve ∆P nozullarınınseçimi: Mühendislik firması sipariş aşamasına geçmeden önce uygulanacak tavan HEPA filtre modelinde filtre kirliliğiniizlemek için ve sızdırmazlık testinin yapılabilmesi için konulacak nozullarin tespitini yapmalıdır (Şekil 3.1.1). Bu seçimi yaparken işletme yetkilileri, kalifikasyon bölümü, partisyon firması ve üretici ile koordinasyon halinde olmalıdır.
Şekil 3.1.1
HEPA filtre kutusu ve davlumbazlı filtre dışında tavanda FFU (Fan Filtre Ünitesi) ve LF (LaminerFlow) uygulamaları da yapılmaktadır. FFU ve LF uygulamaları da yapı olarak yukarıda detaylı anlatılan iki modelin özelliklerini taşımaktadır. Filtre, filtre contası, filtre oturma yüzeyi, sıkıştırma sistemi, tavan ile uyumu gibi özellikler yukarıda anlatılan detaylar ile aynı olduğu için FFU ve LF için ayrı bir tablo yapılmamıştır.
SONUÇ:
Yukarıdaki anlatılan hususlardan dolayı tavanda uygulanacak HEPA filtre modelinin doğru seçilmesi oldukça önemlidir. Kurulan sistemin mahalden görülen en önemli elemanı bu uygulamadır. Bu sistemin belli aralıklarla kontrol edildiğini ve sızıntı testinin yapıldığını düşünürsek bu seçimin ne kadar büyük önem taşıdığı görülür. Piyasada yapılan en büyük hata bu hususlardikkate alınmadan seçim yapılmasıdır. Bilgi eksikliğinden, bu işi satın alacak kişilerin maliyet odaklı olmasından, işin gereğinden ucuza alınmış olmasından ve bunun gibi sebeplerden dolayı hatalar yapılabilmektedir.Uygun olmayan kutunun seçilmesi ve sipariş edilmesi, gelen kutuya uygun olarak tavana zorlama çözümlerle kutu montajının yapılması ve kutu-filtre uyumsuzluğu içinden çıkılmaz problemler oluşturmaktadır. Bunlarsıklıkla karşılaştığımız sıkıntılardır. Hatta bu konuyu ele alıp yazma sebebimiz, bu önemli hususların maalesef ülkemizin önemli yatırımlarında göz ardı edilerek maliyet odaklı yaklaşımların sergilenmesi ve insan sağlığının neredeyse hiçe sayılmasıdır.
Kaynaklar:
- Prof Dr. F.TanerÖZKAYNAK / Tetisan Teknik Yayınları
- ISO 14644-1:2015 Temizoda Standardı
- NAFA Guide toAirFiltration / FifthEdition:2014 (Chapter 9)
- ULPATEKAirFilterTechnology
GANİM DOKUYUCU
MAKİNA MÜHENDİSİ / ULPATEK FİLTREGENERAL MANAGER
Dosya
