نمط تدفق الهواء في منضدة العمل ذات التدفق الرأسي هو جوهر تحقيق بيئة نظيفة محلية. من خلال تدفق الهواء العمودي الموجه والمستقر والمرشح، يتم تشكيل "حاجز نظيف"، والذي لا يمنع فقط التلوث الخارجي من دخول منطقة التشغيل، ولكن أيضًا يزيل بسرعة الملوثات المتولدة أثناء التشغيل. يمكن تحليل نمط تدفق الهواء بالتفصيل من ثلاثة جوانب: "مسار تدفق الهواء"، و"خصائص تدفق الهواء"، و"الوظيفة الأساسية".
I. مسار تدفق الهواء: دوران أحادي الاتجاه من أعلى إلى أسفل
يتبع تدفق الهواء لمنضدة العمل ذات التدفق الرأسي مسار حلقة مغلقة من "هواء السحب ← الترشيح ← الترشيح ← هواء الإمداد الرأسي ← هواء الإمداد الرأسي ← هواء الإرجاع/هواء العادم"، والعملية المحددة هي كما يلي:
مقدمة الهواء
يدخل الهواء الخارجي (أو جزء من الهواء الدائر الداخلي) إلى المعدات من خلال المرشح الأساسي في الجزء الخلفي أو العلوي من طاولة العمل، أولاً لإزالة جزيئات الغبار الكبيرة (≥5 ميكرومتر) من الهواء لحماية المرشح عالي الكفاءة في اتجاه المصب.
ترشيح عالي الكفاءة
يتم إرسال الهواء الذي اجتاز المرشح الأساسي إلى صندوق الضغط الساكن في الأعلى بواسطة المروحة (تم تصميم المساحة الداخلية كمنطقة ضغط موحدة)، ثم يخضع للترشيح العميق من خلال المرشح عالي الكفاءة (HEPA أو ULPA) أسفل صندوق الضغط الساكن.
يمكن لمرشحات HEPA اعتراض جسيمات ≥0.3 ميكرومتر، مع كفاءة ترشيح تزيد عن 99.97%. وتتميز مرشحات ULPA بدقة أعلى، فهي قادرة على اعتراض الجسيمات ≥0.12 ميكرومتر، بكفاءة تصل إلى 99.999%، مما يضمن أن الهواء المرسل يفي بمعايير النظافة من الفئة 100 (أو أعلى).
إمداد هواء عمودي لأسفل
يتم تفريغ الهواء النظيف المفلتر بالتساوي من المرشح عالي الكفاءة في الجزء العلوي من طاولة العمل ويتدفق عموديًا إلى أسفل عبر منطقة التشغيل (أي المساحة فوق سطح طاولة العمل)، بحيث يغطي منطقة التشغيل بالكامل.
معالجة الهواء الراجع/هواء العادم.
بعد وصول تدفق الهواء إلى سطح طاولة العمل، يتم استرداده من خلال مخرج الهواء المرتد أسفل سطح طاولة العمل أو على جانب المعدات.
تقوم بعض المعدات بإعادة إدخال الهواء المرتجع إلى المرشح الأساسي لتشكيل دورة (توفير استهلاك الطاقة).
تقوم بعض المعدات (خاصة أنواع السلامة البيولوجية) بتفريغ الهواء المرتجع مباشرة في الهواء الطلق (لمنع احتباس المواد الضارة المتولدة أثناء التشغيل).
Ii. خصائص تدفق الهواء: "ستارة هوائية" أحادية الاتجاه وموحدة وثابتة ومستقرة
إن تدفق الهواء في طاولة العمل ذات التدفق الرأسي ليس ببساطة "من الأعلى إلى الأسفل"، ولكنه يتميز بالخصائص الرئيسية التالية لضمان تأثير التنظيف:
أحادية الاتجاه
يتدفق تدفق الهواء بشكل صارم في الاتجاه العمودي (90 درجة عموديًا على سطح العمل)، دون أي تدفق هواء جانبي أو غير منتظم. يمكن لهذه الأحادية الاتجاه أن تمنع احتباس الملوثات الناجم عن "دوران تدفق الهواء"، مما يضمن أن الملوثات في منطقة التشغيل تنتقل مباشرة إلى أسفل.
التوحيد
مع "تأثير تثبيت الضغط" لصندوق الضغط الساكن، يكون توزيع سرعة الهواء عند مخرج المرشح عالي الكفاءة موحدًا (الخطأ عادةً ≤±20%)، مما يجنب سرعة الهواء المحلية أن تكون عالية جدًا أو منخفضة جدًا (عادةً ما تكون سرعة الهواء القياسية 0.3-0.5 م/ثانية، والتي يمكن ضبطها من خلال لوحة التحكم).
يغطي تدفق الهواء منطقة التشغيل بأكملها دون أي "زوايا ميتة" (مثل الزوايا وحواف المعدات)، مما يضمن أن كل موضع تحت حماية تدفق الهواء النظيف.
حالة التدفق الصفحي
يتدفق تدفق الهواء في شكل صفحي (أي أن كل طبقة من طبقات تدفق الهواء تتدفق بشكل متوازي دون اختلاط متقاطع)، ولا يمكن للهواء غير المرشح من الخارج اختراق هذه الطبقة من "ستارة الهواء" للدخول إلى منطقة التشغيل، وبالتالي تحقيق تأثير عزل التلوث.
ثالثاً الدور الأساسي لأنماط تدفق الهواء
حماية كائن العملية.
يغطي تدفق الهواء النظيف المتجه عموديًا إلى الأسفل منطقة التشغيل باستمرار، ويعمل مثل "غطاء غير مرئي" لمنع دخول الغبار والكائنات الدقيقة في البيئة المحيطة، مما يضمن عدم تلوث العينات التجريبية والمكونات الدقيقة وما إلى ذلك.
التخلص من الملوثات
الملوثات المتولدة أثناء التشغيل (مثل الهباء الجوي الميكروبي والغبار والمواد الكيميائية المتطايرة) سيتم "ضغطها" بسرعة نحو سطح العمل بواسطة تدفق الهواء العمودي ثم تصريفها من خلال مخرج الهواء المرتد مع تدفق الهواء، مما يمنع الانتشار أو الترسب في منطقة التشغيل.
الحفاظ على نظافة مستقرة
سرعة تدفق الهواء المستقرة والتوزيع المنتظم يضمنان أن النظافة في منطقة التشغيل تفي باستمرار بالمعايير (مثل الفئة 100)، ولا تتأثر باضطرابات التشغيل قصيرة المدى (مثل حركة الذراع).
مقارنة بتدفق الهواء في منضدة العمل ذات التدفق الأفقي
طاولة عمل التدفق الرأسي وطاولة عمل التدفق الأفقي
اتجاه تدفق الهواء: أعلى ← سطح العمل ← أسفل (عموديًا إلى الأسفل) إلى الخلف ← منطقة التشغيل ← الأمام (يهب أفقيًا باتجاه المشغل)
أولوية الحماية: إعطاء الأولوية لحماية كائن العملية (لتجنب التلوث الخارجي) وإعطاء الأولوية لحماية البيئة (لتصريف ملوثات العملية بسرعة)
السيناريوهات القابلة للتطبيق: التشغيل المعقم البيولوجي، والتجميع الدقيق، وإزالة الغبار الإلكتروني، والتشغيل الدقيق غير المعقم
يعمل نمط تدفق الهواء في منضدة العمل ذات التدفق الرأسي، من خلال تصميم "التدفق الرأسي أحادي الاتجاه والصفحي"، على خلق بيئة متوازنة ونظيفة ديناميكيًا في منطقة التشغيل، وهو السبب الأساسي لتطبيقه على نطاق واسع في مجالات مثل الطب الحيوي والتصنيع الإلكتروني.
