Negatif basınçlı temiz odalar bulunan bir tesisin havalandırma sisteminin tasarımı

Temiz odalar, havadaki partiküllerin konsantrasyon ve boyutlarının kontrol altında tutulduğu, oda içerisine partikül giriş ve çıkışının denetlendiği, inşası sırasında uygun malzemeler kullanılarak partikül oluşum ve tutulmasının engellendiği, sıcaklık, nem ve basınç gibi parametrelerin de gerekliliği durumunda kontrol altında tutulduğu çalışma ortamlarıdır. Günümüzde ameliyathanelerden mikroçip üretimine kadar geniş bir yelpazede kullanılma zorunluluğu konunun önemini açığa çıkarmaktadır. Negatif basınçlı temiz odalar bulunan bir tesisin havalandırma sistemini tasarlamak için bir literatür araştırması yapıldığında negatif basınçlı temiz odalar hakkında pozitif basınçlı temiz odalara oranla çok daha az bilgi bulunduğu görülür. Bunun sebebi mimarinin negatif basınçlı temiz odalar bulunan tesislerde üretimine bağlı olarak değişiklikler göstermesidir. Bu durum, her bir tesis için özel çözümler üretilmesini gerekli kılmaktadır. Bu çalışmada negatif basınçlı odalar bulunan bir tesisin havalandırma sistemi özel bir örnek üzerinden tasarlanmıştır. Temiz oda tasarımında bilinmesi gereken birçok konu bulunmaktadır. Temiz odalar bulunan bir tesisin havalandırma sistemini tasarlamak için tesiste kullanılan ve mekanik tesisatı etkileyen otoklavlar, dezenfsiyon üniteleri, hava kilitleri, gaz sızdırmaz kapılar gibi cihazlar ve üniteler bilinmelidir. Bunun yanında havalandırma sistemi tasarlarken kullanılan cihazların ve ünitelerin neler olduğu ve çalışma prensipleri hakkında bilgi sahibi olunmalıdır. Bu çalışmada hijyenik klima santralleri, hava filtreleri, sabit hava debisi üniteleri, değişken hava debisi üniteleri, bekçi filtre üniteleri, fanlar, ısı geri kazanım üniteleri ve serpantinler bilinmelidir. Bu çalışmada örnek olarak bir aşı üretim tesisi ele alınmış, havalandırma tesisatı BricsCAD ve Excel programları kullanılarak tasarlanmıştır. Aşı üretim tesisleri negatif basınçlı temiz oda prensibi ile çalışması gereken tesislerdir. İlk olarak tesiste bulunan bütün mahallerin kullanım amacı belirlendi. Mahallerin kullanım amacına göre tesiste iki bölge bulunmaktadır. Bu bölgeler temiz bölge ve kirli bölge olarak isimlendirildi. Temiz bölge, personelin ve kullanılacak veya çıkarılacak ürün ve malzemelerin giriş çıkış yaptığı bölümdür. Kirli bölge ise giriş çıkış dışında kalan, tesiste aşının üretildiği bölümdür. Her iki bölgenin santralleri birbirlerinden bağımsız olacaklardır. Temiz bölge santrali hem üfleme, hem de emme yapacak şekilde tasarlandı. Kirli bölge santrali ise sadece üfleme yapacak şekilde tasarlandı, kirli bölgeden emilen hava filtrelerden geçirildikten sonra egzoz fanları vasıtası ile dışarı atıldı. Tesiste bulunan mahallerin amaçları doğrultusunda her bir mahalin sınıfı belirlendi. Bu işlem mahallerde bulunan malzemelerin ve kullanılan veya üretilen ürünlerin özelliklerini bilen bir GMP uzmanı tarafından yapıldı. Sınıfların tanımı için GMP Kılavuzu'nda bulunan tablo kullanıldı. Bu işlemlerden sonra tesiste bulunan bütün mahallerin arasında hava akış yönü belirlendi. Hava akış yönü temiz odalardan daha az temiz odalara doğru olmalıdır. Bunun için ana prensibimiz koridorlar vasıtası ile mahaller arasında hava akışını engellemektir. Bunun sağlanabilmesi için koridorların basıncı komşu mahallerden ya fazla olmalı ya da düşük olmalıdır. Hava akış yönleri belirlendikten sonra tesisin girişinden başlayarak bütün odaların basınç değerleri hesaplandı. Bu hesaplardan sonra mahaller arası geçen hava debileri hesaplandı. Mahaller arası geçen hava debilerinin hesaplanması için Blaser'a (1994) ait ampirik bir formül kullanıldı. Bu bilgiler doğrultusunda havalandırma sistemi tasarım şeması hazırlandı. Şema hazırlanırken mahallere yapılacak dağıtıma göre belli bir kanal güzergahı belirlendi. Bu şemaya mahallere üflenen ve/veya emilen hava debileri de işlendi. Üretimin kesintiye uğramaması için kirli bölge santralinin yedeklenmesi gereklidir. Bunun için iki adet kirli bölge santrali ve iki adet egzoz fanı seçildi. Havalandırma sisteminin tasarım şeması hazırlandıktan sonra cihaz seçimi yapıldı. Cihaz seçimi için öncelikle tesisteki bütün mahallerin ısı kaybı ve ısı kazancı hesabı yapılmalıdır. Bu çalışmada ısı kaybı ve ısı kazancı değerleri hesaplanmış kabul edildi. Isı kazancı değerlerinden üfleme ve emme hava debileri elde edilir. Hesaplanan bütün verilerle bir çizelge hazırlanır. Bu çizelgede mahallerin numarası, ismi, sınıfı, basıncı, insan sayısı, aydınlatma gücü, elektrik gücü, ısı kazancı değeri, boyutları, soğutma yükü, ısıtma yükü, soğutma t, yüke göre hava debisi, yüke göre hava değişim sayısı, hava değişim sayısı, üfleme havası, gerçek soğutma t, basınçlandırmadan kaynaklanan hava kaçışları ve dönüş havası bulunur. Hava değişim sayısı tecrübe ile belirlenmiştir. Hava değişim sayısı ile yüke göre hava değişim sayısı kaşılaştırılıp, büyük olan değer alındı. Cihaz seçimi bu tablodaki değerlere göre yapılır. Kirli bölge santrallerinden birinin arızalanması durumunda sistemin %20'si kapatılarak sistem devam ettirilebileceğinden kirli bölge klima santrali için gerekli üfleme debisi %80 ile çarpılır ve her biri bu debiyi sağlayacak iki adet santral seçilir. Aynı oran egzoz hava debisi için de kullanılır ve iki adet egzoz fanı seçilir. Temiz bölge santrali çizelgede çıkan değerlere göre seçilir. Temiz bölge, üretim alanı olmadığı için yedeklemeye gerek yoktur. Santrallerin konfigürasyonu belirlenir ve bunlar sırasıyla işlenir. Tesiste kirli bölgeden emilen hava ve içeri üflenecek taze hava, bir ısı geri kazanım ünitesinde geçirildi. Bu şekilde içeriden atılan havanın enerjisinin bir kısmı dışarıdan alınan taze havaya aktarıldı. Bu sayede kirli bölgenin klima santralinin serpantinlerinin yükü bir miktar düşürülmüş oldu. Cihaz seçiminden sonra bulunan hava debi değerleri havalandırma sistemi tasarım şeması üzerine işlendi. Havalandırma sistemi tasarım şemasına hava debileri işlendikten sonra kanallar belirlenen güzergah üzerinde çizildi ve ölçülendirildi. Çizilen kanallara bağlı olarak basınç kaybı yapılmalıdır. Bu çalışmada kirli bölgenin santrali ve egzoz fanının kanal güzergahı tek hat şeklinde olarak çizilmiştir. Basınç kaybı cihaz seçimlerinde kabul yoluyla işlenmiştir. Tasarlanan bu sistemde bekçi filtreleri, kirli bölgeye ait santraller ve egzoz fanları gibi yedeklenmiştir. Bu sayede rutin bakım zamanlarında, üretim devam ederken filtreler değiştirilebilir. Yapılan bu çalışma ile özel bir örnek üzerinden negatif basınçlı temiz odalar bulunan bir tesisin havalandırma sisteminin nasıl çözümlenebileceği açıklandı. Hastaneler gibi pozitif basınçlı temiz odalar bulunan tesislere oranla hakkında daha az bilgi sahibi bulunan negatif basınçlı temiz odalar bulunan tesislerin tasarlanabilmesi için mahallerin sınıflarının belirlenmesi, mahallerin basınçlarının belirlenmesi ve hava geçiş yönleri konuları iyi anlaşılmalı, özel çözüm gerektiren negatif basınçlı temiz odalar bulunan tesislere uygulanarak havalandırma sistemi çözülmelidir.