การออกแบบห้องคลีนรูม (Cleanroom Design)
ต้องคำนึงถึงอะไรบ้าง

การออกแบบห้องคลีนรูมที่ดีไม่ใช่แค่การสร้างห้องที่ดูสะอาด แต่ต้องวางแผนทุกองค์ประกอบอย่างรอบคอบตั้งแต่การกำหนด Class ความสะอาด โครงสร้างทางกายภาพ ระบบปรับอากาศ อุปกรณ์ภายใน ไปจนถึงการทดสอบตามมาตรฐานสากล เพื่อให้คลีนรูมทำงานได้ตรงตาม Spec และคุ้มค่ากับการลงทุน บทความนี้รวบรวมสิ่งที่ต้องคำนึงถึงในการออกแบบห้องคลีนรูมไว้ครบถ้วนในที่เดียว

Cleanroom Design คืออะไร?

Cleanroom Design คือ กระบวนการออกแบบและวางแผนห้องสะอาดควบคุมสภาพแวดล้อมโดยรวม ครอบคลุมตั้งแต่การกำหนดระดับความสะอาด (Class) โครงสร้างผนัง-พื้น-เพดาน ระบบปรับอากาศกรองฝุ่น อุปกรณ์ภายใน และระบบตรวจสอบ เพื่อควบคุมปริมาณอนุภาคฝุ่นและสิ่งปนเปื้อนให้อยู่ในระดับที่กำหนดตามมาตรฐาน ISO 14644-1 หรือ FED-STD-209E

1. คุณสมบัติและระดับ Class ของคลีนรูม

1.1 กำหนดประเภทห้องคลีนรูม

ขั้นตอนแรกของการออกแบบห้องคลีนรูมคือการระบุประเภทให้ชัดเจนว่าต้องการ คลีนรูมอิเล็กทรอนิกส์ (Industrial Cleanroom หรือ ICR) หรือ คลีนรูมในเชิงอุตสาหกรรมทางการแพทย์ (Biological Cleanroom หรือ BCR) เนื่องจากทั้งสองประเภทมีข้อกำหนด Spec ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ การระบุประเภทตั้งแต่ต้นจะช่วยให้การออกแบบทุกส่วนถัดไปสอดคล้องและถูกต้องตามมาตรฐาน

1.2 คุณสมบัติห้องคลีนรูม: แรงดันบวก vs แรงดันลบ

คุณสมบัติสำคัญที่ต้องกำหนดในการออกแบบคือ ระดับความดันอากาศภายในห้อง ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลัก

ห้องคลีนรูมแรงดันบวก (Positive Pressure Cleanroom) ปรับความดันภายในห้องให้สูงกว่าภายนอก เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศและสิ่งปนเปื้อนจากภายนอกไหลเข้ามาในห้อง อากาศและสิ่งปนเปื้อนจะถูกผลักออกสู่ภายนอกผ่านตัวกรอง เหมาะสำหรับ ห้องผ่าตัดในโรงพยาบาล ห้องผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และโรงงานผลิตแม่พิมพ์

ห้องคลีนรูมแรงดันลบ (Negative Pressure Cleanroom) ปรับความดันภายในห้องให้ต่ำกว่าภายนอก เพื่อป้องกันการกระจายของเชื้อโรคหรือสารอันตรายออกไปสู่ภายนอก มีระบบ HEPA Filter กรองอากาศก่อนระบาย เหมาะสำหรับ ห้องแยกโรค (Isolation Room) ห้องผู้ป่วยโควิด-19 และห้องที่ต้องควบคุมการปนเปื้อนออก

1.3 ระดับ Class ของคลีนรูม (Cleanroom Classification)

หลังจากกำหนดประเภทแล้ว ต้องระบุ ระดับ Cleanroom Classification ที่เหมาะสมกับการใช้งาน โดยมาตรฐานสากลที่ใช้อ้างอิงมี 2 ระบบหลัก คือ FED-STD-209E (ค.ศ. 1963 อเมริกา) และ ISO 14644-1 (ค.ศ. 2001)

FED STD 209E	อนุภาคสูงสุดต่อลูกบาศก์ฟุต (Particles/ft³)						ISO Class
FED STD 209E	≥0.1μm	≥0.2μm	≥0.3μm	≥0.5μm	≥1μm	≥5μm	ISO Class
1	35	7.5	3	1	—	—	ISO 3
10	350	75	30	10	2	—	ISO 4
100	3,500	750	300	100	24	—	ISO 5
1,000	—	—	—	1,000	237	7	ISO 6
10,000	—	—	—	10,000	2,370	70	ISO 7
100,000	—	—	—	100,000	23,700	700	ISO 8

สามารถอ่านข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ Cleanroom Classification การจำแนกปริมาณฝุ่นห้องคลีนรูม

2. ระบบโครงสร้างห้องคลีนรูม

2.1 พื้น และพื้นยก

พื้นของห้องคลีนรูมต้องเลือกวัสดุให้เหมาะกับการใช้งานและการรักษาความสะอาด โดยพิจารณาตามประเภทห้อง

พื้นกันแบคทีเรีย — เหมาะสำหรับโรงพยาบาลและห้องผ่าตัด
พื้นป้องกันไฟฟ้าสถิต (ESD Tile) — เหมาะสำหรับโรงงานอิเล็กทรอนิกส์

พื้นยก (Raised Floor) — ใช้ในห้องที่ต้องการช่วยระบายอากาศใต้พื้น เช่น ห้อง Data Center

2.2 ผนัง

ในคลีนรูมหลายประเภทนิยมใช้ ผนัง PIR (PIR Wall) หรือที่เรียกกันโดยแพร่หลายว่า Sandwich Panel ซึ่งเป็นแผ่นโฟมสำเร็จรูป มีข้อดีคือ ประกอบได้รวดเร็ว ความหนาและความแข็งแรงปรับได้ตามต้องการ ทำความสะอาดง่าย และรองรับข้อกำหนดของ Owner ได้หลากหลาย

2.3 ฝ้าเพดาน

ฝ้าเพดานในคลีนรูมต้องออกแบบให้รองรับการติดตั้งแผ่นกรอง HEPA/ULPA และช่องส่งลมได้อย่างสะดวก พร้อมผนึกรอยต่อให้แน่นสนิทเพื่อป้องกันการรั่วซึมของอนุภาคจากด้านบน

2.4 ประตู

ประตูคลีนรูมสามารถออกแบบได้หลากหลายรูปแบบขึ้นอยู่กับฟังก์ชันและความต้องการของ Owner

ประตูสไลด์อัตโนมัติ — ไม่มีติดโมมิติหรือไม่ได้
ประตูสวิง — มีหน้าต่างแลกกัน ทำความสะอาดง่าย

ประตูสุญญากาศ (Hermetic Door) — สำหรับโรงพยาบาลที่ต้องการรักษาแรงดันภายในคลีนรูมด้วยประสิทธิภาพสูงสุด

3. ระบบปรับอากาศ (Air Handling Unit: AHU)

ระบบ AHU เป็นหัวใจหลักของคลีนรูม ทำหน้าที่ควบคุมปริมาณลม อุณหภูมิ ความชื้น และระบบกรองอากาศ

3.1 ระบบ HVAC และท่อส่งลม

ระบบ HVAC ในคลีนรูม แตกต่างจากระบบปรับอากาศทั่วไปตรงที่ต้องออกแบบให้รองรับแผ่นกรองหลายชั้น ได้แก่

HEPA Filter — กรองอนุภาคขนาด ≥ 0.3 µm ได้ 99.97%
ULPA Filter — กรองอนุภาคขนาด ≥ 0.12 µm ได้ 99.9995%
Medium Filter — กรองฝุ่นขนาดกลางก่อนเข้า HEPA

การออกแบบท่อส่งลมต้องคำนึงถึง Air Plenum, Air Changes Per Hour (ACH) และ Supply/Return Air Position เพื่อให้ได้ Cleanroom Class ตาม Spec รวมถึงการออกแบบทางเดินลมและการรับอากาศที่มีความเหมาะสม

3.2 ระบบควบคุมอัตโนมัติ (Control System)

ระบบ Control System ทำหน้าที่แสดงค่าอุณหภูมิ ความชื้น และความดันในคลีนรูมโดยเฉพาะ พร้อมแจ้งเตือนผ่านระบบต่างๆ เช่น AHU Alarm, Exhaust Alarm และ Heater Alarm เพื่อให้ผู้ดูแลสามารถตรวจสอบและแก้ไขปัญหาได้อย่างรวดเร็วก่อนที่จะกระทบต่อคุณภาพของห้อง

4. อุปกรณ์ภายในคลีนรูม (Cleanroom Equipment)

อุปกรณ์ที่ใช้ภายในคลีนรูมต้องได้รับการออกแบบเฉพาะเพื่อรักษาความสะอาดและไม่เป็นแหล่งกำเนิดฝุ่น โดยอุปกรณ์หลักที่นิยมใช้ในคลีนรูม ได้แก่

Passbox (ช่องส่งของภายในคลีนรูม) — สำหรับส่งวัสดุเข้า-ออกโดยไม่เปิดประตูหลัก
Air Shower — บูธเป่าลมกำจัดฝุ่นก่อนเข้าคลีนรูม
Clean Booth — ห้องสะอาดขนาดเล็กภายในพื้นที่โรงงาน
ลำโพงคลีนรูม (Cleanroom Speaker) — อุปกรณ์สื่อสารที่ทนทานต่อสารเคมีและมาตรฐานคลีนรูม
FFU (Fan Filter Unit) — พัดลมกรองอากาศในตัวสำหรับเพิ่มประสิทธิภาพการกรอง

นอกจากนี้ยังมี Cleanroom Consumables (สินค้าเฉพาะห้องคลีนรูม) ที่จำเป็นสำหรับการปฏิบัติงานในคลีนรูม เช่น หน้ากากอนามัยเกรดคลีนรูม, Sticky Mat, Cleanroom Garment, ชุด Smock, แว่นตา และ Wiper เพื่อลดอนุภาคฝุ่นจากบุคลากร

5. การตรวจสอบห้องคลีนรูม (Cleanroom Testing)

หลังจากก่อสร้างคลีนรูมเสร็จสิ้น ขั้นตอนสำคัญที่ขาดไม่ได้คือ การทดสอบคลีนรูม โดย Cleanroom Testing ตามมาตรฐาน NEBB แบ่งออกเป็น

Primary Test — การทดสอบหลัก เช่น Filtration Leakage Test และ Airborne Particle Count Test
Secondary Test — การตรวจสอบเพิ่มเติม เช่น Pressure Difference Test, Temperature & Humidity Test

การทดสอบต้องดำเนินการโดยผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับ Certification จาก NEBB (National Environmental Balancing Bureau) ซึ่ง VOV International ถือใบรับรอง NEBB Certified Firm Reg. No. CR 3385 เพื่อรับรองว่าคลีนรูมผ่านมาตรฐานและพร้อมใช้งานจริง

เปรียบเทียบ Positive Pressure vs Negative Pressure Cleanroom

หัวข้อ	Positive Pressure Cleanroom	Negative Pressure Cleanroom
ทิศทางแรงดันอากาศ	ภายในสูงกว่าภายนอก	ภายในต่ำกว่าภายนอก
จุดประสงค์หลัก	ป้องกันสิ่งปนเปื้อนเข้า	ป้องกันเชื้อโรคออก
เหมาะกับ	โรงงานอิเล็กทรอนิกส์, ห้องผ่าตัด, แม่พิมพ์	ห้องแยกโรค, ห้องผู้ป่วยโควิด, ห้อง Biosafety
ระบบกรองอากาศ	HEPA Filter ที่ช่องรับอากาศ	HEPA Filter ที่ช่องระบายอากาศออก
การไหลของอากาศ	ดันออกจากห้องสู่ภายนอก	ดูดเข้าห้องจากภายนอก
อุปกรณ์เสริม	Air Shower ก่อนเข้าห้อง	Exhaust System พิเศษ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

การออกแบบห้องคลีนรูมต้องเริ่มจากอะไรก่อน?

ขั้นตอนแรกในการออกแบบห้องคลีนรูมคือการกำหนดประเภทและระดับ Class ของคลีนรูมให้ชัดเจนก่อน ว่าจะใช้สำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (ICR) หรืออุตสาหกรรมทางการแพทย์ (BCR) จากนั้นจึงเลือก ISO Class ให้ตรงกับข้อกำหนดของ Regulatory ที่เกี่ยวข้อง ก่อนที่จะวางแผนโครงสร้าง ระบบ HVAC และอุปกรณ์ตามลำดับ

ความแตกต่างระหว่าง ISO 14644-1 และ FED-STD-209E คืออะไร?

ISO 14644-1 เป็นมาตรฐานสากลที่ใช้อยู่ในปัจจุบัน กำหนด Class เป็น ISO 1–ISO 9 โดยวัดปริมาณอนุภาคฝุ่นต่อลูกบาศก์เมตร ส่วน FED-STD-209E เป็นมาตรฐานเก่าของสหรัฐอเมริกา กำหนด Class 1–100,000 โดยวัดต่อลูกบาศก์ฟุต ปัจจุบัน FED-STD-209E ถูกยกเลิกอย่างเป็นทางการแล้ว แต่ยังคงพบในเอกสารเก่าและใช้เป็นฐานอ้างอิงเปรียบเทียบ

ทำไมต้องใช้ HEPA Filter ในคลีนรูม?

HEPA Filter (High-Efficiency Particulate Air Filter) สามารถกรองอนุภาคขนาด ≥ 0.3 µm ได้อย่างน้อย 99.97% ซึ่งเป็นขนาดอนุภาคที่อันตรายที่สุดต่อกระบวนการผลิตและสุขภาพ การใช้ HEPA Filter ในระบบ HVAC ของคลีนรูมช่วยให้มั่นใจได้ว่าอากาศที่ส่งเข้าห้องสะอาดและปลอดอนุภาคตามมาตรฐาน ISO ที่กำหนด

ห้องคลีนรูมต้องทดสอบบ่อยแค่ไหน?

ตามมาตรฐาน NEBB ห้องคลีนรูมควรได้รับการทดสอบอย่างน้อย ปีละ 1 ครั้ง สำหรับ Class สูง (ISO 5 ขึ้นไป) และอาจต้องทดสอบถี่กว่านั้นหากมีการเปลี่ยนแปลงอุปกรณ์ ต่อเติมห้อง หรือมีเหตุการณ์ผิดปกติ เช่น HEPA Filter รั่ว หรือระบบ HVAC ขัดข้อง เพื่อให้มั่นใจว่าคลีนรูมยังคงได้มาตรฐานตลอดเวลา

การเลือก Cleanroom Layout แบบไหนเหมาะกับโรงงาน?

การเลือก Layout ขึ้นอยู่กับพื้นที่ว่างและกระบวนการผลิต โดย U-Shape เหมาะกับพื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้าและต้องการ Airflow ที่ต่อเนื่อง L-Shape เหมาะกับพื้นที่มุมอาคาร ส่วน Twin Horizontal Laminar Flow เหมาะกับห้องที่ต้องการ Clean Zone แยกกันอย่างชัดเจน ควรปรึกษาวิศวกรผู้เชี่ยวชาญเพื่อประเมินความเหมาะสมก่อนตัดสินใจ

สรุป: ออกแบบห้องคลีนรูมให้ได้มาตรฐาน ต้องครอบคลุม 5 ด้านหลัก

การออกแบบห้องคลีนรูมที่ดีต้องพิจารณาครอบคลุมทุกมิติ ตั้งแต่ (1) การกำหนด Class และประเภทห้อง (2) ระบบโครงสร้างผนัง-พื้น-เพดาน-ประตู (3) ระบบ HVAC และการปรับอากาศ (4) อุปกรณ์ภายในคลีนรูม และ (5) การทดสอบตามมาตรฐาน NEBB เพื่อให้คลีนรูมทำงานได้ตรงตาม Spec ปลอดภัย และคุ้มค่าต่อการลงทุนในระยะยาว

VOV International ให้บริการออกแบบ สร้าง และทดสอบห้องคลีนรูมแบบ One Stop Service ด้วยประสบการณ์กว่า 25 ปี และรับรองโดย NEBB Certified Firm Reg. No. CR 3385 — ติดต่อทีม VOV เพื่อขอคำปรึกษาฟรี