ระบบ HVAC ในห้องคลีนรูม คืออะไร? สำคัญอย่างไรกับคลีนรูม

ระบบ HVAC ห้องคลีนรูม คือหัวใจหลักของการควบคุมคุณภาพอากาศและสภาวะแวดล้อมภายในห้องสะอาด ไม่ว่าจะเป็นอุณหภูมิ ความชื้น ปริมาณฝุ่นอนุภาค และค่าความดัน หากระบบ HVAC ไม่ได้ถูกออกแบบให้ถูกต้องตามมาตรฐาน ห้องคลีนรูมก็ไม่สามารถรักษา มาตรฐาน ISO Cleanroom Classification ได้ แม้ว่าโครงสร้างอาคารจะก่อสร้างอย่างดีเพียงใดก็ตาม

ในบทความนี้ เราจะอธิบายว่าระบบ HVAC ในห้องคลีนรูมคืออะไร แตกต่างจากระบบปรับอากาศทั่วไปอย่างไร มีองค์ประกอบอะไรบ้าง และปัจจัยใดที่ต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบ เพื่อให้ห้องคลีนรูมของคุณตรงตามมาตรฐาน ISO ที่กำหนด

ระบบ HVAC ห้องคลีนรูม คืออะไร?

ระบบ HVAC ในห้องคลีนรูม คือ

ระบบปรับสภาวะอากาศแบบพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อควบคุมอุณหภูมิ ความชื้น ความสะอาดของอากาศ และค่าความดันภายในห้องสะอาดให้ได้ตามมาตรฐาน ISO Cleanroom Classification โดยบูรณาการกับแผ่นกรอง HEPA หรือ ULPA เพื่อดักจับอนุภาคฝุ่นในอากาศก่อนปล่อยเข้าสู่ห้องคลีนรูม

HVAC ย่อมาจาก 3 ส่วนหลัก:

H (Heating): การทำความร้อน
V (Ventilation): การระบายอากาศ
AC (Air Conditioning): การปรับอากาศ

ระบบ HVAC เป็นสิ่งสำคัญในการสร้าง Indoor Air Quality (IAQ) ซึ่งครอบคลุมการแลกเปลี่ยนอากาศ การควบคุมอุณหภูมิและความชื้น โดยทั่วไประบบ HVAC ถูกใช้ในโรงเรียน อาคารพาณิชย์ และออฟฟิศ แต่ระบบ HVAC สำหรับห้องคลีนรูมมีความซับซ้อนและมาตรฐานที่เข้มงวดกว่ามาก ทั้งในด้านการออกแบบ อุปกรณ์ ความน่าเชื่อถือ และขนาดของระบบ

อะไรคือความแตกต่างระหว่าง HVAC ในคลีนรูม กับระบบทั่วไป?

ในอาคารทั่วไป อากาศปกติจะมีฝุ่นและอนุภาคอยู่ประมาณ 500,000–1,000,000 หน่วยต่อลูกบาศก์ฟุต (ฝุ่นอนุภาค 0.5 ไมครอนหรือมากกว่า) ในขณะที่ห้องคลีนรูมต้องการ Cleanroom Classification เพื่อจำกัดปริมาณฝุ่นลงอย่างมากตามระดับความสะอาดที่กำหนด ระบบ HVAC ในคลีนรูมต่างจากระบบทั่วไปใน 3 ด้านหลักดังนี้:

1. เพิ่มปริมาณ Air Supply มากกว่าระบบทั่วไปหลายเท่า

อาคารทั่วไปใช้การหมุนเวียนอากาศเพียง 2–10 ครั้งต่อชั่วโมง (Air Change Per Hour: ACH) แต่ห้องคลีนรูมต้องการ 20–60 ACH และสามารถสูงถึง 600 ACH สำหรับห้องที่ต้องการความสะอาดสูงสุด โดย Air Supply จำนวนมากนี้มีบทบาทในการเจือจาง กรอง และแลกเปลี่ยนการปนเปื้อนภายในห้องคลีนรูมให้อยู่ภายในมาตรฐานที่กำหนด

*ACH (Air Change Per Hour) คือจำนวนรอบที่อากาศทั้งหมดภายในห้องถูกเวียนผ่านระบบกรองอากาศครบหนึ่งรอบใน 1 ชั่วโมง*

2. การใช้แผ่นกรองที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าปกติ

ห้องคลีนรูมใช้แผ่นกรอง HEPA Filter ซึ่งสามารถกรองฝุ่นอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้ถึง 99.97% โดยแผ่นกรอง HEPA จะติดตั้งอยู่ที่ฝ้าเพดานห้องในส่วนปลายของระบบ HVAC ก่อนอากาศจะเข้าสู่ห้องคลีนรูม ค่าของแผ่นกรองจะขึ้นอยู่กับการและ Spec ของ Cleanroom เป็นหลัก

3. ค่าความดันภายในห้อง (Pressure Differential)

ห้องคลีนรูมต้องมีการรักษาค่าความดันภายในให้แตกต่างจากภายนอก และต้องมีการตรวจวัดค่าเพื่อป้องกันการเปลี่ยนแปลงความดันที่อาจทำให้ฝุ่นและสิ่งปนเปื้อนเข้ามาในห้องหรือออกไปภายนอก

ห้องคลีนรูมแรงดันบวก (Positive Pressure): ป้องกันอากาศภายนอกไหลเข้า — ใช้ในอุตสาหกรรม Electronics, Semiconductor, Pharma
ห้องคลีนรูมแรงดันลบ (Negative Pressure): กักการปนเปื้อนไว้ภายใน — ใช้กับสารอันตราย (Hazard Products)

โดย Cleanroom แรงดันบวกจะต้องมีสมดุลในการป้องกันสิ่งปนเปื้อนและสิ่งมีชีวิตเข้าไปในห้อง (เช่น ห้องน้ำยา ห้องคลีนรูมเล็ก ทรวอนิกส์) ในขณะที่ห้อง Cleanroom แรงดันลบจะต้องป้องกันสิ่งปนเปื้อนไม่ให้ออกกลายมาภายนอก (เช่น ห้องควบคุมโรค ห้องป้องกันการระบาด COVID-19)

แผ่นกรองอากาศที่ใช้ในระบบ HVAC ของห้องคลีนรูมมีอะไรบ้าง?

ประเภทแผ่นกรอง	ประสิทธิภาพการกรอง	ISO Class ที่เหมาะสม
HEPA Filter	99.97% (0.3 ไมครอน)	ISO Class 5–8
ULPA Filter	99.999% (0.3 ไมครอน)	ISO Class 1–4

HEPA Filter (High Efficiency Particulate Air)

HEPA Filter หรือแผ่นกรองอากาศประสิทธิภาพสูง สามารถดักจับอนุภาคฝุ่นขนาด 0.3 ไมครอนได้ถึง 99.97% แผ่นกรอง HEPA มีความหนา 6 นิ้ว และ 12 นิ้ว โดยจะติดตั้งอยู่ในตำแหน่งสุดท้ายของระบบ HVAC ก่อนส่งอากาศเข้าห้องสะอาด สามารถนำไปใช้กับ HEPA Box หรือระบบ FFU (Fan Filter Unit) ได้

ULPA Filter (Ultra Low Particulate Air)

ULPA Filter เป็นแผ่นกรองที่มีคุณภาพสูงกว่า HEPA สามารถกรองอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้ถึง 99.999% เหมาะสำหรับห้องคลีนรูมที่ต้องการความสะอาดสูงสุด เช่น ISO Class 1 และ Class 2 ซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง

ปัจจัยสำคัญที่ต้องนำมาคำนวณในการวางระบบ HVAC สำหรับห้องคลีนรูม

การออกแบบระบบ HVAC สำหรับห้องคลีนรูมต้องพิจารณาปัจจัยหลายด้านประกอบกัน เพื่อให้ระบบสามารถรักษามาตรฐาน ISO ได้อย่างมีประสิทธิภาพ:

ปัจจัย	รายละเอียดที่ต้องพิจารณา
📏 Spec ความสะอาด (ISO Classification)	กำหนดจำนวน ACH และประสิทธิภาพ Filter ที่ต้องใช้ ยิ่ง Class ต่ำ ยิ่งต้องการ ACH สูงและ Filter ที่ดีขึ้น
🏗 ผังห้องคลีนรูม (Layout)	ขนาด ความสูง ความกว้างของห้อง ส่งผลโดยตรงต่อปริมาณอากาศที่ต้องจ่าย และการออกแบบท่ออากาศ
👷 จำนวนผู้ทำงานในห้อง	คนเป็นแหล่งกำเนิดฝุ่นและสิ่งปนเปื้อนหลัก ต้องคำนวณให้ปริมาณ Air Supply เพียงพอสำหรับทุกคน
⚙️ เครื่องมือและอุปกรณ์ (Heat Gain)	เครื่องจักรและอุปกรณ์สร้างความร้อน ต้องนำมาคำนวณเพื่อรักษาสมดุลอุณหภูมิในห้อง
💡 ระบบแสงไฟ (Lighting System)	แสงไฟส่งผลต่อความร้อนภายในห้อง ซึ่งกระทบต่อการควบคุมความเย็นและภาระของระบบ HVAC
🔄 ค่าความดัน (Pressure Differential)	บวกหรือลบ ขึ้นกับประเภทห้องคลีนรูม ต้องตรวจวัดและรักษาให้คงที่ตลอดการใช้งาน
🌡️ อุณหภูมิและความชื้นภายนอก	สภาพอากาศภายนอกกระทบต่อการออกแบบระบบ Cooling/Heating โดยตรง โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมที่ต้องการอากาศสะอาด 100%

นอกจากนี้ ระบบ HVAC ยังสามารถออกแบบเพิ่มเติมได้ตามความต้องการ เช่น ระบบ Heating (สำหรับสภาพภูมิอากาศเย็น) ระบบ Dust Remover (สำหรับพื้นที่ที่มีฝุ่นมาก) และ ระบบ Dehumidifier System (DHS) เพื่อเสริมสร้างการลดความชื้น รวมถึงการใช้ PIR Wall/PIR Ceiling Panel ที่มีประสิทธิภาพในการช่วยรักษาอุณหภูมิและความแข็งแรงของโครงสร้างห้องคลีนรูม

เปรียบเทียบระบบ HVAC ในห้องคลีนรูม vs ระบบ HVAC ทั่วไป

หัวข้อเปรียบเทียบ	HVAC ทั่วไป (อาคาร/ออฟฟิศ)	HVAC ห้องคลีนรูม
Air Change Per Hour (ACH)	2–10 ACH	20–600 ACH
ประสิทธิภาพแผ่นกรอง	แผ่นกรองพื้นฐาน (ฝุ่นขนาดใหญ่)	HEPA 99.97% / ULPA 99.999%
การควบคุมความดัน	ไม่ได้กำหนดเฉพาะ	ต้องควบคุมเป็น ±Pascal ที่แน่นอน
มาตรฐานที่ต้องปฏิบัติตาม	ASHRAE Standard	ISO 14644, GMP, IEST
ความซับซ้อนในการออกแบบ	ปานกลาง	สูงมาก — ต้องคำนวณหลายปัจจัย
ราคาระบบ	ต่ำ–ปานกลาง	สูง — ขึ้นกับ ISO Class ที่ต้องการ

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

❓ ระบบ HVAC ในห้องคลีนรูมต่างจากระบบ HVAC ทั่วไปอย่างไร?

ระบบ HVAC ในห้องคลีนรูมต้องการ Air Change Per Hour (ACH) สูงกว่ามาก คือ 20–600 ACH เทียบกับ 2–10 ACH ในอาคารทั่วไป นอกจากนี้ยังใช้แผ่นกรอง HEPA (99.97%) หรือ ULPA (99.999%) เพื่อกำจัดอนุภาคขนาดเล็กถึง 0.3 ไมครอน และต้องควบคุมค่าความดัน อุณหภูมิ และความชื้นให้ได้ตามมาตรฐาน ISO Cleanroom Classification อย่างเคร่งครัด

❓ HEPA Filter กับ ULPA Filter ต่างกันอย่างไร?

HEPA Filter กรองอนุภาคขนาด 0.3 ไมครอนได้ 99.97% เหมาะสำหรับห้องคลีนรูม ISO Class 5–8 ส่วน ULPA Filter กรองได้ถึง 99.999% เหมาะสำหรับห้องคลีนรูม ISO Class 1–4 ที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์และอิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูงซึ่งต้องการความสะอาดระดับสูงสุด

❓ ACH คืออะไร และทำไมจึงสำคัญสำหรับห้องคลีนรูม?

❓ ห้องคลีนรูมควรใช้ความดันบวกหรือลบ?

ขึ้นอยู่กับประเภทการใช้งาน ห้องคลีนรูมในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซมิคอนดักเตอร์ และยาทั่วไปมักใช้ความดันบวก (Positive Pressure) เพื่อป้องกันอากาศภายนอกและการปนเปื้อนไหลเข้า ส่วนห้องที่ทำงานกับสารอันตราย (Hazard Products) จะใช้ความดันลบ (Negative Pressure) เพื่อกักการปนเปื้อนไว้ภายในและป้องกันไม่ให้แพร่สู่ภายนอก

❓ ปัจจัยอะไรบ้างที่ส่งผลต่อการออกแบบระบบ HVAC ในห้องคลีนรูม?

ปัจจัยหลักที่ต้องพิจารณา ได้แก่ ระดับความสะอาดของห้อง (ISO Class), ผังห้องและขนาดพื้นที่, จำนวนบุคลากรในห้อง, อุปกรณ์ที่ก่อให้เกิดความร้อน (Heat Gain), ระบบแสงไฟ, ค่าความดันที่ต้องการ (บวกหรือลบ) และสภาพอุณหภูมิ-ความชื้นภายนอก ทั้งหมดนี้ส่งผลต่อขนาดและ Spec ของระบบ HVAC โดยตรง

สรุป

ระบบ HVAC มีความสำคัญต่อห้องคลีนรูมในฐานะระบบควบคุมสภาวะอากาศที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคฝุ่น อุณหภูมิ ความชื้น และค่าความดัน ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการกำหนดมาตรฐานห้องคลีนรูมตาม มาตรฐาน ISO 14644 ที่กำหนด โดยต้องอาศัยการออกแบบที่ละเอียด แม่นยำ รวมไปถึงการทดสอบคุณภาพตั้งแต่ขั้นตอนการก่อสร้าง เพื่อให้ระบบหมุนเวียนอากาศ (Air Flow) ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดอายุการใช้งาน

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Cleanroom Testing และการตรวจสอบคุณภาพห้องคลีนรูม ในบทความอื่นๆ ของเรา

🏭 ต้องการสร้างห้องคลีนรูมหรือออกแบบระบบ HVAC?

ทีมผู้เชี่ยวชาญของ VOV พร้อมให้คำปรึกษาตั้งแต่การออกแบบระบบ HVAC ไปจนถึงการก่อสร้าง Cleanroom Turnkey ครบวงจร

👉 ติดต่อรับคำปรึกษาฟรีได้เลย