Laju Pergantian Udara

4.3.1 Pengaruh Laju Pergantian Udara

Untuk mencapai kelas kebersihan dan tingkat asepsis tertentu di ruang bersih, diperlukan volume udara suplai tertentu beserta laju pergantian udara dan waktu pemurnian mandiri tertentu. Laju pergantian udara adalah indikator yang harus dipenuhi oleh ruang operasi bersih dan ruang penunjang bersih—kecuali ruang operasi Kelas Ⅰ dan ruang penunjang bersih Kelas Ⅰ—untuk menjamin kebersihan yang disyaratkan dan tidak melebihi waktu pemurnian mandiri yang ditetapkan. Ketiga indikator teknis ini saling berkaitan satu sama lain. Namun, dalam praktik rekayasa di lapangan, untuk mencapai tingkat kebersihan yang lebih tinggi (sesuai ketentuan), volume udara suplai sering ditingkatkan, yang tanpa disadari meningkatkan investasi awal dan menaikkan biaya operasional harian; oleh karena itu, pasal ini menetapkan batas atas dan batas bawah laju pergantian udara. Total volume udara suplai (yaitu laju pergantian udara) berkaitan dengan volume ruangan, total beban dalam ruangan, jumlah peserta operasi di dalam ruangan, timbulan debu dari pakaian, dan lain-lain. Laju pergantian udara dalam Kode telah mempertimbangkan rentang variasi tertentu dari kondisi-kondisi ini; kecuali jika kondisi mengalami perubahan yang terlalu besar, secara umum nilai tersebut dapat memenuhi persyaratan.

Laju pergantian udara adalah indikator terpenting yang menentukan tingkat kebersihan pada ruang bersih aliran turbulen, yang mencakup ruang operasi bersih Kelas Ⅱ, Ⅲ, dan Ⅳ serta ruang penunjang bersih dari seluruh kelas.

Dalam rentang nilai yang praktis, tingkat kebersihan akan meningkat seiring bertambahnya laju pergantian udara. Gambar 4.4 menyajikan hubungan antara laju pergantian udara dan konsentrasi debu dalam ruangan, yang berupa garis lurus pada kertas log-log (dengan asumsi partikel terdistribusi secara merata di dalam ruangan) dan garis putus-putus (pada kenyataannya, partikel tidak terdistribusi secara merata di dalam ruangan).

Gambar 4.4 Perbandingan konsentrasi yang dihitung oleh dua model distribusi dengan konsentrasi terukur

Pada Gambar 4.4, garis lurus A adalah hasil perhitungan kondisi statis berdasarkan teori distribusi merata; garis putus-putus B adalah hasil pengukuran kondisi statis. Garis putus-putus C adalah hasil perhitungan kondisi statis berdasarkan teori distribusi tidak merata. Garis putus-putus D adalah hasil perhitungan kondisi statis berdasarkan distribusi tidak merata untuk laju pergantian udara yang melebihi 100 pergantian/jam.

Gambar 4.5 menunjukkan kurva hubungan antara laju pergantian udara dan kelas kebersihan di ruang bersih aliran turbulen pada kondisi statis (tidak beroperasi) dan dinamis (beroperasi) yang dipublikasikan di luar negeri. Sebagaimana terlihat pada gambar, semakin besar laju pergantian udara, semakin tinggi kelas kebersihan yang dapat dicapai.

Laju pergantian udara dapat ditentukan melalui perhitungan rumus yang didasarkan pada kelas kebersihan udara yang disyaratkan, jumlah orang di dalam ruangan, luas ruangan, sumber timbulan debu lain di dalam ruangan, dan rasio udara segar; khususnya pada kondisi dinamis, perhitungan harus dilakukan sesuai dengan kondisi spesifik di lapangan.

Mengingat kelas kebersihan disyaratkan untuk dicapai pada kondisi statis, bagaimana cara menentukan laju pergantian udara minimum? Dapat dilihat dari garis C pada Gambar 4-4, pada laju pergantian udara 20 pergantian/jam, konsentrasi debu dalam ruangan mencapai 40 partikel/L, yang berarti Kelas 10.000 telah tercapai; bahkan pada laju pergantian udara di bawah 10 pergantian/jam, ruangan juga dapat Gambar 4.5 Hubungan antara laju pergantian udara dan kelas kebersihan pada ruang bersih aliran turbulen mencapai Kelas 100.000.

Gambar 4.4 dan 4.5 secara umum menunjukkan hasil yang konsisten. Dari kurva kondisi statis dapat diketahui bahwa pada 20 pergantian udara per jam, tingkat kebersihannya hanya sedikit di bawah Kelas 1.000.

Dari hal tersebut dapat disimpulkan bahwa pada kondisi statis, laju pergantian udara yang dibutuhkan untuk mencapai setiap kelas dapat memiliki perbedaan yang sangat besar, dan nilai absolutnya bisa cukup rendah. Selain itu, laju pergantian udara yang diterapkan di lapangan sering kali dinaikkan jauh di atas nilai yang ditetapkan dalam kode. Oleh karena itu, sebagai sebuah standar, perlu ditetapkan nilai yang wajar dan sedikit memperhitungkan faktor keamanan untuk parameter terpenting penjamin kebersihan—yaitu laju pergantian udara—sehingga penerapan nilai tersebut pada dasarnya dapat memenuhi persyaratan.

[Referensi] Karena pendekatan teknis dalam penyusunan Kode telah mengalami banyak perubahan—pertama, kode ini mengadopsi mode teknis yang maju secara internasional, dan kedua, mengutip sejumlah hasil penelitian dalam negeri yang semuanya telah terbukti berhasil setelah bertahun-tahun diterapkan di bidang rekayasa—volume udara suplai maupun laju pergantian udara yang ditetapkan berbeda dengan standar masa lalu. Namun, hasil akhirnya sangat mendekati hasil yang diterapkan di negara maju seperti Inggris, Amerika Serikat, dan Jerman, meskipun terdapat sedikit perbedaan dengan kode Tiongkok lain yang relevan, sebagaimana disajikan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3　Perbandingan laju pergantian udara ruang bersih di berbagai standar

Catatan: Ruang bersih Kelas 100 dinyatakan dengan parameter kecepatan udara penampang melintang, sedangkan ruang bersih kelas lainnya dinyatakan dengan parameter laju pergantian udara.

4.3.2 Nilai Laju Pergantian Udara

Untuk laju pergantian udara, seluruh standar yang ada sebelumnya hanya menetapkan nilai batas bawah, misalnya 25 pergantian/jam untuk Kelas 10.000 dan 15 pergantian/jam untuk Kelas 100.000. Dalam praktik rekayasa di lapangan, demi memenuhi ketentuan, nilai-nilai ini justru ditingkatkan hingga beberapa kali lipat, sehingga menimbulkan pemborosan yang sangat besar. Faktanya, nilai laju pergantian udara 25 dan 15 pergantian/jam pada awalnya ditujukan untuk kondisi dinamis, sedangkan pengujian saat ini semuanya dilakukan pada kondisi ruang kosong atau statis. Hal ini menyebabkan tingkat kebersihan yang tercapai meningkat satu hingga dua kelas; dengan kata lain, nilai 25 dan 15 tersebut sebenarnya sudah cukup. Dengan mempertimbangkan laju pergantian udara untuk pemurnian mandiri (akan dijelaskan lebih rinci pada bagian selanjutnya), Kode sedikit menaikkan nilai untuk ruang operasi, dan sedikit menurunkan nilai untuk ruang penunjang bersih dengan mempertimbangkan kondisi statis ruangan tersebut, serta menetapkan batas atas sekitar 1,2 kali lipat dari nilai batas bawah.

Untuk persyaratan kebersihan yang sama, dapat diterapkan beberapa nilai laju pergantian udara yang berbeda. Berdasarkan perhitungan teoretis yang merujuk pada data pengukuran lapangan, pada kondisi statis Kelas 100.000 dapat dicapai dengan laju pergantian udara kurang dari 10 kali per jam, dan Kelas 10.000 dapat dicapai dengan laju kurang dari 15 kali per jam. Meskipun standar ini didasarkan pada kondisi statis atau kondisi pascakonstruksi (ruang kosong), laju pergantian udara tidak dapat dinilai hanya dari segi pencapaian kebersihan statis. Hal ini dikarenakan laju pergantian udara memiliki dua fungsi: pertama untuk menjamin tingkat kebersihan, dan kedua untuk menjamin waktu pemurnian mandiri, di mana fungsi yang kedua ini sering diabaikan. Waktu pemurnian mandiri memiliki peran yang sangat penting untuk menentukan seberapa awal sistem harus dinyalakan pada pagi hari jika tidak tersedia kipas siaga; jika waktu pemurnian mandiri terlalu lama, waktu penyalaan sistem harus dimajukan lebih awal, yang tentu saja menimbulkan pemborosan. Bagi ruang operasi, terdapat satu fungsi lagi, yaitu menentukan kapan operasi kedua dapat dimulai setelah operasi pertama selesai. Jika diperlukan waktu pemurnian mandiri yang lama sebelum operasi berikutnya dapat dimulai, hal ini jelas akan menunda jadwal operasi dan menurunkan efisiensi perputaran ruang operasi. Oleh karena itu, semakin pendek waktu pemurnian mandiri semakin baik, namun jika waktunya terlalu pendek, laju pergantian udara pasti harus ditingkatkan secara signifikan, yang juga tidak realistis untuk diterapkan. Setelah dilakukan kajian, kode menetapkan bahwa untuk ruang operasi Kelas Ⅰ yang memiliki area lokal Kelas 100—karena ruang ini utamanya digunakan untuk operasi yang sangat menentukan keselamatan jiwa—waktu pemurnian mandiri sebaiknya tidak melebihi 15 menit; untuk Kelas 10.000 tidak melebihi 25 menit; untuk Kelas 100.000 tidak melebihi 30 menit; dan untuk ruang operasi kuasi-bersih Kelas 300.000, waktu tidak melebihi 40 menit masih dapat diterima. Dari sudut pandang persiapan pagi, menyalakan sistem 40 menit lebih awal tidaklah terlalu berlebihan. Jika melebihi 1 jam, maka terlalu lama.

Berdasarkan prinsip-prinsip di atas, laju pergantian udara dapat dihitung dan hasilnya tercantum dalam tabel ketentuan; nilai ini disebut sebagai “laju pergantian udara pemurnian mandiri”, yaitu nilai yang telah mempertimbangkan persyaratan waktu pemurnian mandiri. Konsep ini juga yang diterapkan dalam standar militer Tiongkok untuk departemen operasi bersih. Namun dalam praktiknya, margin keamanan sering ditambahkan secara berulang, bahkan pada beberapa kasus laju pergantian udara ditingkatkan hingga satu sampai beberapa kali lipat dari nilai seharusnya, yang jelas merupakan pemborosan. Oleh karena itu, “Kode” menetapkan rentang nilai laju pergantian udara, dengan menjaga selisih antara batas atas dan batas bawah tidak lebih dari 1,2 kali lipat.

【Referensi】 “Kode” menetapkan jumlah hunian desain untuk ruang operasi sebagai berikut: ukuran ekstra besar dihuni 12 orang, ukuran besar 10 orang, ukuran sedang 8 orang, dan ukuran kecil 6 orang. Sementara itu, untuk membatasi pengejaran ukuran ruangan yang lebih besar yang tidak diperlukan, ditetapkan batas atas dan batas bawah luas lantai. Jika diperlukan pembesaran ruangan untuk kebutuhan khusus, diizinkan peningkatan luas hingga 1,25 kali lipat dari batas atas yang ditetapkan; ketentuan ini membuat nilai yang ditetapkan mendekati standar Jepang dan berada di atas standar militer.