Thiết kế phòng sạch là một khâu vô cùng quan trọng trong quá trình xây dựng phòng sạch. Khi thiết kế thì chúng ta thường phải lưu ý một số nội dung quan trọng để phòng sạch có thể đạt tiêu chuẩn. Trong bài viết dưới đây, Bảo Hưng cung cấp đến cho các bạn kỹ sư HVAC một vài những thông tin hữu ích về tính toán thiết kế phòng sạch đạt chuẩn GMP.
1. Phòng sạch là gì?
Phòng sạch được sử dụng cho việc chăm sóc bệnh nhân trong bệnh viện hay thử nghiệm và sản xuất các sản phẩm công nghiệp như vi điện tử, dược phẩm, công nghệ sinh học, hàng không vũ trụ, thiết bị y tế, thực phẩm và đồ uống.
Phòng sạch là một không gian kín mà tại đó nồng độ các hạt ô nhiễm trong không khí được kiểm soát đến mức độ phù hợp cho các hoạt động cần tránh sự ô nhiễm.
Sự ô nhiễm bao gồm nhiều thành phần như vi khuẩn, vi rút, hoặc có thể là các dạng hạt như kim loại, hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ, dơ bẩn, bụi.
Tiêu chuẩn ISO 14644 là tiêu chuẩn quốc tế về phòng sạch được sử dụng phổ biến nhất trong việc tính toán thiết kế phòng sạch.
2. Những lưu ý chính trong thiết kế phòng sạch đạt chuẩn
2.1 Xác định cấp độ sạch theo công năng phòng
Căn cứ tiêu chuẩn quy định cấp độ sạch theo công năng phòng. Tiếp nhận thông tin, yêu cầu từ chủ đầu tư về thông số phòng sạch. Xác định mật độ và kích cỡ hạt bụi cho phép theo tiêu chuẩn “BS EN ISO 14644 Cleanrooms and associated controlled environments” theo cấp độ sạch tương ứng.
Các kích thước hạt sẽ được xem xét với độ lớn cách nhau tối thiểu 1.5 lần ở 2 hạt liên tiếp nhau theo công thức D2 ≥ 1.5 x D1
2.2 Xác định lưu lượng gió, vận tốc gió yêu cầu theo cấp độ sạch
Tính toán lưu lượng gió dựa vào hệ số ACH (từ 6 đến 600) hoặc vận tốc gió giới hạn trong không gian phòng sạch và độ lớn theo cấp độ ISO khác nhau.
Lưu lượng gió này nhằm mục đích giảm thiểu nồng độ hạt bụi trong không khí đạt đến cấp độ sạch theo yêu cầu. Cấp độ sạch càng tiến về ISO 1 thì hệ số ACH càng lớn.
Ví dụ: ở cấp độ ISO class 8 (tương ứng cấp độ 100,000 tại 0.5 µm) hệ số ACH thường tính khoảng 20.
2.3 Lựa chọn lưới lọc theo cấp độ sạch
Lựa chọn sử dụng loại lưới lọc có thông số phù hợp cho phòng sạch như lưới lọc HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter), lưới lọc ULPA (Ultra Low Penetration Air Filter), lưới lọc SULPA.
Xem xét hiệu suất lưới lọc.
Tính toán tổn thất áp lực hệ thống qua các lưới lọc vì hầu hết các lưới lọc sạch có tổn thấp áp khá lớn.
Ví dụ: Một kiểu lưới lọc HEPA (H13) với các thông số chính như hiệu suất ≥99.95%, Pressure drop 250 Pa, final pressure drop 600 Pa.
2.4 Lựa chọn kiểu hệ thống phân phối gió phù hợp
Các cấp độ sạch khác nhau sẽ quy định kiểu hệ thống ống gió, miệng gió tương ứng như:
- Vị trí lắp miệng gió cấp, miệng gió hồi và miệng gió thải…
- Vị trí lắp các lưới lọc sạch tại AHU hoặc tại các thiết bị như FFU, RFU…
Ví dụ: Đối với 1 AHU thông thường được sản xuất thì lưu lượng gió trong khoảng 200l/s / ton lạnh. Trong khi các cấp ISO 7 yêu cầu khoảng 1200l/s / ton lạnh hoặc ISO 3 khoảng 12000l/s / ton lạnh. Do đó các cấp ISO khác nhau sẽ quyết định các kiểu hệ thống với các thiết bị đi kèm phù hợp.
2.5 Cân bằng áp suất phòng sạch và điều khiển
Áp suất dương hoặc áp suất âm là để đảm bảo không gian phòng sạch không bị xâm nhập ô nhiễm từ không gian liền kề hoặc ngược lại.
Áp suất chênh lệch giữa các không gian sạch với không sạch hoặc giữa các phòng sạch thuộc cấp ISO khác nhau từ 5 – 20 Pa. Kiểm soát áp suất giữa các không gian nhờ vào cảm biến chênh lệch áp suất (DP) đặt giữa 2 không gian cần kiểm soát.
FAQ – Các câu hỏi thường gặp về thiết kế phòng sạch
1. Phòng sạch là gì và tại sao cần thiết kế phòng sạch?
Phòng sạch là một không gian kín, nơi nồng độ các hạt ô nhiễm như bụi bẩn, vi khuẩn, virus được kiểm soát ở mức rất thấp theo tiêu chuẩn quốc tế ISO 14644. Việc thiết kế phòng sạch là cần thiết để bảo vệ sản phẩm, quy trình sản xuất khỏi ô nhiễm. Đây là yêu cầu bắt buộc trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và an toàn cao như dược phẩm, y tế, sản xuất vi điện tử, thực phẩm…
2. Cấp độ sạch ISO có ý nghĩa gì?
Cấp độ sạch ISO (ISO Class) là tiêu chuẩn quốc tế để phân loại phòng sạch dựa trên nồng độ hạt bụi cho phép trong một mét khối không khí. Cấp độ càng thấp, phòng càng sạch. Ví dụ, ISO Class 1 là cấp độ sạch cao nhất, trong khi ISO Class 8 có mức độ sạch thấp hơn. Việc xác định đúng cấp độ sạch phù hợp với công năng phòng là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế.
3. Nhiệt hiện và nhiệt ẩn là gì và tại sao chúng lại quan trọng?
Nhiệt hiện (Sensible Heat) là phần nhiệt làm tăng nhiệt độ không khí, có thể cảm nhận được. Nhiệt ẩn (Latent Heat) là phần nhiệt làm tăng độ ẩm của không khí (từ hơi nước). Cả hai loại nhiệt này đều quan trọng trong thiết kế HVAC. Nhiệt hiện giúp kỹ sư xác định công suất làm mát, trong khi nhiệt ẩn giúp xác định công suất hút ẩm để đảm bảo người dùng cảm thấy thoải mái và tránh nấm mốc.
4. Phần mềm tính tải lạnh có tự động sử dụng dữ liệu này không?
Có. Các phần mềm chuyên dụng như Trace700 hay HAP đã tích hợp sẵn cơ sở dữ liệu nhiệt hiện và nhiệt ẩn của người theo tiêu chuẩn ASHRAE. Khi bạn nhập thông tin về số lượng người và loại hoạt động, phần mềm sẽ tự động tính toán tổng tải nhiệt sinh ra từ nguồn này. Tuy nhiên, kỹ sư cần kiểm tra và hiệu chỉnh lại dữ liệu đầu vào cho phù hợp với thực tế.
5. Việc tính tải lạnh kinh nghiệm có đủ chính xác cho mọi dự án không?
Không. Phương pháp tính tải lạnh kinh nghiệm bằng các hệ số tải là công cụ hữu ích cho các giai đoạn thiết kế ý tưởng hoặc kiểm tra chéo. Đối với các công trình có yêu cầu cao về độ chính xác hoặc quy mô lớn, việc sử dụng các phần mềm chuyên dụng là bắt buộc. Phương pháp kinh nghiệm không thể thay thế cho tính toán chi tiết, nhưng là một công cụ giúp tiết kiệm thời gian và định hướng thiết kế ban đầu.
Thiết kế phòng sạch không chỉ là việc tuân thủ các chỉ số kỹ thuật, mà còn là quá trình tích hợp chặt chẽ giữa yêu cầu công nghệ, tiêu chuẩn quốc tế và tính thực tiễn trong thi công, vận hành. Từ việc xác định cấp độ sạch theo tiêu chuẩn ISO 14644, đến tính toán lưu lượng và vận tốc gió, lựa chọn lưới lọc phù hợp, bố trí hệ thống phân phối gió, và kiểm soát chênh áp – tất cả đều cần được thực hiện đồng bộ, chính xác và linh hoạt theo từng đặc thù công trình.
Một phòng sạch đạt chuẩn không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, mà còn giúp tối ưu hóa năng lượng vận hành, đảm bảo chất lượng sản phẩm, kéo dài tuổi thọ thiết bị và quan trọng nhất là bảo vệ sức khỏe con người trong các lĩnh vực như dược phẩm, y tế, công nghệ cao. Đây là lý do tại sao mỗi bước trong thiết kế cần được đội ngũ kỹ sư HVAC và tư vấn dự án cân nhắc kỹ lưỡng, cập nhật liên tục theo tiến bộ công nghệ và quy định pháp lý mới nhất.
Bảo Hưng hy vọng rằng với những thông tin trên, bạn – các kỹ sư, chủ đầu tư và đơn vị thi công – sẽ có được nền tảng vững chắc để triển khai các dự án phòng sạch một cách chuyên nghiệp và hiệu quả.
Nếu bạn vẫn còn thắc mắc hay quan tâm tới dịch vụ thiết kế thi công hệ thống điều hòa, cấp khí tươi thì hãy đặt tư vấn online ngay nhé !
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ PHÁT TRIỂN THƯƠNG MẠI BẢO HƯNG
Hotline: 08.1800.1588
Email: info@baohung.co
Chúng tôi luôn sẵn lòng phục vụ!
