“Dễ dàng” có thể không phải là từ xuất hiện trong đầu bạn khi thiết kế phòng sạch những môi trường nhạy cảm như vậy. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn không thể tạo ra một thiết kế phòng sạch chắc chắn bằng cách giải quyết các vấn đề theo trình tự hợp lý. Bài viết này đề cập đến từng bước quan trọng, bao gồm các mẹo hữu ích dành riêng cho ứng dụng để điều chỉnh tính toán tải, lập kế hoạch đường dẫn thoát khí và sắp xếp để có đủ không gian phòng cơ khí phù hợp với cấp độ của phòng sạch.
Nhiều quy trình sản xuất cần các điều kiện môi trường rất nghiêm ngặt do phòng sạch cung cấp. Bởi vì phòng sạch có hệ thống cơ khí phức tạp và chi phí xây dựng, vận hành và năng lượng cao nên điều quan trọng là phải thực hiện thiết kế phòng sạch một cách có phương pháp. Bài viết này sẽ trình bày phương pháp từng bước để đánh giá và thiết kế phòng sạch, tính đến dòng người/vật liệu, phân loại độ sạch của không gian, điều áp không gian, luồng không khí cung cấp không gian, thoát khí không gian, cân bằng không khí không gian, các biến cần đánh giá, hệ thống cơ khí lựa chọn, tính toán tải sưởi ấm/làm mát và yêu cầu về không gian hỗ trợ.
Bước 1: Đánh giá bố cục cho luồng người/vật liệu
Điều quan trọng là phải đánh giá con người và dòng nguyên liệu trong phòng sạch. Nhân viên phòng sạch là nguồn ô nhiễm lớn nhất của phòng sạch và tất cả các quy trình quan trọng phải được cách ly khỏi các cửa và lối đi của nhân viên.
Các không gian quan trọng nhất phải có một lối vào duy nhất để ngăn không gian đó trở thành lối đi đến các không gian khác ít quan trọng hơn. Một số quy trình dược phẩm và dược phẩm sinh học dễ bị lây nhiễm chéo từ các quy trình dược phẩm và dược phẩm sinh học khác. Sự lây nhiễm chéo trong quy trình cần phải được đánh giá cẩn thận đối với các tuyến đường vào và ngăn chặn nguyên liệu thô, cách ly quy trình nguyên liệu cũng như các tuyến đường ra và ngăn chặn thành phẩm.
Bước 2: Xác định phân loại cấp độ phòng sạch
Để có thể chọn phân loại phòng sạch, điều quan trọng là phải biết tiêu chuẩn phân loại phòng sạch chính và các yêu cầu về hiệu suất hạt đối với mỗi phân loại độ sạch. Tiêu chuẩn 14644-1 của Viện Khoa học và Công nghệ môi trường IEST cung cấp các phân loại độ sạch khác nhau (1, 10, 100, 1.000, 10.000 và 100.000) và số lượng hạt cho phép ở các kích cỡ hạt khác nhau.
Ví dụ: phòng sạch Cấp 100 được phép chứa tối đa 3.500 hạt/cu ft và 0,1 micron trở lên, 100 hạt/m3 ở kích thước 0,5 micron trở lên và 24 hạt/m3 ở kích thước 1,0 micron trở lên. Bảng này cung cấp mật độ hạt trong không khí cho phép trên mỗi bảng phân loại độ sạch:
Phân loại độ sạch của không gian có tác động đáng kể đến chi phí xây dựng, bảo trì và năng lượng của phòng sạch. Điều quan trọng là phải đánh giá cẩn thận tỷ lệ loại bỏ/nhiễm bẩn ở các phân loại độ sạch khác nhau và các yêu cầu của cơ quan quản lý, chẳng hạn như Cục Quản lý thực phẩm và dược phẩm (FDA). Thông thường, quy trình càng nhạy cảm thì nên sử dụng phân loại độ sạch nghiêm ngặt hơn.
Hãy cẩn thận khi chỉ định phân loại mức độ sạch sẽ cho từng không gian; không được có nhiều hơn hai bậc chênh lệch về độ sạch trong phân loại độ sạch giữa các không gian nối với nhau. Ví dụ: không thể chấp nhận phòng sạch Cấp 100.000 mở vào phòng sạch Cấp 100, nhưng phòng sạch Cấp 100.000 mở vào phòng sạch Cấp 1.000 thì có thể chấp nhận được.
Bước 3: Xác định áp suất không gian
Duy trì áp suất không khí dương, liên quan đến các không gian phân loại độ sạch bẩn hơn liền kề, là điều cần thiết trong việc ngăn chặn các chất gây ô nhiễm xâm nhập vào phòng sạch. Rất khó để duy trì nhất quán mức độ sạch sẽ của một không gian khi nó có áp suất không gian trung tính hoặc âm. Sự chênh lệch áp suất không gian giữa các không gian nên là bao nhiêu? Nhiều nghiên cứu khác nhau đã đánh giá sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm vào phòng sạch so với chênh lệch áp suất không gian giữa phòng sạch và môi trường không được kiểm soát liền kề. Những nghiên cứu này cho thấy chênh lệch áp suất từ 90 Pa đến 150 Pa có hiệu quả trong việc giảm sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm.
Hãy nhớ rằng, chênh lệch áp suất không gian cao hơn sẽ có chi phí năng lượng cao hơn và khó kiểm soát hơn. Ngoài ra, chênh lệch áp suất cao hơn đòi hỏi nhiều lực hơn khi mở và đóng cửa. Chênh lệch áp suất tối đa được khuyến nghị trên một cửa là 0,0036 m3/giờ, cửa 0,9m x 2,1m cần một lực là 50N để mở và đóng. Một bộ phòng sạch có thể cần phải được cấu hình lại để giữ chênh lệch áp suất tĩnh giữa các cửa trong giới hạn chấp nhận được.
Bước 4: Xác định luồng không khí cung cấp
Ví dụ: phòng sạch Cấp 100.000 có phạm vi từ 15 đến 30 lần thay đổi không khí trong mỗi giờ. Tốc độ thay đổi không khí của phòng sạch phải tính đến hoạt động dự kiến trong phòng sạch. Phòng sạch Cấp 100.000 (ISO 8) có tỷ lệ sử dụng thấp, quy trình tạo hạt thấp và áp suất không gian dương so với các không gian sạch bẩn hơn liền kề có thể sử dụng 15 lần, trong khi cùng một phòng sạch có công suất sử dụng cao, lượng người ra vào thường xuyên, tốc độ cao quá trình tạo hạt hoặc áp suất không gian trung tính có thể sẽ cần 30 lần.
Người thiết kế cần đánh giá ứng dụng cụ thể của mình và xác định tốc độ thay đổi không khí sẽ sử dụng. Các biến số khác ảnh hưởng đến luồng không khí cung cấp cho không gian là luồng khí thải của quá trình, không khí xâm nhập qua cửa/lỗ và không khí thoát ra qua cửa/lỗ. IEST đã công bố tỷ lệ thay đổi không khí được khuyến nghị trong Tiêu chuẩn 14644-4.
Phân loại phòng sạch và thay đổi không khí mỗi giờ
Độ sạch của không khí đạt được bằng cách đưa không khí đi qua bộ lọc HEPA. Không khí đi qua bộ lọc HEPA càng thường xuyên thì càng có ít hạt còn sót lại trong không khí trong phòng. Thể tích không khí được lọc trong một giờ chia cho thể tích của căn phòng sẽ cho ra số lần thay đổi không khí mỗi giờ.
Sự thay đổi không khí mỗi giờ được đề xuất ở trên chỉ là một quy tắc thiết kế. Chúng phải được tính toán bởi chuyên gia phòng sạch HVAC, vì nhiều khía cạnh phải được xem xét, chẳng hạn như kích thước của căn phòng, số người trong phòng, thiết bị trong phòng, các quy trình liên quan, mức tăng nhiệt, v.v. .
Bước 5: Xác định lưu lượng lọc không khí trong phòng sạch
Phần lớn các phòng sạch đều chịu áp lực dương, dẫn đến không khí theo kế hoạch thoát vào các không gian liền kề có áp suất tĩnh thấp hơn và thoát khí ngoài kế hoạch qua các ổ cắm điện, thiết bị chiếu sáng, khung cửa sổ, khung cửa, bề mặt tường/sàn, bề mặt tường/trần và lối vào. cửa. Điều quan trọng là phải hiểu các phòng không được bịt kín và có rò rỉ. Một phòng sạch được niêm phong tốt sẽ có tỷ lệ rò rỉ thể tích từ 1% đến 2%. Sự rò rỉ này có tệ không? Không cần thiết.
Đầu tiên, không thể có rò rỉ bằng không. Thứ hai, nếu sử dụng các thiết bị kiểm soát khí cấp, hồi và xả đang hoạt động, cần phải có chênh lệch tối thiểu 10% giữa luồng khí cấp và khí hồi để tách tĩnh các van cấp, hồi và xả khí ra khỏi nhau. Lượng không khí thoát ra qua cửa phụ thuộc vào kích thước cửa, chênh lệch áp suất qua cửa và mức độ kín của cửa (miếng đệm, cửa mở, đóng cửa).
Chúng tôi biết không khí xâm nhập/thoát ra theo kế hoạch sẽ đi từ không gian này sang không gian khác. Việc lọc không có kế hoạch sẽ đi đâu? Không khí thoát ra bên trong không gian đinh tán và thoát ra ngoài. Ví dụ tốc độ lọc không khí qua cửa 0,9 x 2,1m là 323 m3/giờ với áp suất tĩnh chênh lệch là 90 Pa và 459 m3/giờ với áp suất tĩnh chênh lệch là 150 Pa.
Bước 6: Xác định cân bằng không khí trong phòng sạch
Cân bằng không khí trong không gian bao gồm việc bổ sung tất cả luồng không khí vào không gian (cung cấp, xâm nhập) và tất cả luồng không khí rời khỏi không gian (xả, thoát ra, quay trở lại) bằng nhau.
Bây giờ chúng tôi đã xác định được nguồn cung cấp phòng sạch, luồng khí xâm nhập, luồng khí thoát ra, khí thải và luồng khí quay trở lại. Luồng khí hồi lưu không gian cuối cùng sẽ được điều chỉnh trong quá trình khởi động để loại bỏ không khí ngoài kế hoạch.
Bước 7: Đánh giá các tiêu chuẩn còn lại
Các biến khác cần được đánh giá bao gồm:
- Nhiệt độ: Công nhân phòng sạch mặc áo khoác hoặc bộ đồ thỏ bên ngoài quần áo thông thường của họ để giảm khả năng tạo ra hạt và ô nhiễm tiềm ẩn. Vì họ có thêm quần áo nên điều quan trọng là phải duy trì nhiệt độ không gian thấp hơn để tạo sự thoải mái cho người lao động. Nhiệt độ không gian trong khoảng từ 66°F đến 70° sẽ mang lại điều kiện thoải mái.
- Độ ẩm: Do luồng không khí cao trong phòng sạch nên sẽ tạo ra điện tích lớn. Khi trần và tường có điện tích cao và không gian có độ ẩm tương đối thấp, các hạt trong không khí sẽ tự bám vào bề mặt. Khi độ ẩm tương đối của không gian tăng lên, điện tích tĩnh điện sẽ được phóng ra và tất cả các hạt bị giữ lại sẽ được giải phóng trong một khoảng thời gian ngắn, khiến phòng sạch không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật. Có điện tích cao cũng có thể làm hỏng các vật liệu nhạy cảm với phóng tĩnh điện. Điều quan trọng là phải giữ độ ẩm tương đối của không gian đủ cao để giảm sự tích tụ điện tích. RH hoặc 45% +5% được coi là mức độ ẩm tối ưu.
- Độ mịn: Các quy trình rất quan trọng có thể yêu cầu dòng chảy tầng để giảm nguy cơ chất gây ô nhiễm xâm nhập vào luồng không khí giữa bộ lọc HEPA và quy trình. Tiêu chuẩn IEST #IEST-WG-CC006 đưa ra các yêu cầu về độ phân lớp của luồng không khí.
- Phóng tĩnh điện: Ngoài việc làm ẩm không gian, một số quy trình rất nhạy cảm với hư hỏng do phóng tĩnh điện và cần phải lắp đặt sàn dẫn điện nối đất.
- Mức độ tiếng ồn và độ rung: Một số quy trình chính xác rất nhạy cảm với tiếng ồn và độ rung.
Bước 8: Xác định bố cục hệ thống cơ khí
Một số biến số ảnh hưởng đến cách bố trí hệ thống cơ khí của phòng sạch: không gian sẵn có, kinh phí sẵn có, yêu cầu quy trình, phân loại độ sạch, độ tin cậy cần thiết, chi phí năng lượng, quy chuẩn xây dựng và khí hậu địa phương. Không giống như các hệ thống A/C thông thường, hệ thống A/C phòng sạch có lượng không khí cung cấp nhiều hơn mức cần thiết để đáp ứng tải làm mát và sưởi ấm.
Phòng sạch cấp 100.000 (ISO 8) và thấp hơn Cấp 10.000 (ISO 7) có thể để toàn bộ không khí đi qua AHU. Nhìn vào Hình 3, không khí hồi lưu và không khí bên ngoài được trộn, lọc, làm mát, hâm nóng và làm ẩm trước khi được cung cấp cho các bộ lọc HEPA cuối cùng trên trần nhà. Để ngăn chặn sự tuần hoàn của chất gây ô nhiễm trong phòng sạch, không khí hồi lưu được thu hồi bằng các đường hồi lưu có thành thấp. Đối với phòng sạch cấp cao hơn 10.000 (ISO 7) và sạch hơn, luồng không khí quá cao để tất cả không khí đi qua AHU. Nhìn vào Hình 4, một phần nhỏ khí hồi được gửi trở lại AHU để điều hòa. Không khí còn lại được đưa trở lại quạt tuần hoàn.
Các lựa chọn thay thế cho các thiết bị xử lý không khí truyền thống
Bộ lọc quạt, còn được gọi là mô-đun quạt tích hợp, là giải pháp lọc phòng sạch dạng mô-đun với một số ưu điểm so với hệ thống xử lý không khí truyền thống. Chúng được áp dụng ở cả không gian nhỏ và lớn với mức độ sạch sẽ thấp đến ISO Cấp 3. Tỷ lệ thay đổi không khí và yêu cầu về độ sạch xác định số lượng bộ lọc quạt cần thiết. Trần phòng sạch ISO Loại 8 có thể chỉ yêu cầu độ che phủ trần 5-15% trong khi phòng sạch ISO Loại 3 hoặc sạch hơn có thể yêu cầu độ che phủ 60-100%.
Bước 9: Tính toán sưởi ấm/làm mát cho phòng sạch
Khi thực hiện tính toán sưởi ấm/làm mát phòng sạch, hãy cân nhắc những điều sau:
- Sử dụng các điều kiện khí hậu thận trọng nhất (thiết kế sưởi ấm 99,6%, thiết kế làm mát bầu khô/bầu ướt trung bình 0,4% và dữ liệu thiết kế làm mát bầu khô/bầu khô trung bình 0,4%).
- Bao gồm lọc vào tính toán.
- Bao gồm nhiệt đa dạng của máy tạo độ ẩm vào tính toán.
- Bao gồm tải quá trình vào tính toán.
- Bao gồm nhiệt quạt tuần hoàn vào tính toán.
Bước 10: Lựa chọn không gian phòng máy
Phòng sạch đòi hỏi nhiều về cơ khí và điện. Khi việc phân loại độ sạch của phòng sạch trở nên sạch hơn thì cần có nhiều không gian cơ sở hạ tầng cơ khí hơn để cung cấp hỗ trợ đầy đủ cho phòng sạch. Lấy phòng sạch rộng 1.000 m2 làm ví dụ, phòng sạch Loại 100.000 (ISO 8) sẽ cần không gian hỗ trợ từ 250 đến 400 m2, phòng sạch Loại 10.000 (ISO 7) sẽ cần không gian hỗ trợ từ 250 đến 750 m2, phòng sạch Loại 1.000 (ISO 6) sẽ cần không gian hỗ trợ có diện tích từ 500 đến 1.000 m2 và phòng sạch Loại 100 (ISO 5) sẽ cần không gian hỗ trợ có diện tích từ 750 đến 1.500 m2.
Diện tích hình vuông hỗ trợ thực tế sẽ khác nhau tùy thuộc vào luồng không khí và độ phức tạp của AHU (Đơn giản: bộ lọc, cuộn dây sưởi, cuộn dây làm mát và quạt; Phức tạp: bộ giảm âm, quạt hồi lưu, phần không khí cứu trợ, cửa hút gió bên ngoài, phần bộ lọc, phần sưởi ấm, bộ phận làm mát, máy tạo độ ẩm, quạt cung cấp và hệ thống xả) và một số hệ thống hỗ trợ phòng sạch chuyên dụng (ống xả, thiết bị không khí tuần hoàn, nước lạnh, nước nóng, hơi nước và nước DI/RO). Điều quan trọng là phải thông báo sớm diện tích không gian thiết bị cơ khí cần thiết cho kiến trúc sư dự án trong quá trình thiết kế.
Kết luận
Phòng sạch khi được thiết kế và chế tạo hợp lý, chúng là những cỗ máy có hiệu suất cao. Khi được thiết kế và xây dựng kém, chúng hoạt động kém và không đáng tin cậy. Phòng sạch có nhiều cạm bẫy tiềm ẩn và bạn nên giám sát bởi một kỹ sư có nhiều kinh nghiệm về phòng sạch đối với một số dự án phòng sạch đầu tiên của bạn.
Chúng tôi là chuyên gia thiết kế phòng sạch của bạn
Cho dù bạn đang xây dựng một phòng sạch mới, bổ sung thêm phòng sạch hiện có hay cần đồ nội thất, thiết bị hoặc vật tư tiêu hao, các kỹ thuật của chúng tôi đều có thể giúp bạn bắt đầu. Chúng tôi sẽ giúp bạn tìm ra giải pháp hoàn hảo thiết kế phòng sạch cho ứng dụng và ngân sách của bạn.
Chúng tôi cũng có thể giúp bạn bảo trì bảo dưỡng để duy trì phòng sạch của mình trong tương lai. Chúng tôi luôn cập nhật các quy định và tiêu chuẩn thử nghiệm mới nhất để chúng tôi sẽ là nguồn lực của bạn khi nhu cầu thay đổi.
Công ty TNHH Đầu tư và Phát triển LVD
Mail: Cty.lvd@gmail.com
Web: lvdtech.vn – lvd.com
Điện thoại: 0906 842624 (Mr Đông)
