Hệ thống phòng sạch

Công ty TNHH Astronet chuyên tư vấn thiết kế và thi công lắp đặt hệ thống phòng sạch trong các nhà máy sản xuất.

Phòng sạch  là một phòng mà nồng độ của hạt lơ lửng trong không khí bị khống chế và nó được xây dựng và sử dụng trong một kết cấu sao cho sự có mặt, sự sản sinh và duy trì các hạt trong phòng được giảm đến tối thiểu và các yếu tố khác trong phòng như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất đều có thể khống chế và điều khiển".
1.Chọn lọc khí theo cấp độ lọc sạch
 Theo nguyên lý lọc, để lọc phòng sạch ta phải qua 3 cấp độ lọc:
Thứ nhất: Lọc sơ cấp G2, G3, G4 theo tiêu chuẩn EN779 , lọc được những cở hạt lớn hơn 10 micron, loại này ta nên chọn G4  có thể dùng bông lọc bụi G4 
Thứ hai: Lọc thứ cấp theo tiêu chuẩn EN779-F5-F8, lọc được cỡ hạt 0,5micron ta nên chọn loại F8. Đây là những loại túi lọc
Thứ ba: Chọn lọc HEPA & ULPA  
            Class 100.000 (cấp độ D theo GMP) chọn HEPA H13
            Class 10.000 (cấp độ C theo GMP) chọn HEPA cấp độ lọc H14.
            Class 1.000 đến 100 (cấp độ A & B) chọn ULPA cấp độ lọc U15
            Class 1 đến 10 chọn ULPA cấp độ lọc U17.
Chú ý:
Tổng tổn áp qua 3 cấp lọc vào khoảng 800Pa -1000 Pa. chú ý khi chọn cột áp quạt thổi qua lọc.

          

2. Chọn lọc khí theo lưu lượng gió
Ta có công thức tính lưu lương gió sạch cần cho hệ thống
Q=V x AC trong đó
Q: lưu lượng không khí sạch cho hệ thống (m3/h)
A/C: (Air change) số lần thay đổi không khí/giờ
V: (Volume) thể tích phòng sạch
Tại mỗi lọc đều có ghi lưu lượng (công suất) lọc. Như vậy số lượng lọc cần dùng = Q/ lưu lượng lọc.
Ví dụ:
Ta có phòng sạch = W x D x H = 5 x 4 x 2 = 40 m3
Số lần thay đổi theo yêu cầu là 25 lần/giờ
Lưu lượng cần lọc trong 1 giờ là = 40 x 25= 1000m3/h (Lưu lượng lọc cần chọn phải lớn hơn 1000m3/h)
Kích thước theo standard lọc thô và thứ cấp là:
KT: 12” x 24” x độ dày =1700 m3/h
KT: 20” x 24” x độ dày = 2800 m3/h
KT: 24” x 24” x độ dày = 3400m3/h.
Vậy ta chọn 1 sơ cấp G4 kích thước 12 x 24 x 2” và 1 lọc thứ cấp F8 kích thước 12” x 24” x 21”mm.
Chọn nếu cấp độ sạch là Class 100.000 tốc độ gió tại miệng ra yêu cầu 0.5m/s thì ta chọn lọc HEPA, H13 kích thước 610 x 1219 x 66mm , lưu lượng 1205m3/h hoặc hai lọc 610 x 610 x 66 lưu lượng 603m3/h
Trong trường hợp không yêu cầu tốc độ gió thì ta chỉ chọn 1 HEPA 610 x610 x150, H13, lưu lượng 1305m3/h là được.
Các thông số cần chú ý khi chọn lọc HEPA: Lưu lượng lọc = tiết diện x tốc độ gió. Nếu tốc độ gió yêu cầu là 0.45m/s tại miệng lọc thì lưu lượng theo tandard của lọc như sau:
Những kích thước và lưu lượng chuẩn của lọc HEPA
Nếu tốc độ gió là 1m/s và 2.5m/s (áp dụng tại AHU) thì lưu lượng sẽ thay đổi. Tốc độ gió càng lớn thì tổng chi phí cho lọc càng thấp và ngược lại. Tuy nhiên trong thực tế người ta thường chọn tốc độ gió tại miệng cấp khoảng <1m/s. Nếu tốc độ gió cao thì bản thân nó sinh bụi trong phòng và ảnh hường đến cấp độ sạch. Loại yêu cầu tốc độ gió 0.45m/s thì tụt áp ban đầu thông thường <=150Pa. Các loại khác là 250 Pa. Tụt áp ban đầu ảnh hưởng đên tuổi thọ, lưu lượng và giá thành của lọc.

          

3. Phòng sạch tiêu chuẩn
Tiêu chuẩn đầu tiên của phòng sạch là hàm lượng bụi, tức là hàm lượng các hạt bụi lơ lửng trong không khí được khống chế đến mức nào (tất nhiên là bụi bám càng phải làm sạch rồi). Nếu ta so sánh một cách hình tượng, đường kính sợi tóc người vào cỡ 100μm, hạt bụi trong phòng có thể có đường kính từ 0,5 đến 50μm (xem hình ảnh so sánh).


Các tiêu chuẩn về phòng sạch lần đầu tiên được đưa ra vào năm 1963 ở Mỹ, và hiện nay đã trở thành các tiêu chuẩn chung cho thế giới. Đó là các tiêu chuẩn quy định lượng hạt bụi trong một đơn vị thể tích không khí. Người ta chia thành các tầm kích cỡ bụi và loại phòng được xác định bởi số hạt bụi có kích thước lớn hơn 0,5μm trên một thể tích là 1 foot khối (ft3) không khí trong phòng.
a) Tiêu chuẩn Federal Standard 209 (1963) [1]
Tiêu chuẩn này lần đầu tiên được quy định vào năm 1963 (có tên là 209), và sau đó liên tục được cải tiến, hoàn thiện thành các phiên bản 209 A (1966), 290 B (1973)..., cho đến 209 E (1992).


b) Tiêu chuẩn Federal Standard 209 E (1992) [2-3]
Tiêu chuẩn này xác định hàm lượng bụi lửng trong không khí theo đơn vị chuẩn (đơn vị thể tích không khí là m^3). Sự phân loại phòng sạch được xác định theo thang loga của hàm lượng bụi có đường kính lớn hơn 0,5 \mum. Dưới đây là bảng tiêu chuẩn FS 209 E.


c) Tiêu chuẩn ISO 14644-1 [3,4]
Tổ chức Tiêu chuẩn Quốc tế (International Standards Organization - ISO) đã quy định các tiêu chuẩn về phòng sạch tiêu chuẩn quốc tế. Tiêu chuẩn ISO 14644-1 được phát hành năm 1999 có tên "Phân loại độ sạch không khí" (Classification of Air Cleanliness). Các loại phòng sạch được quy định dựa trên biểu thức:
Cn=10N[0,1D]2,08
với:
Cn¬ là hàm lượng cho phép tối đa (tính bằng số hạt/m3) của bụi lửng không khí lớn hơn hoặc bằng kích thước xem xét.
N là chỉ số phân loại ISO, không vượt quá 9 và chỉ số cho phép nhỏ nhất là 0,1
D là đường kính hạt tính theo μm
0,1 ở đây là hằng số với thứ nguyên là μm.
Như vậy, có thể dễ dàng xác định các giới hạn hàm lượng bụi từ công thức trên và dễ dàng phân loại từng cấp phòng sạch (bảng 3).


Cần chú ý rằng, mức độ nhiễm bẩn không khí trong phòng còn phụ thuộc vào các hạt bụi sinh ra trong các hoạt động trong phòng, chứ không chỉ là con số cố định của phòng. Chính vì thế, trong các tiêu chuẩn của phòng, luôn đòi hỏi các hệ thống làm sạch liên hoàn và còn quy định về quy mô phòng và số người, số hoạt động khả dĩ trong phòng sạch.
Ngoài các tiêu chuẩn này, mỗi ngành còn có thể có thêm các đòi hỏi riêng cho mình, ví dụ như làm về công nghiệp vi mạch bán dẫn đòi hỏi khác với ngành y... Ta nhớ là công nghiệp bán dẫn thao tác với các phần tử vật liệu tới cỡ micron, vì thế mà yêu cầu rất khắt khe về hàm lượng bụi nhỏ, trong khi ngành y tế lại đòi hỏi cao về mức độ sạch và điều hòa không khí nhằm chống nhiễm khuẩn...