PHÒNG SẠCH LÀ GÌ

kyodo phong sach

Nếu ai đó từng xem quảng cáo của hãng Intel, thế nào cũng từng thấy cảnh quảng cáo các kỹ sư của Intel mặc bộ đồ kín từ đầu đến chân nhảy múa trong phòng, trông như các phi hành gia nhảy múa trên tàu vũ trụ. Và nếu có một chút yêu thích về kỹ thuật, thế nào bạn cũng tò mò tự hỏi họ mặc bộ quần áo ấy để làm gì, và nếu yêu thích hơn chút nữa, thế nào bạn cũng từng mơ có ngày mặc bộ đồ ấy để làm việc như họ, một công việc thật thú vị? Xin thưa, đó là các bộ quần áo bảo hộ khi làm việc trong phòng sạch (ví dụ như phòng sạch về công nghệ bán dẫn của Intel chẳng hạn), và khi làm việc phải mặc nó cũng chẳng dễ chịu gì đâu. Bạn sẽ hỏi tiếp, thế phòng sạch là gì? Tại sao phải có phòng sạch?

phòng sạch là gì? Phòng sạch Kyodo. Phòng sạch GPM
Phòng sạch là gì?

Phòng sạch là gì?

Phòng sạch, theo tiêu chuẩn ISO 14644-1 được định nghĩa: “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”.

Nguyên văn tiếng Anh: “A room in which the concentration of airborne is controlled, and which is constructed and used in a manner to minimise the introduction, generation and retention of particles inside the room and in which other relevant parameters, e.g. temperature, humidity, and pressure, are controlled as neccessary.”

Nói một cách đơn giản, phòng sạch là một phòng kín mà trong đó, lượng bụi trong không khí, được hạn chế ở mức thấp nhất nhằm tránh gây bẩn cho các quá trình nghiên cứu, chế tạo và sản xuất. Đồng thời, nhiệt độ, áp suất và độ ẩm của không khí cũng được khống chế và điều khiển để có lợi nhất cho các quá trình trên. Ngoài ra, phòng còn được đảm bảo vô trùng, không có các khí độc hại đúng theo nghĩa “sạch” của nó.

Hiện nay đối với việc thiết kế và xây dựng phòng sạch cần lưu ý những vấn đề sau đây: áp suất phòng, nhiễm chéo, độ sạch, nhiệt độ, độ ẩm, số lượng hạt bụi và số lần trao đổi không khí

Áp suất phòng

Vì là phòng sạch nên nhiệm vụ chủ yếu của phòng là ngăn ngừa không cho không khí, hạt bụi, chất nhiễm trùng… xâm nhập vào phòng. Nguyên tắc di chuyển cơ bản nhất của không khí là di chuyển từ nơi có áp suất cao hơn đến nơi có áp suất thấp hơn.
 Để có thể kiểm soát được áp suất phòng cần sử dụng đồng hồ đo áp suất, khi áp phòng vượt quá sẽ tự đồng tràn ra ngoài thông qua cửa gió xì và thường thì những phòng có yêu cầu cao mới gắn miệng gió xì.
Cần phải quan tâm đến cột áp của quạt cũng như chênh lệch giữa lượng gió cấp và hồi trong phòng sạch khi tạo áp trong phòng khi thiết kế.

Nhiễm chéo

Nhiễm chéo là sự nhiễm (đưa vào) không mong muốn các tạp chất có bản chất hóa học hoặc vi sinh vật, hoặc tiểu phân lạ vào trong hoặc lên trên một nguyên liệu ban đầu hoặc thành phẩm trung gian trong quá trình sản xuất, lấy mẫu, đóng gói, bảo quản và vận chuyển.

Độ sạch

Độ sạch của phòng được quyết định bởi hai yếu tố là số lần trao đổi gió hay còn được gọi là bội số tuần hoàn không khí (Air Changes per Hour-ACH) và phin lọc. Thông thường, đối với điều hòa không khí cho cao ốc văn phòng có thể từ 2 tới 10 lần. Nhưng trong phòng sạch thì số lần trao đổi gió lên tới 20 lần, đặc biệt trong phòng sạch cho sản xuất chíp lên tới 100 lần. Tăng số lần trao đổi gió để làm giảm nồng độ hạt bụi, chất ô nhiễm sinh ra trong phòng. Phin lọc có nhiệm vụ là lọc bỏ những hạt bụi của không khí trước khi vào phòng. Thông thường với các phòng trong nhà máy dược thì sử dụng loại lọc hiệu suất cao HEPA (High Efficiency Particle Air). Vị trí bộ lọc có thể gắn ngay tại AHU hoặc từng phòng.

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 100 μm, hạt bụi trong phòng có thể có đường kính từ 0,5 đến 50 μm.

So sánh các kích thước bụi trong phòng sạch
So sánh các kích thước bụi trong phòng sạch

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 0,5 μm trên một thể tích là 1 foot khối (ft3) không khí trong phòng.

Tiêu chuẩn Federal Standard 209 (1963)

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).

Tiêu chuẩn Federal Standard 209 (1963) trong phòng sạch
Bảng Giới hạn bụi trong tiêu chuẩn 209 (1963)

Tiêu chuẩn Federal Standard 209 E (1992)

Tiêu chuẩn này xác định hàm lượng bụi lửng trong không khí theo đơn vị chuẩn (đơn vị thể tích không khí là m3). Sự phân loại phòng sạch được xác định theo thang loga của hàm lượng bụi có đường kính lớn hơn 0,5 μm. Dưới đây là bảng tiêu chuẩn FS 209 E.

Tiêu chuẩn Federal Standard 209 E (1992) trong phòng sạch
Bảng Giới hạn bụi trong tiêu chuẩn 209E (1992)

Tiêu chuẩn ISO 14644 -1

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:

Standard expression classification of air cleanliness iso 14644-1

Trong đó:

Cn là hàm lượng cho phép tối đa (tính bằng số hạt/m3) của bụi lơ 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.

Giới hạn nồng độ cho phép hạt bụi trong phòng sạch ISO 14644-1
Bảng giới hạn nồng độ cho phép (hạt/m3)

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.

Bảo trì bảo dưỡng phòng sạch

Khi phòng sạch được đưa vào sử dụng, sản xuất, trong quá trình sản xuất có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến việc phòng sạch không còn duy trì được độ sạch như ban đầu ví dụ như thiết bị đã trở nên cũ hơn, dụng cụ trong phòng sạch không còn đảm bảo độ sạch nữa.

phong-sach-y-te
Xây dựng phòng sạch hoàn thiện

Lý do cần phải bảo trì bảo dưỡng phòng sạch:

  • Việc bảo dưỡng giúp phục hồi phần nào đó thiết bị để kéo dài thời gian sử dụng lên tối đa.
  • Nếu không bảo dưỡng thì các thiết bị sẽ trở nên xuống cấp và việc này chắc chắn sẽ ảnh hưởng không nhỏ tới các tiêu chuẩn mà phòng sạch yêu cầu.

Mục đích của bảo trì bảo dưỡng phòng sạch và tác dụng của nó:

  • Giúp tối ưu chi phí: Một thiết bị sử dụng trong phòng sạch thường có giá khá cao. Bảo dưỡng giúp kéo dài thời gian sử dụng, tăng thời gian khấu hao sản phẩm giúp tối ưu hóa chi phí vận hành cho phòng sạch.
  • Tiết kiệm thời gian sửa chữa: Việc bảo trì tốt kéo theo một lợi ích khác là khi gặp sự cố ở một thiết bị nào thì việc sửa chữa cũng trở nên dễ dàng hơn, tiết kiệm công sức lẫn thời gian đáng kể.
  • Tăng tuổi thọ phòng sạch: Việc bảo dưỡng định kì giúp kéo dài thời gian sử dụng phòng sạch lên tối đa.

Xem thêm
Các loại phòng sạch theo tiêu chuẩn
Thiết bị lọc không khí cho phòng sạch
Hệ thống xử lý không khí AHU

 

097.261.7767