Thiết kế phòng sạch hướng dẫn từ căn bản đến hiểu rỏ

Thiết kế phòng sạch nhiều điều cần tìm hiểu

Thiết kế phòng sạch là gì? Trước khi bắt đầu, xin lưu ý rằng kinh nghiệm chính thiết kế và xây dựng phòng sạch của chúng tôi trải dài hơn ba thập kỷ và trải dài từ các khu vực được kiểm soát môi trường cơ bản trong các cơ sở sản xuất đến phòng thí nghiệm công nghệ nano siêu sạch và phòng cách ly áp suất âm để giúp kiểm soát bệnh truyền nhiễm.Thiết kế phòng sạchBài viết sau đây trình bày tổng quan ngắn gọn về cách phân loại phòng sạch, cũng như một số cân nhắc về thiết kế để tạo phòng sạch của bạn. Để biết thông tin chuyên sâu về các thiết kế liên quan đến phòng sạch dược phẩm, hãy xem lại hướng dẫn thiết kế phòng sạch dược phẩm, sinh học của chúng tôi cũng như các bài viết hữu ích khác trong trung tâm kiến ​​thức về phòng sạch của chúng tôi .

Xem thêm:  Lưu ý khi thiết kế phòng sạch

Phòng sạch là gì?

Trước đây, phòng sạch được định nghĩa là một khu vực khép kín trong một cơ sở sản xuất hoặc nghiên cứu được thiết kế đặc biệt để kiểm soát mức độ ô nhiễm không khí cũng như điều áp, nhiệt độ, độ ẩm và sự tiếp cận của nhân viên để đáp ứng các điều kiện môi trường quan trọng được yêu cầu.

Phòng sạch theo truyền thống được sử dụng bởi nhiều ngành công nghiệp và cơ sở nghiên cứu - bao gồm dược phẩm, công nghệ sinh học, khoa học đời sống, vi điện tử và bao bì thực phẩm - để bảo vệ các sản phẩm hoặc quy trình khỏi bị ô nhiễm.Các chất gây ô nhiễm bao gồm bụi, hơi và vi khuẩn cũng như các hạt do con người tạo ra như vảy da, sợi tóc và quần áo hoặc các vật liệu khác như giấy, bút chì, sơn và chất phủ. Về cơ bản, tất cả các chất gây ô nhiễm cần được kiểm soát để đảm bảo chất lượng sản phẩm, an toàn cho người lao động hoặc tính toàn vẹn của nghiên cứu.

Để chứng nhận rằng phòng sạch được thiết kế đúng cách, một bộ tiêu chuẩn đã được phát triển để phân loại khả năng của một thiết kế phòng sạch cụ thể trong việc giảm thiểu chất gây ô nhiễm. "Phòng sạch" thực sự phải đáp ứng các hướng dẫn về số lượng và kích thước của các hạt trong một thể tích không khí xác định.

Tất nhiên, phòng sạch cũng mang lại lợi ích cho các công ty bằng cách giúp họ giảm thiểu các vấn đề về chất lượng và tăng năng suất sản phẩm ... điều mà ngay cả các nhà sản xuất, phòng thí nghiệm và các nhà quản lý cơ sở khác cũng mong muốn. Những người dùng này thường muốn kiểm soát một môi trường, nhưng không nhất thiết phải tuân thủ các Tiêu chuẩn phân loại phòng sạch cụ thể.

Phân loại phòng sạch

Đối với những công ty cần tuân thủ các tiêu chuẩn phòng sạch cụ thể, họ phải hiểu rằng phòng sạch có thể được xây dựng và vận hành để đáp ứng các phân loại độ sạch khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện môi trường cần thiết để sử dụng. Cơ quan chính để phân loại phòng sạch là Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế hoặc ISO.

Bảng phân loại tiêu chuẩn phòng sạch ISO

ISO 14644 phân loại phòng sạch dựa trên kích thước và số lượng các hạt trong không khí trên một mét khối không khí. Trước khi thực hiện ISO 14644, Tiêu chuẩn Liên bang 209E đặt ra các hướng dẫn ngành về phân loại phòng sạch. Cả hai tiêu chuẩn được hiển thị trong bảng bên phải.

Kích thước và phép đo hạt (Microns)

Trong môi trường phòng sạch, các hạt không khí được đo bằng micromet hoặc micromet. (Một micrômet bằng một phần triệu mét.) Các hạt kích thước micron nhỏ hơn một tế bào sống và chỉ có thể được nhìn thấy bằng những kính hiển vi mạnh nhất.

Hạt phòng sạch kích thước micromet

Để điều này theo quan điểm, một sợi tóc của con người có thể thay đổi chiều rộng từ khoảng 20 đến 180 micron, trong khi kích thước trung bình thường là 50-70 micron (như trong hình vẽ bên phải). Một hạt bụi nhỏ nhìn thấy trong một tia nắng tương đương với khoảng 60 micron. Mắt người thường xuyên không thể nhìn thấy các vật thể có kích thước nhỏ hơn 50 micron. 

Phấn hoa có kích thước xấp xỉ 30-50 micron. Vi khuẩn có kích thước khoảng 2 đến 10 micron. Một mẫu không khí trong nhà điển hình có thể chứa từ 500.000 đến 1 triệu hạt trên một foot khối không khí. Để so sánh, phòng sạch ISO cấp 5 được thiết kế để cho phép không quá 3.520 hạt bằng hoặc lớn hơn 0,5 micron trên một mét khối không khí. Điều này tương đương với phòng sạch Loại 100 theo Tiêu chuẩn Liên bang 209E, cho phép chứa 100 hạt (0,5 micron hoặc lớn hơn) trên mỗi foot khối không khí.

Duy trì một môi trường phòng sạch

Để đạt được các điều kiện môi trường cần thiết, không khí trong phòng sạch sẽ được làm sạch bằng cách sử dụng các bộ lọc không khí có hiệu suất cao (HEPA). Không khí được ép qua các bộ lọc, loại bỏ các hạt nhỏ đến 0,5 micron. Hệ thống lọc phụ thuộc vào mức độ sạch cần thiết. Phòng sạch với dòng khí một chiều Trong thiết kế phòng sạch "dòng đơn hướng", không khí xung quanh được lọc vào phòng sạch và chuyển ra không gian tòa nhà xung quanh.

Thiết kế phòng sạch luồng không khí một lần

Hệ thống cấp gió sạch đơn hướng (laminar Airflow) thường được sử dụng trong môi trường không yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm.

Phòng sạch không khí tuần hoàn

Trong hệ thống không khí "tuần hoàn", các bộ xử lý không khí điều hòa không khí (AHU), được hút qua tường thấp và đi vào khoảng không trần.

Thiết kế phòng sạch dòng khí tuần hoàn

Những thiết kế này thường được sử dụng cho các phòng sạch có yêu cầu về nhiệt độ hoặc độ ẩm và cách ly với môi trường để kiểm soát quá trình tốt hơn.

Định nghĩa mới về phòng sạch

Ngày nay, từ "phòng sạch" về cơ bản đã được mở rộng để xác định bất kỳ khu vực nào mà các biện pháp kiểm soát môi trường được áp dụng. 
Nhiều hoạt động sẽ xây dựng các khu vực "giống như phòng sạch" trong cơ sở của họ về cơ bản làm giảm chất gây ô nhiễm và kiểm soát môi trường, nhưng không nhất thiết phải đáp ứng bất kỳ tiêu chuẩn ISO nào. Do đó, thuật ngữ ngành đang hướng tới việc sử dụng thuật ngữ " Môi trường được kiểm soát " cho các khu vực trong đó chất gây ô nhiễm, nhiệt độ, áp suất, tĩnh, độ ẩm hoặc các yếu tố khác được kiểm soát ngay cả khi không cần tuân thủ tiêu chuẩn phòng sạch.

Tiêu chuẩn thiết kế phòng sạch

Đối với nhiều công ty và tổ chức, việc quyết định phòng sạch lớp học nào họ cần tuân thủ rất dễ dàng - điều này được chỉ định bởi khách hàng, tổ chức chính phủ hoặc cơ quan quản lý khác. Đối với những người khác, sự lựa chọn có thể khó khăn - vì vậy sự hiểu biết về cách phân loại phòng sạch có thể rất hữu ích. Để hỗ trợ việc này, chúng tôi chuyển sang cơ quan chính về phân loại phòng sạch - Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế hoặc ISO. Chúng có các phân loại bao gồm từ phòng sạch ISO 1 siêu sạch đến phòng sạch ISO 9 nhằm cố gắng đạt được không khí trong phòng bình thường trong một môi trường bẩn hơn.
Tiêu chuẩn phòng sạch ISO 14644-1
Lớp hạt tối đa / m 3 FED STD 209E tương đương
≥0,1 µm ≥0,2 µm ≥0,3 µm ≥0,5 µm ≥1 µm ≥5 µm
ISO 1 10 2,37 1,02 0,35 0,083 0,0029
ISO 2 100 23,7 10,2 3.5 0,83 0,029
ISO 3 1.000 237 102 35 8,3 0,29 Phòng sạch Class 1
ISO 4 10.000 2.370 1,020 352 83 2,9 Phòng sạch Class 10
ISO 5 100.000 23.700 10.200 3.520 832 29 Phòng sạch Class100
ISO 6 1,0 × 10 6 237.000 102.000 35.200 8.320 293 Phòng sạch Class 1.000
ISO 7 1,0 × 10 7 2,37 × 10 6 1.020.000 352.000 83.200 2.930 Phòng sạch lớp 10.000
ISO 8 1,0 × 10 8 2,37 × 10 7 1,02 × 10 7 3.520.000 832.000 29.300 Phòng sạch lớp 100.000
ISO 9 1,0 × 10 9 2,37 × 10 8 1,02 × 10 8 35.200.000 8.320.000 293.000 Không khí trong phòng
(µm biểu thị kích thước hạt micromet)

Chọn phân loại phòng sạch

Có rất nhiều yếu tố quyết định liên quan đến việc lựa chọn phân loại phòng sạch và mọi ngành đều có một tiêu chuẩn mặc định để bắt đầu. Ví dụ, trong bao bì thiết bị y tế, phân loại mặc định là phòng sạch ISO 7 (hoặc loại 10.000). Làm thế nào để bạn chọn đúng phòng sạch đáp ứng nhu cầu của bạn? Những yếu tố quyết định nào sẽ quyết định mức độ phòng sạch bạn cần hoặc liệu hoạt động của bạn có phù hợp hơn với môi trường được kiểm soát hay không?

Phòng sạch mà bạn có thể cần sẽ được xác định bởi một số yếu tố khác nhau:

  • Tiêu chuẩn công nghiệp
  • Quy định của Chính phủ
  • Yêu cầu của khách hàng
  • Dễ lau chùi
  • Hạn chế quyền truy cập
  • Hạt
  • Nhiệt độ
  • Độ ẩm
  • Vi sinh vật
Khi tất cả các yếu tố này được xem xét, bạn có thể đưa ra lựa chọn chính xác về phạm vi hoạt động phòng sạch mà bạn nên thực hiện hoặc liệu hoạt động của bạn có phù hợp hơn với môi trường được kiểm soát hay không.

Các mẫu thiết kế luồng không khí cho phòng sạch

Một xem xét thiết kế khác liên quan đến luồng không khí. Để đạt được các điều kiện môi trường cần thiết, không khí trong phòng sạch sẽ được làm sạch bằng cách sử dụng bộ lọc không khí hiệu quả cao (HEPA) có thể được thiết kế để đáp ứng bất kỳ phân loại nào. Tuy nhiên, nếu bạn cũng muốn kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, các thiết kế tuần hoàn thường được chỉ định để kiểm soát chính xác hơn.

THIẾT KẾ ĐƯỜNG CHUYỀN ĐƠN

Trong thiết kế "một lần đi qua", không khí xung quanh được lọc vào phòng sạch và chuyển ra không gian tòa nhà xung quanh. Thiết kế một lần thường được sử dụng trong môi trường không yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm.

THIẾT KẾ KHÔNG KHÍ TUẦN HOÀN

Trong thiết kế không khí "tuần hoàn", các bộ xử lý không khí điều hòa không khí, được hút qua tường thấp và đi vào khoảng không trần. Những thiết kế này thường được sử dụng cho các phòng sạch có yêu cầu về nhiệt độ hoặc độ ẩm và cách ly với môi trường để kiểm soát quá trình tốt hơn.
Mới hơn Cũ hơn

Nếu bài viết hay xin mời tác giả coffee