Hệ thống HVAC cho phòng sạch
HVAC thực sự là hệ thống phức tạp. Và quan trọng nhất của một cơ sở phòng sạch. Vì hệ thống HVAC chịu trách nhiệm kiểm soát độ sạch không khí, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất.

Bài viết này nhằm mục đích đơn giản hóa khái niệm thiết kế hệ thống HVAC cho phòng sạch. Mọi người hiểu thêm về cách thiết kế HVAC cho phòng sạch..

Thiết kế HVAC cho phòng sạch là gì?

HVAC là viết tắt của hệ thống duy trì, thông gió và điều hòa nhiệt độ. Nó là một thuật ngữ chung làm cho điều kiện môi trường trong nhà. Cung cấp chất lượng không khí trong nhà (thay đổi không khí mỗi giờ, nhiệt độ và độ ẩm).

Phòng điều hòa thông thường và phòng sạch

Tương tự như hệ thống HVAC tiêu chuẩn. HVAC của một phòng sạch là kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm. Với các mức độ chính xác khác nhau để tạo ra một môi trường thoải mái. Cùng với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm. Phòng sạch HVACs khác biệt với các hệ thống thông thường. Lượng không không khí cấp vào phòng lớn hơn. Nhiều kiểu luồng khí khác nhau. Được sử dụng các bộ lọc hiệu quả cao (Hepa) và có sự chênh lệch áp suất trong không gian phòng sạch.

Phòng sạch với nguồn không khí cấp vào phòng cao hơn rất nhiều. So với phòng thông thường (trên 10 lân trao đổi khí). Nguồn không khí còn được lọc qua các bộ lọc Hepa để duy trì không khí trong phòng luôn sạch.

 

Trong khi đó, một hệ thống HVAC thông thường thường có từ hai đến bốn thay đổi không khí mỗi giờ. Một phòng sạch, nó có thể nằm trong khoảng từ 15 đến 250 hoặc nhiều hơn.

Thiết kế hệ thống HVAC phòng sạch đòi hỏi kiến thức về các quy định, hướng dẫn cấp độ sạch. Luồng không khí di chuyển. Áp suất phòng. Kiểm soát nhiệt độ. Kiểm soát độ ẩm và con người di chuyển các quá trình diễn ra bên trong.

Các ống dẫn gió cũng khác nhau và đòi hỏi kiến thức kỹ thuật. HVAC. Và phải duy trì sự chênh lệch áp suất thích hợp để ngăn không khí rò rỉ từ một khu vực ít sạch hơn đến một khu vực sạch hơn bên trong phòng sạch.

Hệ thống HVAC so với thiết bị HVAC

Mọi người thường nhầm lẫn giữa các hệ thống HVAC và các bộ xử lý không khí HVAC (AHU). Bộ xử lý không khí đơn giản là vỏ bọc trong đó không khí được làm nóng, lọc và làm mát.

1. Thiết bị HVAC: Nó bao gồm cuộn coil làm mát DX (dàn nóng để bên ngoài). Cuộn coil nước lạnh (dàn lạnh), các cụm điện trở hoặc cuộn coil nước nóng dùng duy trì độ ẩm.

1. Hệ thống HVAC, như tên gọi của nó, toàn bộ hệ thống, bao gồm bộ phận xử lý không khí (AHU). Các ống dẫn gió, miệng cấp gió khuếch tán. Bộ lọc không khí HEPA. Và hệ thống điều khiển và giám sát quá trình.

Các bộ xử lý không khí (thường được gọi là HVAC) là một phần của hệ thống HVAC của một phòng sạch.

Chọn / thiết kế hệ thống thích hợp

Thiết kế HVAC được kiểm soát độ sạch theo yêu cầu phân loại phòng theo (ISO 14644-1 Tiêu chuẩn phòng sạch) mà còn bởi nhiệt độ, độ ẩm và chênh lệch áp suất cần thiết. Những điều kiện này được quyết định bởi quá trình làm việc trong phòng sạch. Sự thoải mái của nhân viên làm việc trong phòng.

Lưu lượng không khí cấp vào phòng (m3/h, l/s) - ACH

Câu hỏi đầu tiên khi thiết kế phòng sạch là lượng khí cấp vào phòng là bao nhiêu? Số lần trao đổi trong phòng sạch. Khí cần đáp ứng để duy trì phòng sạch theo tiêu chuẩn ISO nêu trên là bao nhiêu?. Đây là một câu hỏi không dễ để trả lời.

Chắc chắn, số lần không khí thay đổi mỗi giờ (ACH) có thể được tìm thấy trên Internet hoặc tham khảo tại đây.- nhưng, hãy nhớ, đây chỉ là ước tính. Trên thực tế, nhiều dữ liệu phải được tính đến trong tính toán. Kỹ sư HVAC trong phòng sạch để tính toán lưu lượng gió cấp (l/s, m3/h) thích hợp.

Lý do tại sao ACH khó xác định là vì nó phải tính đến các yếu tố sau:

1. Mức độ sạch (số hạt trên một mét khối không khí) phòng sạch phải được giữ trong: thường được xác định bởi lớp phòng sạch (ISO 5-6-7-8, GMP ABC, vv)
2. Số lượng người làm việc trong phòng sạch: 70 đến 80 phần trăm ô nhiễm phòng sạch được tạo ra bởi con người làm việc trong phòng sạch. Càng có nhiều người ở bên trong, càng bẩn hơn. Và cần thay đổi không khí nhiều hơn mỗi giờ.
3. Kích thước của phòng sạch và số phòng bên trong phân xưởng.
4. Thiết bị, đồ đạc và vật tư bên trong phòng sạch vì chúng tạo ra các hạt bụi và ô nhiễm không khí.
5. Sự tăng nhiệt (do con người, thiết bị..v.v).
6. Chuyển động của con người và đưa vật liệu vào và ra khỏi phòng sạch.
7. Áp suất dương sẽ làm cho mất đi một lượng không khí do cần đẩy ra khỏi phòng. Áp suất của khu vực sạch hơn sẽ lớn hơn khu vực ít sạch. Và áp lực của phòng trước lớn hơn vùng đệm.

Thiết kê HVAC cho phòng sạch các yêu cầu Nhiệt độ và độ ẩm

Độ chính xác nhiệt độ và độ ẩm tương đối (RH) (+/-) cũng là một yếu tố chính trong thiết kế HVAC.

Nhiệt được sản xuất bởi cả người dùng và thiết bị phải được bù bằng máy lạnh. Vì vậy, điều quan trọng là phải biết có bao nhiêu người sẽ làm việc trong phòng sạch. Thiết bị tại chỗ và nhiệt nó tạo ra (watt).
Hơn nữa, tùy thuộc vào quá trình diễn ra trong phòng sạch. Đôi khi kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm là rất quan trọng và phải chính xác là ± 0,25 ° C và ± 2%.

Áp suất chênh lệch trong thiết kế hệ thống HVAC phòng sạch

Hầu hết các phòng sạch được duy trì áp suất dương. Trừ các sản phẩm nguy hiểm độc hại. Phải được giữ trong áp suất âm. Việc duy trì áp suất dương trong phòng ngăn chặn việc xâm nhập khí bẩn vào phòng sạch. Hệ thống HVAC tạo ra sự khác biệt về áp suất để giữ cho áp suất duy trì chênh lệch ở giữa các phòng của phòng sạch và bên ngoài phòng sạch.

Sự hiện diện của tủ Hood (tủ phá mẫu) hoặc tủ an toàn sinh học (BSC). Các tủ này lấy không khí trong phòng và thải trực tiếp ra ngoài. Dẫn đến quá trình tuần hoàn không khí trong phòng bị mất đi một lượng nhất định. Điều này làm thay đổi áp suất trong phòng. Do vậy lượng khí thải này cần phải được tính toán bổ sung vào đường cấp khí trong quá trình thiết kế.

Giới hạn về không gian cho việc lắp đặt thiết bị HVAC phòng sạch

Các bộ xử lý không khí (AHU) có thể được thiết kế để đứng. Theo chiều ngang hoặc theo chiều dọc. Nó cũng có thể được bố trí trên sàn nhà cạnh phòng sạch hoặc trên trần của phòng sạch.

Do giới hạn không gian lắp đặt. Một số nhà sản xuất còn chế tạo AHU gồm nhiều Modul riêng lẽ để thuận tiện trong việc vận chuyển và lắp đặt trong các không gian nhỏ hẹp.

Hình trên là một AHU nguyên cụm hoạt động độc lập chỉ cấp điện và nối ống gió vào là hoạt động. Không cần cấp nước lạnh, đi thêm ống gas ra dàn nóng bên ngoài.
AHU này vận hành như 1 PAU. Đây là 1 dạng AHU xử lý 100% gió mới. Với 3 modul lắp rời. AHU này vận hành theo nguyên tắc sau:

1. Gió từ trong phòng sạch được quạt gió hút về (Fan exhaust section) đi qua bộ lọc G4. Gió đi qua bộ trao đổi nhiệt dạng màn giấy (các bộ VAM như đã biết).
2. Gió mới từ bên ngoài được quạt cấp gió (fan supply system) hút vào qua cửa gió, lọc G4. Gió mới tại đây được trao đổi nhiệt với gió thải ra từ phòng sạch. Quá trình trao đổi nhiệt qua vách ngăn giấy (VAM) gió mới giảm nhiệt độ, gió thải từ phòng ở nhiệt độ thấp sẽ tăng lên.
3. Gió mới được làm lạnh một phần qua bộ trao đổi nhiệt sẽ được quạt đưa vào dàn coil làm lạnh (cooling section). Tại dàn lạnh gió được làm lạnh sâu xuống dưới nhiệt độ điểm sương và tách ẩm trong gió mới. Sau quá trình tách ẩm làm lạnh, gió được sưởi lên đạt điều kiện yêu cầu (heating section). Gió sau đó lại được cấp vào phòng sạch. Quá trình tiếp tục tương tự.
4. Dàn heating pump module có 2 nhiệm vụ. Một làm lạnh và tách ẩm cho gió mới. Làm nóng không khí sau khi tách ẩm để đạt điều kiện cấp vào phòng. Dàn heating pump này tương tự như một máy lạnh nguyên khối dạng cửa sổ trước đây ta thường thấy gắn xuyên tường. 1 đầu lạnh quay vào trong. 1 đầu nóng đi ra ngoài. Gió thải từ (Fan exhaust) được đưa qua bộ giải nhiệt 1 phần cho dàn nóng. (một phần năng lượng cửa dàn nóng đã được gió lạnh sau tách ẩm nhận vào).

Bình luận về AHU loại này của người viết

Đây là một cụm AHU rất hiện đại, ứng dụng công nghệ tiết kiệm năng lượng khá tốt. Gần như toàn bộ năng lượng đều được tận dụng toàn bộ qua nguyên cụm AHU này. Với các dạng AHU trước đây (DX-AHU). Dàn lạnh và dàn nóng đi rời. Muốn sấy không khí sau khi tách ẩm (nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ điểm sương). Thường các AHU phải trang bị thêm bộ điện trở bên trong (tiêu tốn thêm 1 phần năng lượng điện). Để làm mát cần dàn nóng có thêm. AHU này sử dụng gió thải trong phòng làm mát luôn. Năng lượng tiêu thu điện gần như hoàn hảo.

Khuyết điểm của AHU này:

Chi phí đầu tư ban đầu khá cao.
Tuổi thọ của hệ thống không cao (thường máy nén chạy Heat Pump khoản 5- 10 năm tối đa là 20 Năm là hết tuổi thọ)
Có hiện tượng xi gas lạnh có lẫn dầu nhớt vào trong không khí cấp vào phòng sạch.
Có nhiều thiết bị đi kèm trong 1 cụm AHU. Chỉ cần 1 bộ phận hư là phải dừng cả hệ thống.
Chi phí vận hành khá cao (cần người có kinh nghiệm).

Một số nhà sản xuất cũng cung cấp khả năng để lắp ráp nó tại Công Trường, khi có những hạn chế về không gian lắp đặt. Để bảo trì dễ dàng hơn, một số HVAC di động thậm chí có sẵn trên thị trường.

Hy vọng bài viết này đã giúp làm rõ vai trò trung tâm của HVAC trong bất kỳ phòng sạch cấp nào. Do đó hệ thống HVAC phải được dự kiến đầu tư ngay từ đầu khi triển khai phòng sạch.

CLEANROOM VIỆT NAM

• Địa chỉ: 290/54 Nơ Trang Long, P12, Q. Bình Thạnh, Tp.HCM
• Chứng nhận ĐKKD số 0314082652 do Sở KHĐT TP. Hồ Chí Minh cấp ngày 26/10/2016
• tuan@cleanroomvietnam.vn
• 0972 040 898