Để đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng cao và tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế, thiết kế phòng sạch trong công nghiệp đã trở thành yêu cầu bắt buộc đối với nhiều doanh nghiệp. Từ lĩnh vực dược phẩm, mỹ phẩm đến sản xuất linh kiện điện tử, phòng sạch đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát bụi bẩn, vi sinh và tạp chất. Một thiết kế phòng sạch chuyên nghiệp không chỉ giúp nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn tạo lợi thế cạnh tranh bền vững cho doanh nghiệp. Đây chính là giải pháp tối ưu để vừa đảm bảo an toàn vừa tăng uy tín thương hiệu trên thị trường.
Các cấp độ sạch và ứng dụng trong công nghiệp
Trong thiết kế phòng sạch, việc phân loại cấp độ sạch là bước quan trọng nhất. Tùy từng lĩnh vực, phòng sạch sẽ được thiết kế theo:
- Tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practice) trong ngành dược.
- ISO 14644-1 (ISO Class 1–9).
- FS 209E của Hoa Kỳ (Class 1 đến Class 100.000).
Ví dụ:
- Dược phẩm vô trùng cần ISO Class 5.
- Bao bì dược phẩm phù hợp với ISO Class 8.
- Sản xuất vi mạch, chất bán dẫn đòi hỏi ISO Class 5.
- Bao bì thực phẩm thường không yêu cầu phân loại chi tiết.
Việc lựa chọn cấp độ sạch phải gắn với ứng dụng thực tế, tránh đầu tư quá mức hoặc thiếu tiêu chuẩn.
Thiết kế hệ thống không khí trong phòng sạch
Một phòng sạch đạt chuẩn quốc tế cần được tính toán chính xác về số lần trao đổi không khí, vận tốc gió, lưu lượng gió và kiểu dòng khí.
Số lần trao đổi không khí (ACH)
Số lần không khí trong phòng được thay mới mỗi giờ quyết định trực tiếp đến độ sạch. Ví dụ:
- ISO 5: 240–360 lần/giờ.
- ISO 7: 30–60 lần/giờ.
- ISO 8: 10–25 lần/giờ.
Vận tốc gió và lưu lượng khí
Vận tốc trung bình trong phòng sạch dao động 0.2–0.5 m/s. Lưu lượng khí được tính bằng công thức Q = ACH x V (V: thể tích phòng).
Kiểu dòng khí
- Dòng khí đơn hướng: thích hợp với khu vực không cần kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm.
- Dòng khí tuần hoàn: tái sử dụng sau khi qua hệ thống xử lý, đảm bảo cả độ sạch lẫn sự ổn định nhiệt ẩm.
Hệ thống lọc và phân phối khí
Để đảm bảo chất lượng không khí, hệ thống phòng sạch cần kết hợp nhiều cấp lọc: lọc thô, lọc túi, HEPA. Vị trí lắp đặt tại AHU, FFU hoặc RFU phải được thiết kế hợp lý để đạt hiệu quả tối đa.
Ngoài ra, việc phân bố miệng gió cấp và gió hồi phải dựa trên phân cấp độ sạch từng khu vực. Một hệ thống lọc tốt vừa tiết kiệm năng lượng vừa đảm bảo tiêu chuẩn quốc tế.
Chênh áp và kiểm soát nhiễm chéo
Một trong những yếu tố quan trọng khi thiết kế phòng sạch trong công nghiệp là duy trì chênh áp suất giữa các khu vực.
- Giữa các cấp sạch: chênh lệch tối thiểu 5 Pa.
- Giữa phòng sạch và môi trường ngoài: 12–14 Pa.
Áp suất dương giúp ngăn chặn bụi bẩn và vi sinh vật xâm nhập. Trong một số quy trình đặc thù (sản xuất dược phẩm độc hại), phòng áp suất âm được sử dụng để ngăn rò rỉ chất nguy hại ra môi trường.
Để hạn chế nhiễm chéo, cần lắp đặt thêm Airlock, Air Shower, Pass Box hỗ trợ kiểm soát dòng người và vật liệu ra vào.
Kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và tĩnh điện
Một môi trường phòng sạch lý tưởng phải duy trì:
- Nhiệt độ: khoảng 21°C (dao động ±2°C).
- Độ ẩm: 30–45% RH.
Độ ẩm ổn định giúp hạn chế tĩnh điện, tránh ảnh hưởng đến thiết bị điện tử và sản phẩm nhạy cảm. Ngoài ra, nhiều dự án yêu cầu lắp đặt sàn chống tĩnh điện và hệ thống tiếp địa.
Tiêu chuẩn thiết kế phòng sạch cần áp dụng
Khi triển khai, các kỹ sư cần tuân thủ:
- ISO 14644-1: tiêu chuẩn quốc tế về phân loại phòng sạch.
- FS 209E: tiêu chuẩn Hoa Kỳ.
- ASHRAE, ASTM, SMACNA: tiêu chuẩn Mỹ về cơ điện và HVAC.
- EN: tiêu chuẩn châu Âu.
- GMP: bắt buộc với ngành dược phẩm.
Sự kết hợp nhiều bộ tiêu chuẩn giúp phòng sạch đạt tính toàn diện, đáp ứng yêu cầu sản xuất toàn cầu.
Các bước cơ bản thiết kế phòng sạch trong công nghiệp
Bước 1: Đánh giá dòng người và vật liệu
Con người là nguồn ô nhiễm lớn nhất, vì vậy cần thiết kế lối đi riêng cho nhân viên và nguyên vật liệu, hạn chế giao nhau.
Bước 2: Phân loại độ sạch
Ví dụ: Class 1000 chỉ cho phép tối đa 35.200 hạt ≥0.5 µm/m³.
Bước 3: Xác định chênh lệch áp suất
Thiết kế áp suất dương phù hợp với từng cấp độ sạch.
Bước 4: Tính toán số lần trao đổi không khí
Mỗi ứng dụng sẽ cần ACH khác nhau, đảm bảo không khí trong phòng luôn đạt độ sạch theo tiêu chuẩn.
Bước 5: Xác định lưu lượng lọc
Giữ tỷ lệ rò rỉ khí trong khoảng 1–2%.
Bước 6: Cân bằng không khí
Phối hợp lưu lượng khí cấp, hồi, thải để duy trì sự ổn định.
Bước 7: Đánh giá các yếu tố khác
Nhiệt độ, độ ẩm, tiếng ồn, độ rung và phóng tĩnh điện phải được kiểm soát chặt chẽ.
Bước 8: Thiết kế hệ thống cơ khí
Hệ thống HVAC trong phòng sạch có lưu lượng khí lớn hơn nhiều so với điều hòa thông thường, cần tính toán kỹ lưỡng.
Bước 9: Thực hiện tính toán tải nhiệt, tải lạnh
Dựa vào số người, thiết bị tỏa nhiệt và khí hậu địa phương.
Giải pháp thi công hệ thống phòng sạch hiện đại
Ngày nay, ngoài hệ thống AHU truyền thống, nhiều doanh nghiệp lựa chọn FFU (Fan Filter Unit), giải pháp mô-đun cho phép lắp đặt linh hoạt, tiết kiệm năng lượng và dễ mở rộng. Với ISO Class 3, FFU có thể phủ kín 60–100% diện tích trần.
Dịch vụ tư vấn thiết kế và thi công hệ thống phòng sạch
Để triển khai thành công, doanh nghiệp cần đơn vị cung cấp dịch vụ tư vấn thiết kế phòng sạch và thi công hệ thống phòng sạch chuyên nghiệp. Một đối tác giàu kinh nghiệm sẽ giúp:
- Tư vấn giải pháp phù hợp với từng lĩnh vực sản xuất.
- Thiết kế bản vẽ chi tiết, tối ưu chi phí và diện tích.
- Triển khai hệ thống HVAC, lọc khí, cơ điện đồng bộ.
- Đảm bảo đạt tiêu chuẩn quốc tế (ISO, GMP).
Công ty TNHH Đầu Tư Xây Dựng và Cơ Điện Thăng Long hiện là một trong những đơn vị uy tín trong lĩnh vực thiết kế và thi công phòng sạch công nghiệp. Với đội ngũ kỹ sư nhiều năm kinh nghiệm, công ty đã thực hiện hàng loạt dự án từ dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm đến điện tử, mang lại giải pháp toàn diện cho khách hàng.
Một dự án thiết kế phòng sạch trong công nghiệp không chỉ dừng lại ở việc xây dựng cơ sở hạ tầng, mà còn là sự kết hợp hài hòa giữa tiêu chuẩn quốc tế, giải pháp cơ điện và nhu cầu sản xuất thực tế. Doanh nghiệp cần cân nhắc kỹ lưỡng về cấp độ sạch, hệ thống không khí, áp suất, nhiệt độ và độ ẩm để đảm bảo hiệu quả vận hành.
Nếu bạn đang tìm kiếm dịch vụ tư vấn thiết kế phòng sạch và thi công hệ thống phòng sạch chuyên nghiệp, hãy liên hệ ngay Công ty TNHH Đầu Tư Xây Dựng và Cơ Điện Thăng Long để được hỗ trợ giải pháp tối ưu, tiết kiệm chi phí và đảm bảo chất lượng đạt chuẩn quốc tế.
