Thường được sử dụng trọng sản xuất hoặc trong nghiên cứu khoa học, phòng sạch là một môi trường được kiểm soát có mức độ các thành phần ô nhiễm như bụi, vi khuẩn, bụi dầu và hơi hóa chất trong không khí duy trì ở mức thấp. Nói một cách chính xác, phòng sạch có một mức độ ô nhiễm được kiểm soát bằng một số lượng rõ ràng các hạt bụi có kích thước nhất định trong một mét khối không khí. Mỗi mét khối không khí trong môi trường bên ngoài của một thành phố thông thường có chứa 35,000,000 hạt bụi có đường kính lớn hơn hoặc bằng 0.5 micron, tương ứng với tiêu chuẩn phòng sạch ISO 9, tiêu chuẩn thấp nhất đối với một phòng sạch.
Tổng quan về Phòng sạch
Phòng sạch được sử dụng hầu hết các ngành công nghiệp mà trong đó các hạt bụi nhỏ có thể gây ảnh hưởng xấu đối với quá trình sản xuất. Chúng đa dạng về kích thước và mức độ phức tạp, và được sử dụng một cách chuyên sâu trong các ngành công nghiệp như sản xuất vật liệu bán dẫn, dược phẩm, công nghệ sinh học, thiết bị y tế và khoa học đời sống, cũng như các quá trình sản xuất khắt khe như hàng không vũ trụ, thiết bị quang học, quân sự và năng lượng.
Phòng sạch là bất kỳ không gian nhất định nào mà bao gồm các yếu tố được cung cấp để làm giảm sự ô nhiễm bởi hạt bụi và kiểm soát các thông số môi trường khác như nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Thành phần chủ chốt của phòng sạch đó là “Bộ Lọc Bụi Không Khí Hiệu Suất Cao” (HEPA) được sử dụng để lọc các hạt bụi có kích thước từ 0.3 micron trở lên. Tất cả không khí được cấp vào phòng sạch đều phải đi qua các bộ lọc HEPA, và trong nhiều trường hợp nơi cần độ sạch nghiêm ngặt, “Bộ lọc bụi cực nhỏ trong không khí” (ULPA) được sử dụng.
Các nhân viên được chon để làm việc trong phòng sạch sẽ trải qua quá trình đào tạo khắt khe về kiểm soát sự ô nhiễm. Họ vào và ra khỏi phòng sạch qua các buồng khóa khí, buồng tắm khí và/hoặc các phòng thay quần áo, và họ phải mặc các trang phục đặc biệt được thiết kế để giữ lại các thành phần ô nhiễm được sản sinh một cách tự nhiên từ da và cơ thể người.
Tùy thuộc vào cấp độ sạch hoặc chức năng của phòng sạch, trang phục của nhân viên có thể chỉ là áo khoác của phòng thí nghiệm và bao trùm đầu hoặc sẽ là trang phục toàn thân có nhiều lớp được trang bị mặt nạ thở đối với phòng sạch có yêu cầu nghiêm ngặt.
Trang phục phòng sạch được dùng để ngăn các thành phần rơi ra từ cơ thể người và gây ô nhiễm môi trường. Trang phục phòng sạch tự bản thân nó không được phép thải ra các hạt bụi hay sợi để ngăn ngừa sự ô nhiễm trong không khí phòng sạch. Dạng ô nhiễm do con người gây ra này có thể làm giảm cấp quá trình sản xuất ví dụ như trong sản xuất chất bán dẫn hoặc dược phẩm và nó có thể gây lây nhiễm chéo giữa các nhân viên y tế và bệnh nhân trong khám chữa bệnh.
Trang phục phòng sạch gồm có ủng, giày, tạp dề, khăn trùm râu, bao trùm đầu, quần yếm, khẩu trang, áo choàng, găng tay, bao trùm tóc, mũ trùm đầu, ống tay áo và bao giày. Loại trang phục phòng sạch được dùng sẽ phản ảnh mức độ tiêu chuẩn của phòng sạch và sản phẩm. Các phòng sạch cấp thấp có thể sẽ chỉ yêu cầu các loại giày đặc biệt có đế mềm để không tạo ra bụi hoặc đất. Tuy nhiên, đế giày không được trơn trượt bởi vì yếu tố an toàn luôn được ưu tiên. Trang phục phòng sạch thường được yêu cầu mỗi khi bước vào phòng sạch. Phòng sạch Cấp 10,000 có thể chỉ cần áo khoác, trùm đầu và ủng. Đối với phòng sạch Cấp 10, quy trình thay trang phục kỹ lưỡng với trang phục toàn thân dùng khóa kéo, ủng, găng tay, và mặt nạ phòng độc sẽ được yêu cầu.
Nguyên lý lưu thông gió phòng sạch
Phòng sạch duy trì một bầu không khí không chứa bụi dạng hạt thông qua việc sử dụng lọc HEPA hoặc ULPA ứng dụng nguyên lý dòng khí chảy tầng hoặc chảy rối. Hệ thống dòng khí chảy tầng, hoặc chảy một chiều, sẽ thổi trực tiếp không khí đã qua bộ lọc theo chiều từ trên xuống dưới một cách liên tục. Hệ thống dòng khí chảy tầng thường được thổi băng qua 100% trần để đảm bảo duy trì dòng chảy một chiều ổn định. Nguyên lý chảy tầng thường được ứng dụng cho các trạm làm việc di động (LF hoods), và được áp dụng cho các phòng sạch tiêu chuẩn ISO-1 đến ISO-4.
Một phòng sạch được thiết kế đúng đắn bao trùm cả hệ thống phân phối không khí, gồm sự cung cấp đầy đủ gió hồi ở cuối dòng không khí. Trong một căn phòng có dòng không khí chảy theo hướng thẳng đứng, người ta sử dụng miệng gió hồi chân tường bao quanh suốt chu vi của phòng. Trong phòng áp dụng hướng gió thổi ngang, hệ thống sẽ yêu cầu hồi gió ở đầu cuối theo. Việc sử dụng miệng gió hồi trần là không thích hợp trong thiết kế phòng sạch.
Cấp độ phòng sạch
Phòng sạch được phân loại theo độ sạch phòng. Trong tiêu chuẩn Liên Bang Hoa Kỳ 209 (A đến D), số lượng hạt có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0.5µm được đo trong một feet khối không khí (ft3), và số lượng hạt này được dùng để phân loại phòng sạch. Thước đo này cũng được áp dụng cho phiên bản gần nhất 209E của tiêu chuẩn Liên Bang. Tiêu chuẩn Liên Bang 209E áp dụng nội địa Hoa Kỳ. Tiêu chuẩn mới hơn được sử dụng là “TC 209” được trích dẫn từ “Tổ chức Tiêu Chuẩn Quốc Tế – International Standards Organization. Cả hai tiêu chuẩn này đều phân loại phòng sạch bằng số lượng hạt bụi đo đạt được trong không khí phòng thí nghiệm. Tiêu chuẩn phòng sạch FS 209E và ISO 14644-1 đều đỏi hỏi việc đo lường và tính toán số lượng hạt để đánh giá cấp độ sạch của một phòng sạch hoặc một không gian sạch. Ở Vương Quốc Anh, tiêu chuẩn BS 5295 được dùng để phân loại phòng sạch. Tiêu chuẩn này gần như được thay thế bằng tiêu chuẩn BS EN ISO 14644-1.
Phòng sạch được phân loại dựa trên số lượng và kích thước hạt cho phép trong một đơn vị thể tích không khí. Các thông số lớn như “cấp 100” hay “cấp 1000” trong tiêu chuẩn FED 209E dùng để chỉ số lượng hạt có kích thước lơn hơn hoặc bằng 0.5 µm trong một ft3 không khí. Tiêu chuẩn này cũng có thể được nội suy, cho nên cũng là khả dĩ nếu chúng ta nói một phòng sạch “cấp 2000”.
Các thông số nhỏ theo tiêu chuẩn ISO 14644-1, được tính theo hàm Logarite cơ số 10 của số lượng hạt có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0.1 µm trong một m3 không khí. Ví dụ, theo tiêu chuẩn ISO 5, số lượng hạt có kích thước lớn hơn hoặc bằng 0.1 µm sẽ là 105 = 100000 hạt/m3.
Cả hai tiêu chuẩn FS 209E và ISO 14644-1 đều giả định mối liên hệ log-log giữa kích thước hạt và mật độ hạt. Vì lí do đó, không có cái gọi là nồng độ hạt bằng không. Không khí trong một phòng thông thường là tương đương cấp 1000000 hoặc ISO 9.
Nguồn: https://www.cleanairtechnology.com/cleanroom-classifications-class.php
Lược dịch: Khánh An