Trong nhiều dự án, câu hỏi thường được đặt ra rất nhanh: “Phòng sạch ISO 7 cần bao nhiêu ACH?”, “Phòng sạch ISO 8 dùng bao nhiêu lần trao đổi khí là đủ?”, hoặc “Có bảng tiêu chuẩn nào quy định cố định ACH cho từng cấp sạch không?”. Những câu hỏi này không sai, nhưng nếu chỉ tìm một con số cố định để áp dụng cho mọi phòng, thiết kế rất dễ đi chệch khỏi nhu cầu thực tế của sản phẩm.

Bài viết này của VCR sẽ phân tích cách tiếp cận tính toán ACH theo rủi ro sản phẩm, thay vì chỉ dựa vào cấp ISO hoặc kinh nghiệm chung. Nội dung phù hợp với chủ đầu tư, kỹ sư M&E, nhà máy, đơn vị thiết kế và nhà thầu thi công phòng sạch đang cần xác định số lần trao đổi khí phòng sạch, tính lưu lượng gió, lựa chọn AHU, FFU, HEPA box và các thiết bị liên quan.

ACH là gì và công thức tính cơ bản trong phòng sạch

ACH là viết tắt của Air Changes per Hour, nghĩa là số lần trao đổi khí mỗi giờ. Chỉ số này thể hiện số lần thể tích không khí trong một phòng được thay thế hoặc tuần hoàn qua hệ thống cấp khí trong vòng một giờ. Trong phòng sạch, ACH thường được dùng để đánh giá khả năng cung cấp khí sạch, pha loãng hạt bụi, loại bỏ chất ô nhiễm và duy trì cấp sạch mục tiêu.

Xem thêm: Số lần trao đổi gió trong phòng sạch

Công thức cơ bản để tính ACH là:

ACH = Lưu lượng gió cấp vào phòng trong một giờ / Thể tích phòng

Trong đó, lưu lượng gió thường được tính bằng m³/h, nghĩa là mét khối trên giờ. Thể tích phòng được tính bằng chiều dài x chiều rộng x chiều cao, đơn vị là m³.

Ví dụ, một phòng có chiều dài 6m, chiều rộng 5m và chiều cao 3m sẽ có thể tích là 90m³. Nếu hệ thống cấp vào phòng 1.800 m³/h khí sạch, ACH lý thuyết sẽ là 1.800 / 90 = 20 lần mỗi giờ. Điều này có nghĩa là trong một giờ, lượng khí cấp vào tương đương 20 lần thể tích phòng. Tuy nhiên, đây chỉ là cách hiểu theo tính toán cơ bản. Trong thực tế, không phải mọi phân tử không khí trong phòng đều được thay thế đều đặn như phép chia toán học. Dòng khí có thể phân bố không đều, có vùng được quét tốt, có vùng bị tù khí, có vị trí bị dòng khí ngắn mạch từ miệng cấp đến miệng hồi mà không đi qua vùng sản phẩm.

Đây là lý do ACH không thể được xem là chỉ số duy nhất quyết định phòng sạch y tế có đạt tiêu chuẩn hay không. Một phòng có ACH cao nhưng bố trí miệng gió sai, dòng khí không đi qua khu vực thao tác, hồi gió đặt không hợp lý hoặc lọc cuối bị rò rỉ thì vẫn có thể không đạt cấp sạch. Ngược lại, một phòng có ACH không quá cao nhưng dòng khí được tổ chức tốt, nguồn phát sinh hạt thấp, áp suất ổn định và quy trình vận hành kỷ luật có thể đạt hiệu quả kiểm soát tốt hơn.

Trong thiết kế phòng sạch, ACH thường được dùng như điểm khởi đầu để tính lưu lượng gió. Từ ACH mục tiêu, kỹ sư tính ra tổng lưu lượng cần cấp cho phòng. Từ lưu lượng này, mới tiếp tục lựa chọn AHU, FFU, HEPA box, kích thước ống gió, miệng gió, van gió, bộ lọc và phương án cân bằng hệ thống. Nếu ACH được chọn sai ngay từ đầu, toàn bộ chuỗi thiết kế phía sau có thể bị ảnh hưởng.

Một điểm cần lưu ý là ACH trong phòng sạch khác với thông gió thông thường. Với các không gian dân dụng hoặc thương mại, số lần trao đổi khí có thể chủ yếu phục vụ việc cấp gió tươi, loại bỏ mùi, giảm CO₂ và tạo môi trường dễ chịu cho con người. Trong phòng sạch, ACH còn phục vụ mục tiêu kiểm soát hạt bụi, kiểm soát nhiễm và bảo vệ sản phẩm. Vì vậy, không thể lấy cách tư duy thông gió dân dụng để áp dụng trực tiếp cho phòng sạch.

ACH cũng liên quan đến trạng thái vận hành của phòng. At rest là trạng thái nghỉ, khi phòng sạch đã hoàn thiện, hệ thống HVAC đang hoạt động, nhưng chưa có người và hoạt động sản xuất bên trong. Operational là trạng thái vận hành, khi có người, thiết bị, vật tư và thao tác sản xuất trong phòng. Một phòng có thể đạt cấp sạch ở trạng thái nghỉ nhưng không đạt ở trạng thái vận hành nếu ACH không đủ để xử lý nguồn hạt phát sinh thực tế. Vì vậy, khi tính ACH theo rủi ro sản phẩm, cần xem xét điều kiện vận hành thật, không chỉ điều kiện lý tưởng.

Công thức ACH rất đơn giản, nhưng quyết định ACH phù hợp lại không đơn giản. Giá trị này phải được đặt trong tổng thể thiết kế HVAC phòng sạch, bao gồm lọc khí, áp suất, dòng khí, tải nhiệt, tải ẩm, con người, quy trình và yêu cầu chất lượng sản phẩm. Nói cách khác, công thức chỉ giúp tính toán; còn tư duy rủi ro mới giúp chọn đúng mục tiêu.

Vì sao rủi ro sản phẩm phải là cơ sở để xác định ACH?

Trong phòng sạch, không khí không được kiểm soát vì bản thân căn phòng cần sạch, mà vì sản phẩm, quy trình hoặc người sử dụng cần được bảo vệ. Do đó, rủi ro sản phẩm phải là cơ sở quan trọng khi xác định ACH. Nếu sản phẩm không nhạy cảm với hạt bụi, không tiếp xúc trực tiếp với môi trường và không có yêu cầu kiểm soát nhiễm nghiêm ngặt, việc thiết kế ACH quá cao có thể làm tăng chi phí nhưng không mang lại nhiều giá trị. Ngược lại, nếu sản phẩm rất nhạy cảm, chỉ một lượng hạt nhỏ cũng có thể gây lỗi, thì ACH thấp sẽ tạo ra rủi ro chất lượng lớn.

Trong phòng sạch, rủi ro nhiễm có thể đến từ hạt bụi, vi sinh, sợi vải, mảnh vật liệu, hơi hóa chất, tĩnh điện hoặc nhiễm chéo giữa các sản phẩm. Mỗi loại sản phẩm có mức độ nhạy cảm khác nhau với các rủi ro này. Ví dụ, linh kiện điện tử chính xác có thể nhạy với bụi mịn và tĩnh điện. Sản phẩm dược có thể nhạy với vi sinh, nhiễm chéo hoặc bụi hoạt chất. Thiết bị y tế có thể cần kiểm soát bụi và vi sinh để bảo vệ độ sạch trước khi đóng gói hoặc tiệt trùng. Mỹ phẩm và thực phẩm chức năng có thể cần kiểm soát bụi, sợi và nguy cơ nhiễm bẩn trong quá trình đóng gói.

Product exposure hay mức độ sản phẩm tiếp xúc với môi trường, là yếu tố rất quan trọng khi tính ACH. Nếu sản phẩm luôn được đóng kín trong bao bì, không mở ra trong phòng và không tiếp xúc trực tiếp với không khí, rủi ro từ môi trường có thể thấp hơn. Nếu sản phẩm được mở, thao tác trực tiếp, lắp ráp, cân chia, chiết rót, đóng gói sơ cấp hoặc đặt trên bề mặt làm việc trong thời gian dài, rủi ro tăng lên đáng kể. Khi mức độ tiếp xúc tăng, hệ thống HVAC cần có khả năng pha loãng và loại bỏ hạt hiệu quả hơn.

Không phải mọi công đoạn trong nhà máy đều có mức rủi ro giống nhau. Một hành lang sạch, phòng đệm hoặc khu vực lưu trữ có thể không cần ACH cao như khu vực thao tác sản phẩm mở. Một khu vực chuẩn bị vật tư có thể khác với khu vực đóng gói sơ cấp. Một phòng có nhiều người thao tác liên tục sẽ khác với một phòng ít người, thao tác nhẹ và thiết bị kín. Vì vậy, xác định công đoạn trọng yếu giúp tránh thiết kế đồng loạt, vừa lãng phí vừa không tập trung đúng nơi cần kiểm soát.

Nếu chỉ dựa vào cấp ISO để chọn ACH, thiết kế có thể thiếu chính xác. ISO 14644 phân loại độ sạch theo nồng độ hạt, nhưng không nói rằng mọi phòng cùng cấp ISO phải có cùng ACH. Cấp ISO là mục tiêu kết quả; ACH là một trong các công cụ để đạt mục tiêu đó. Để đạt cùng một cấp sạch, một phòng có nguồn phát sinh hạt cao có thể cần ACH lớn hơn phòng có nguồn phát sinh thấp. Một phòng có dòng khí tối ưu có thể cần ít ACH hơn phòng có bố trí kém. Một phòng có quy trình vận hành tốt có thể ổn định hơn phòng nhiều người ra vào không kiểm soát.

Rủi ro sản phẩm cũng giúp xác định mức độ cần thiết của các thiết bị liên quan. Nếu sản phẩm có rủi ro cao, chỉ tăng ACH có thể chưa đủ. Nhà máy có thể cần HEPA box tại điểm cấp gió cuối, FFU cấp khí sạch cục bộ, air shower để kiểm soát bụi trên người, pass box để chuyển vật tư, cửa phòng sạch kín hơn, đồng hồ chênh áp và quy trình thay đồ nghiêm ngặt. Ngược lại, nếu rủi ro thấp, giải pháp có thể đơn giản hơn nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu.
ACH vì vậy không phải chỉ là bài toán cơ điện. Nó là một phần của quản lý rủi ro chất lượng. Khi tính ACH theo rủi ro, kỹ sư không chỉ hỏi “phòng cần bao nhiêu gió?”, mà hỏi “sản phẩm cần được bảo vệ khỏi điều gì, mức độ bảo vệ ra sao và hệ thống khí sạch phải đóng vai trò thế nào?”.

Cách tiếp cận này đặc biệt quan trọng với các dự án cải tạo hoặc nâng cấp. Nhiều nhà máy ban đầu thiết kế theo một cấp sạch nhất định, sau đó thay đổi sản phẩm hoặc tăng yêu cầu khách hàng. Nếu tiếp tục dùng ACH cũ, phòng có thể không đáp ứng rủi ro mới. Nhưng nếu nâng ACH mà không phân tích rủi ro, nhà máy có thể đầu tư quá mức. Vì vậy, rủi ro sản phẩm là điểm cân bằng giữa kỹ thuật, chất lượng và chi phí.

Các yếu tố ảnh hưởng đến ACH ngoài cấp sạch ISO

Cấp sạch ISO là một yếu tố quan trọng khi xác định ACH, nhưng không phải yếu tố duy nhất. Trong thực tế, nhiều phòng cùng ISO 7 hoặc ISO 8 vẫn có nhu cầu ACH khác nhau vì điều kiện vận hành khác nhau. Nếu chỉ nhìn cấp ISO mà bỏ qua rủi ro sản phẩm, người thiết kế có thể chọn một giá trị không phù hợp với thực tế sản xuất.

Tham khảo: Phân loại cấp độ phòng sạch y tế theo ISO

Yếu tố đầu tiên là mật độ người trong phòng. Con người là nguồn phát sinh hạt lớn trong phòng sạch. Mỗi chuyển động, thao tác, bước đi, cử động tay, thay đổi tư thế hoặc va chạm với trang phục đều có thể tạo ra hạt. Personnel load nghĩa là tải người, tức số lượng và mức độ hoạt động của người trong phòng. Một phòng có 2 người thao tác nhẹ khác rất nhiều với một phòng có 10 người làm việc liên tục. Nếu mật độ người cao, ACH cần được xem xét tăng hoặc quy trình vận hành phải được kiểm soát tốt hơn.

Yếu tố thứ hai là thiết bị sản xuất. Process load nghĩa là tải quy trình, bao gồm hoạt động của máy móc, thiết bị, vật liệu và thao tác sản xuất. Một số thiết bị gần như kín và ít phát sinh hạt. Một số thiết bị có chuyển động cơ khí, ma sát, cắt, ép, đóng gói, băng tải hoặc rung động có thể phát sinh hạt liên tục. Nếu thiết bị tỏa nhiệt lớn, HVAC còn phải xử lý tải nhiệt bên cạnh yêu cầu sạch. Khi thiết bị trong phòng thay đổi, giá trị ACH trước đây có thể không còn phù hợp.

Yếu tố thứ ba là mức độ thao tác với sản phẩm. Sản phẩm mở trong thời gian dài cần được bảo vệ tốt hơn sản phẩm chỉ đi qua phòng trong bao bì kín. Nếu công nhân thao tác trực tiếp trên sản phẩm, mở bao bì, lắp ráp, cân chia, đóng gói sơ cấp hoặc kiểm tra bề mặt, hạt bụi trong không khí có cơ hội tiếp xúc với sản phẩm cao hơn. Khi thời gian tiếp xúc tăng, rủi ro cũng tăng.

Yếu tố thứ tư là loại hạt hoặc nguồn nhiễm cần kiểm soát. Particle generation nghĩa là phát sinh hạt. Hạt có thể đến từ con người, vật liệu, bao bì, thiết bị, sàn, tường, trần, xe đẩy hoặc quá trình vệ sinh không đúng. Với một số ngành, vi sinh cũng là mối quan tâm quan trọng. Nếu rủi ro chính là vi sinh, ACH cần được xem xét cùng với nhiệt độ, độ ẩm, vệ sinh, áp suất và quy trình con người. Nếu rủi ro chính là bụi mịn, cần quan tâm nhiều hơn đến lọc cuối, dòng khí và nguồn phát sinh hạt.

Yếu tố thứ năm là tần suất mở cửa và luồng di chuyển. Một phòng có cửa mở liên tục sẽ khó duy trì áp suất và cấp sạch hơn phòng ít ra vào. Nếu người và vật tư đi cùng một lối, nếu hàng hóa đi qua cửa lớn thường xuyên, nếu không có pass box hoặc airlock, lượng hạt xâm nhập có thể tăng. Khi luồng di chuyển chưa được kiểm soát, chỉ tăng ACH có thể không giải quyết triệt để vấn đề.

Yếu tố thứ sáu là áp suất phòng. ACH đủ nhưng áp suất sai vẫn có thể gây nhiễm chéo. Nếu khu vực sạch bị áp thấp hơn khu vực xung quanh, không khí chưa được kiểm soát có thể tràn vào. Nếu khu vực có nguy cơ nhiễm lại bị áp dương không phù hợp, nguồn nhiễm có thể phát tán ra ngoài. Do đó, tính ACH phải đi cùng chiến lược áp suất.

Yếu tố thứ bảy là gió tươi và gió thải. Một số phòng cần nhiều gió tươi để bù khí thải, kiểm soát mùi, hơi hóa chất hoặc yêu cầu an toàn. Gió tươi thường mang theo tải nhiệt và tải ẩm lớn hơn gió hồi, nên làm tăng yêu cầu xử lý của AHU. Nếu gió thải nhiều, cần bù gió phù hợp để duy trì áp suất. Việc tăng ACH mà không tính gió tươi, gió hồi và gió thải có thể làm hệ thống mất cân bằng.

Yếu tố thứ tám là nhiệt độ và độ ẩm. Trong một số ngành, nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm. Khi tăng ACH, lượng gió xử lý tăng, tải lạnh và tải ẩm có thể tăng theo. Nếu AHU không đủ khả năng xử lý, phòng có thể đạt hạt nhưng không đạt nhiệt ẩm. Vì vậy, ACH không nên được tính riêng rẽ với điều kiện môi trường.

Yếu tố cuối cùng là tần suất vệ sinh và độ sạch bề mặt. Một phòng có bề mặt dễ vệ sinh, quy trình vệ sinh tốt, vật liệu ít phát sinh hạt và kỷ luật vận hành cao sẽ có nguồn hạt thấp hơn. Ngược lại, phòng có sàn trầy xước, panel hở, vật liệu khó vệ sinh hoặc dụng cụ vệ sinh không phù hợp có thể phát sinh hạt nhiều. Khi nguồn phát sinh hạt cao, ACH phải gánh nhiều hơn, nhưng giải pháp tốt hơn có thể là xử lý nguồn hạt thay vì chỉ tăng gió.

Những yếu tố này cho thấy ACH là kết quả của nhiều biến số. Một bảng tham khảo có thể hữu ích ở giai đoạn định hướng, nhưng không thể thay thế phân tích rủi ro sản phẩm và điều kiện vận hành. Cleanroom airflow design, nghĩa là thiết kế dòng khí phòng sạch, phải được xem như một phần của chiến lược kiểm soát tổng thể, không chỉ là bài toán chia lưu lượng cho thể tích.

Phân loại rủi ro sản phẩm trước khi tính ACH

Trước khi tính ACH, nhà máy và đơn vị thiết kế cần phân loại rủi ro sản phẩm. Đây là bước giúp chuyển câu hỏi từ “cần bao nhiêu lần trao đổi khí?” sang “sản phẩm này cần được bảo vệ ở mức nào?”. Khi rủi ro được hiểu rõ, giá trị ACH mới có cơ sở kỹ thuật và chất lượng.
Trong bối cảnh phòng sạch, đánh giá rủi ro là quá trình nhận diện các yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ sạch, chất lượng sản phẩm và khả năng kiểm soát nhiễm. Các yếu tố này bao gồm sản phẩm, quy trình, con người, thiết bị, vật liệu, môi trường, dòng khí, áp suất và thao tác vận hành.

Nhóm rủi ro đầu tiên là sản phẩm ít tiếp xúc với môi trường. Đây có thể là sản phẩm đã được đóng kín, vật tư không nhạy cảm, sản phẩm chỉ lưu trữ tạm thời hoặc công đoạn phụ trợ không thao tác trực tiếp trên bề mặt quan trọng. Với nhóm này, ACH có thể được xác định ở mức phù hợp với cấp sạch và thông gió yêu cầu, không nhất thiết phải thiết kế quá cao. Tuy nhiên, vẫn cần đảm bảo áp suất, lọc và vệ sinh đáp ứng mục tiêu chung của nhà máy.

Nhóm thứ hai là sản phẩm tiếp xúc ngắn hạn với môi trường. Đây là các sản phẩm hoặc vật tư chỉ mở trong thời gian ngắn, thao tác không phức tạp và ít phát sinh hạt. Với nhóm này, cần xem xét thời gian tiếp xúc, số người thao tác, loại bao bì, bề mặt sản phẩm và tần suất thao tác. ACH có thể cần cao hơn khu vực lưu trữ, nhưng chưa chắc cần mức quá lớn nếu nguồn hạt được kiểm soát tốt.

Nhóm thứ ba là sản phẩm mở trong quá trình thao tác. Đây là nhóm cần được chú ý nhiều hơn. Khi sản phẩm được mở, đặt trên bàn thao tác, lắp ráp, cân chia, đóng gói sơ cấp hoặc kiểm tra trực tiếp, không khí trong phòng có thể tác động trực tiếp đến sản phẩm. Với nhóm này, ACH cần được xác định dựa trên mức độ thao tác, thời gian sản phẩm mở, số người, nguồn phát sinh hạt và yêu cầu chất lượng. Trong một số trường hợp, ngoài ACH toàn phòng, nhà máy có thể cần bảo vệ cục bộ bằng FFU, tủ thao tác sạch hoặc dòng khí sạch tại vùng sản phẩm.

Nhóm thứ tư là sản phẩm nhạy cảm với bụi mịn. Các sản phẩm điện tử, quang học, linh kiện chính xác, thiết bị y tế, bao bì sạch hoặc sản phẩm yêu cầu bề mặt cao có thể bị ảnh hưởng bởi hạt rất nhỏ. Với nhóm này, chỉ nhìn tổng ACH chưa đủ. Cần chú ý đến hiệu suất lọc HEPA, vị trí cấp khí, mô hình dòng khí, vùng chết, tĩnh điện, vật liệu trong phòng và quy trình vệ sinh. Nếu hạt bụi lắng trên bề mặt sản phẩm gây lỗi, thiết kế dòng khí tại vùng sản phẩm có thể quan trọng ngang hoặc hơn ACH trung bình toàn phòng.

Nhóm thứ năm là sản phẩm nhạy cảm với vi sinh. Trong dược phẩm, thiết bị y tế, mỹ phẩm, thực phẩm chức năng hoặc một số phòng thí nghiệm, vi sinh có thể là rủi ro quan trọng. ACH có vai trò pha loãng và loại bỏ hạt mang vi sinh, nhưng không thể thay thế vệ sinh, khử khuẩn, kiểm soát người, trang phục phòng sạch, độ ẩm và quy trình vận hành. Với nhóm này, việc xác định ACH cần đi cùng chiến lược kiểm soát vi sinh tổng thể, không chỉ kiểm soát hạt không sống.

Nhóm thứ sáu là sản phẩm có nguy cơ nhiễm chéo. Trong nhà máy dược, thực phẩm, mỹ phẩm hoặc hóa chất, nhiễm chéo có thể là rủi ro lớn. Với nhóm này, ACH cần được tính cùng gió thải, áp suất, hướng dòng khí và phân khu. Đôi khi tăng ACH hồi gió không phải là giải pháp nếu cần thải bỏ tác nhân ô nhiễm ra ngoài. Hệ thống có thể cần áp suất âm, hút cục bộ hoặc phân tách khu vực rõ ràng.

Nhóm thứ bảy là sản phẩm yêu cầu độ chính xác hoặc bề mặt cao. Những sản phẩm này không chỉ cần phòng sạch về hạt mà còn cần môi trường ổn định. Bụi, độ ẩm, tĩnh điện hoặc dòng khí không phù hợp đều có thể gây lỗi. Với nhóm này, ACH cần được thiết kế để hỗ trợ môi trường ổn định, đồng thời tránh tạo dòng khí quá mạnh gây nhiễu thao tác hoặc phát tán hạt từ bề mặt.

Sau khi phân loại rủi ro, nhà máy có thể xác định mức độ kiểm soát cần thiết cho từng khu vực. Không nên áp một ACH giống nhau cho toàn bộ nhà máy nếu các phòng có rủi ro khác nhau. Khu vực sản phẩm mở cần khác khu vực hành lang. Phòng cân chia cần khác kho tạm. Phòng đóng gói sơ cấp cần khác phòng thay đồ. Cách tiếp cận theo rủi ro giúp tối ưu cả kỹ thuật lẫn chi phí.

Trong giai đoạn này, Thiết bị phòng sạch VCR có thể hỗ trợ nhà thầu thi công phòng sạch bằng cách tư vấn lựa chọn nhóm thiết bị phù hợp sau khi rủi ro và lưu lượng mục tiêu đã được xác định. Nếu khu vực cần tăng khí sạch cục bộ, FFU có thể là lựa chọn cần cân nhắc. Nếu hệ thống AHU đủ năng lực và cần cấp khí qua trần, HEPA box có thể phù hợp. Nếu cần kiểm soát ra vào, air shower, pass box và cửa phòng sạch cần được xem xét cùng quy trình vận hành. Điều quan trọng là thiết bị phải phục vụ đúng rủi ro, không chọn theo thói quen.

Tham khảo: Xu hướng phòng sạch y tế trong 5 năm tới

Cách tính lưu lượng gió từ ACH và liên hệ với AHU, FFU, HEPA box

Sau khi xác định ACH mục tiêu, bước tiếp theo là chuyển ACH thành lưu lượng gió cần cấp. Công thức cơ bản là:

Lưu lượng gió = ACH x Thể tích phòng

Nếu ACH có đơn vị lần/giờ và thể tích phòng có đơn vị m³, lưu lượng gió sẽ có đơn vị m³/h. Đây là cơ sở để lựa chọn thiết bị cấp khí sạch, kích thước ống gió, số lượng miệng gió, FFU hoặc HEPA box.

Ví dụ, một phòng sạch có kích thước 8 m x 6 m x 3 m, thể tích là 144 m³. Nếu sau khi đánh giá rủi ro sản phẩm, thiết kế chọn ACH mục tiêu là 30 lần/giờ, lưu lượng gió cần cấp sẽ là 30 x 144 = 4.320 m³/h. Tuy nhiên, con số 4.320 m³/h mới là tổng lưu lượng cần thiết về mặt lý thuyết. Thiết kế còn phải trả lời các câu hỏi tiếp theo: lưu lượng này được cấp qua bao nhiêu điểm? Lọc cuối đặt ở đâu? Dòng khí đi như thế nào? Hồi gió ở vị trí nào? AHU có đủ cột áp không? FFU hoặc HEPA box có phù hợp với trần và không gian bảo trì không?

AHU hay Air Handling Unit có nhiệm vụ xử lý và cấp không khí cho phòng hoặc nhóm phòng. Trong phòng sạch, AHU có thể xử lý nhiệt độ, độ ẩm, lọc sơ cấp, lọc trung gian, gió tươi, gió hồi và cấp gió vào hệ thống ống gió. Khi tính lưu lượng từ ACH, kỹ sư cần kiểm tra AHU có đáp ứng tổng lưu lượng cần cấp hay không. Ngoài lưu lượng, AHU còn phải đủ cột áp để thắng trở lực của lọc, coil, ống gió, damper, miệng gió và lọc cuối.

FFU thường được lắp trên trần phòng sạch, tích hợp quạt và bộ lọc HEPA hoặc ULPA. Thiết bị này có thể phù hợp khi cần tăng khí sạch cục bộ, cải tạo phòng sạch, hoặc khi muốn phân phối khí sạch linh hoạt theo module. Khi tính lưu lượng từ ACH, có thể chia tổng lưu lượng cần cấp cho lưu lượng mỗi FFU để ước tính số lượng cần dùng. Tuy nhiên, không nên chỉ chia toán học. Cần xem xét vị trí lắp đặt, vùng cần bảo vệ, độ ồn, khả năng bảo trì, nguồn điện, chiều cao trần và dòng khí tổng thể.

HEPA box thường được dùng khi AHU cấp khí qua ống gió và lọc cuối được đặt ngay trước khi không khí vào phòng. Khi tính lưu lượng, mỗi HEPA box cần được chọn theo lưu lượng phù hợp để không vượt quá vận tốc khuyến nghị qua lọc, tránh tăng trở lực, tăng ồn hoặc giảm hiệu quả phân phối khí. Nếu dùng quá ít HEPA box, vận tốc gió có thể cao và phân bố không đều. Nếu dùng quá nhiều, chi phí đầu tư và bảo trì tăng lên.

Một điểm quan trọng là lưu lượng tổng không bảo đảm lưu lượng từng điểm đúng. Sau lắp đặt, nếu hệ thống không được cân bằng, có miệng gió thừa gió, có miệng gió thiếu gió, phòng vẫn khó đạt hiệu quả. Airflow balancing hay cân bằng lưu lượng gió, là quá trình đo, điều chỉnh damper, quạt, miệng gió hoặc FFU để lưu lượng thực tế đạt gần giá trị thiết kế. Trong phòng sạch, cân bằng gió còn liên quan đến áp suất giữa các phòng.

Cần phân biệt giữa lưu lượng thiết kế và lưu lượng thực tế. Lưu lượng thiết kế là con số được tính toán trên bản vẽ. Lưu lượng thực tế là giá trị đo được sau thi công, khi hệ thống chạy trong điều kiện thật. Sự khác nhau có thể đến từ tổn thất áp suất lớn hơn dự kiến, lọc bẩn, quạt không đạt, ống gió rò rỉ, damper chưa chỉnh, HEPA box lắp sai hoặc FFU vận hành không đồng đều. Vì vậy, sau thi công cần đo lưu lượng, tính lại ACH thực tế và điều chỉnh nếu cần.

Lưu lượng gió cũng không nên được tính tách rời với tải lạnh và tải ẩm. Khi ACH tăng, lượng không khí cần xử lý tăng. AHU có thể phải xử lý nhiều nhiệt và ẩm hơn. Nếu chỉ tăng lưu lượng mà không kiểm tra coil lạnh, hệ thống nước lạnh, dàn nóng, khả năng tách ẩm hoặc gia nhiệt lại, phòng có thể đạt lưu lượng nhưng không giữ được nhiệt độ, độ ẩm. Trong một số ngành, điều này có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm.

Trong dự án thực tế, Thiết bị phòng sạch VCR thường hỗ trợ các nhà thầu thi công phòng sạch lựa chọn thiết bị theo lưu lượng tính toán và điều kiện lắp đặt. Với AHU, cần xem xét lưu lượng, cột áp, cấp lọc, vật liệu và khả năng bảo trì. Với FFU, cần xem xét lưu lượng mỗi module, cấp lọc, độ ồn, kích thước và vị trí lắp. Với HEPA box, cần chọn đúng lưu lượng, kích thước, kiểu miệng gió và khả năng kiểm tra thay lọc. Thiết bị không nên được chọn rời rạc, mà phải đi theo phương án ACH, dòng khí và cấp sạch tổng thể.

ACH cao có luôn tốt hơn không? Rủi ro của việc thiết kế quá mức

Trong suy nghĩ thông thường, nhiều người cho rằng ACH càng cao thì phòng càng sạch. Điều này chỉ đúng một phần. Tăng ACH có thể giúp pha loãng và loại bỏ hạt nhanh hơn nếu dòng khí, lọc, áp suất và vận hành đều đúng. Nhưng ACH cao không tự động bảo đảm phòng sạch hơn. Trong một số trường hợp, thiết kế ACH quá cao còn tạo ra chi phí lớn và vấn đề vận hành không cần thiết.

Overdesign nghĩa là thiết kế quá mức. Trong phòng sạch, thiết kế quá mức có thể xảy ra khi chọn ACH cao hơn nhiều so với nhu cầu rủi ro sản phẩm. Hệ quả đầu tiên là tăng tiêu thụ năng lượng. Lưu lượng gió càng lớn, quạt càng tiêu thụ điện nhiều. Nếu gió cần được làm lạnh, tách ẩm, gia nhiệt hoặc lọc qua nhiều cấp, chi phí vận hành càng tăng. Với phòng sạch chạy liên tục, phần chi phí này có thể rất lớn trong suốt vòng đời dự án.

Hệ quả thứ hai là tăng chi phí đầu tư thiết bị. ACH cao thường kéo theo AHU lớn hơn, quạt mạnh hơn, ống gió lớn hơn, nhiều FFU hoặc HEPA box hơn, nhiều lọc hơn và hệ thống điện điều khiển phức tạp hơn. Nếu mức ACH này không thật sự cần thiết cho rủi ro sản phẩm, nhà máy đang đầu tư vào công suất dư thừa. Công suất dư thừa không chỉ tốn tiền lúc mua, mà còn tốn tiền khi vận hành, bảo trì và thay thế.

Hệ quả thứ ba là độ ồn. Lưu lượng gió lớn hơn có thể làm tăng tiếng ồn từ quạt, miệng gió, FFU, damper và ống gió. Trong môi trường sản xuất cần người thao tác liên tục, độ ồn cao ảnh hưởng đến sự tập trung, giao tiếp và điều kiện làm việc. Nếu phải giảm ồn sau khi thi công, chi phí xử lý có thể tăng thêm.

Hệ quả thứ tư là khó cân bằng áp suất. Khi lưu lượng gió lớn, chỉ cần sai lệch nhỏ giữa gió cấp, gió hồi và gió thải cũng có thể làm áp suất dao động. Phòng sạch cần áp suất ổn định để kiểm soát hướng không khí. Nếu thiết kế quá mức nhưng không kiểm soát tốt, phòng có thể gặp tình trạng cửa khó mở, áp suất vượt giới hạn, tiếng rít qua khe cửa hoặc mất cân bằng giữa các khu vực.

Hệ quả thứ năm là rủi ro dòng khí không mong muốn. ACH cao nhưng bố trí cấp hồi gió không đúng có thể tạo dòng khí mạnh, vùng xoáy, vùng chết hoặc dòng khí cuốn hạt từ sàn, người hoặc thiết bị lên vùng sản phẩm. Trong phòng sạch, không phải chỉ cần nhiều gió, mà cần gió đi đúng hướng. Nếu dòng khí làm phát tán hạt thay vì cuốn hạt ra khỏi vùng nguy cơ, ACH cao có thể phản tác dụng.

Hệ quả thứ sáu là tăng chi phí lọc. Lưu lượng cao hơn đồng nghĩa với lượng không khí qua lọc nhiều hơn. Lọc có thể nhanh bẩn hơn nếu hệ thống lọc sơ cấp và trung gian không tốt. Khi trở lực lọc tăng, lưu lượng giảm hoặc quạt phải làm việc nhiều hơn. Chi phí thay lọc, kiểm tra, bảo trì và dừng máy có thể tăng theo.

Vì vậy, ACH cao chỉ có ý nghĩa khi nó phục vụ đúng mục tiêu kiểm soát rủi ro. Một thiết kế tốt không hỏi “làm sao để ACH cao nhất?”, mà hỏi “ACH bao nhiêu là đủ để kiểm soát rủi ro sản phẩm trong điều kiện vận hành thực tế?”. Tối ưu ACH là tìm điểm cân bằng giữa chất lượng, an toàn, năng lượng, chi phí đầu tư và khả năng bảo trì.

Điều này không có nghĩa là nên chọn ACH thấp. Chọn thấp hơn nhu cầu sẽ gây rủi ro lớn. Vấn đề là phải chọn có cơ sở. Nếu sản phẩm mở, nhiều người thao tác, thiết bị phát sinh hạt và yêu cầu cấp sạch cao, ACH phải đủ cao. Nếu khu vực phụ trợ, ít người, sản phẩm đóng kín và rủi ro thấp, có thể không cần thiết kế quá cao. Sự khác biệt nằm ở phân tích rủi ro, không nằm ở cảm giác an toàn.

Xem thêm: Các khu vực bắt buộc phải sử dụng phòng sạch y tế theo tiêu chuẩn

Mối quan hệ giữa ACH, áp suất, dòng khí và kiểm soát nhiễm

ACH là một chỉ số quan trọng, nhưng không thể tách rời áp suất, dòng khí và kiểm soát nhiễm. Một phòng có ACH đủ nhưng áp suất sai vẫn có thể bị không khí bẩn xâm nhập. Một phòng có lưu lượng lớn nhưng dòng khí đi sai hướng vẫn có thể không bảo vệ được sản phẩm. Một phòng có lọc tốt nhưng con người và vật tư di chuyển không kiểm soát vẫn có thể phát sinh hạt vượt khả năng xử lý của hệ thống.

Trong phòng sạch, chênh áp giúp kiểm soát hướng di chuyển của không khí giữa các khu vực. Khu vực sạch hơn thường được duy trì áp suất dương so với khu vực ít sạch hơn để ngăn bụi bên ngoài xâm nhập. Trong một số trường hợp có nguy cơ phát tán chất ô nhiễm, khu vực có thể cần áp suất âm để giữ tác nhân bên trong. Nếu chỉ tính ACH mà không thiết kế áp suất, phòng sạch có thể không đạt mục tiêu kiểm soát nhiễm.

Airflow pattern hay mô hình dòng khí là cách không khí di chuyển trong phòng từ điểm cấp đến điểm hồi hoặc điểm thải. Dòng khí cần được tổ chức để đi qua vùng cần bảo vệ, cuốn hạt ra khỏi khu vực sản phẩm và tránh đưa hạt từ nguồn bẩn đến vùng sạch. Nếu miệng cấp và miệng hồi bố trí không hợp lý, không khí có thể đi đường ngắn, tạo vùng chết hoặc gây xoáy. Khi đó, ACH trung bình trên giấy có thể đạt nhưng chất lượng không khí tại vùng thao tác vẫn không ổn định.

Contamination control hay kiểm soát nhiễm là mục tiêu tổng thể của phòng sạch. Kiểm soát nhiễm không chỉ dựa vào ACH mà dựa vào sự kết hợp của thiết kế phòng, HVAC, lọc khí, áp suất, vật liệu, vệ sinh, quy trình con người và thiết bị phụ trợ. ACH đóng vai trò pha loãng và loại bỏ hạt, nhưng nó không thể thay thế các yếu tố khác.

Ví dụ, nếu phòng có sản phẩm mở nhưng cửa ra vào mở thường xuyên, không có phòng đệm hoặc pass box, hạt từ bên ngoài có thể xâm nhập liên tục. Dù ACH cao, hệ thống vẫn phải xử lý nguồn nhiễm liên tục và có thể không ổn định. Nếu phòng có áp suất dương nhưng cửa không kín, áp suất có thể dao động. Nếu người vận hành không mặc trang phục phòng sạch đúng cách, nguồn hạt từ con người có thể vượt dự kiến. Nếu vật tư đưa vào không được làm sạch, bụi từ bao bì có thể làm tăng hạt trong phòng.

Pass box, Air shower, Airlock không làm thay nhiệm vụ của HVAC, nhưng giúp giảm tải rủi ro cho HVAC. Khi nguồn hạt xâm nhập giảm, ACH có thể phát huy hiệu quả tốt hơn.
Cửa phòng sạch cũng có vai trò quan trọng. Cửa không kín, đóng không hết, gioăng hở hoặc mở quá lâu đều ảnh hưởng đến áp suất và dòng khí. Trong những khu vực cần kiểm soát nghiêm ngặt, cửa có thể cần khóa liên động.

ACH cũng cần được xem xét cùng hồi gió và gió thải. Nếu phòng cần thải khí do mùi, hóa chất, bụi hoạt chất hoặc vi sinh, phần gió thải phải được bù bằng gió cấp phù hợp. Nếu hồi gió không đúng, tác nhân ô nhiễm có thể tuần hoàn lại hệ thống. Nếu thải quá nhiều mà cấp không đủ, áp suất có thể thay đổi. Vì vậy, trong một số quy trình có nguy cơ cao, chiến lược gió thải quan trọng không kém ACH.

Điểm quan trọng là ACH chỉ nói lên “bao nhiêu gió”, còn áp suất và dòng khí trả lời “gió đi đâu” và “gió bảo vệ khu vực nào”. Một thiết kế phòng sạch tốt phải kết hợp cả ba. Nếu thiếu một trong ba yếu tố này, hệ thống có thể đạt một thông số nhưng không đạt mục tiêu kiểm soát nhiễm tổng thể.

Sai lầm phổ biến khi tính ACH cho phòng sạch

Sai lầm phổ biến nhất là lấy một con số ACH từ bảng tham khảo rồi áp dụng cho mọi phòng. Bảng tham khảo có thể hữu ích ở giai đoạn định hướng, nhưng không thể thay thế phân tích rủi ro sản phẩm. Mỗi phòng có sản phẩm, quy trình, số người, thiết bị, nguồn hạt và yêu cầu vận hành khác nhau. Nếu dùng một giá trị chung cho tất cả, có phòng sẽ thiếu, có phòng sẽ thừa.

Sai lầm thứ hai là chỉ dựa vào cấp ISO. Nhiều người hỏi ISO 7 bao nhiêu ACH, ISO 8 bao nhiêu ACH, rồi xem đó là câu trả lời cuối cùng. Thực tế, ISO là mục tiêu độ sạch, còn ACH là một trong các phương tiện để đạt mục tiêu. Hai phòng cùng ISO 7 vẫn có thể khác nhau về ACH nếu một phòng là khu vực thao tác sản phẩm mở, còn phòng kia chỉ là hành lang sạch. Nếu chỉ nhìn ISO mà bỏ qua rủi ro sản phẩm, thiết kế khó tối ưu.

Sai lầm thứ ba là không tính tải người. Con người phát sinh hạt liên tục, đặc biệt khi di chuyển và thao tác. Nếu thiết kế giả định ít người nhưng vận hành thực tế lại nhiều người, hạt phát sinh có thể vượt khả năng pha loãng của hệ thống. Khi đó, ACH thiết kế có thể đúng trên giấy nhưng không đủ trong thực tế.

Sai lầm thứ tư là không tính thiết bị và quy trình. Máy móc, vật liệu, bao bì, băng tải, thao tác cắt, đóng gói, cân chia hoặc lắp ráp đều có thể phát sinh hạt. Một phòng cùng diện tích nhưng thiết bị khác nhau sẽ cần cách tính khác nhau. Nếu bỏ qua process load, hệ thống có thể thiếu lưu lượng ở trạng thái vận hành.

Sai lầm thứ năm là nhầm giữa lưu lượng thiết kế và lưu lượng đo được. Trên bản vẽ, hệ thống có thể được tính đủ ACH. Nhưng sau thi công, lưu lượng thực tế có thể thấp hơn do quạt không đủ cột áp, lọc bẩn, ống gió rò rỉ, damper chưa chỉnh, HEPA box trở lực cao hoặc FFU không chạy đúng tốc độ. Vì vậy, không thể chỉ dựa vào tính toán ban đầu. Cần đo lưu lượng sau lắp đặt và tính lại ACH thực tế.

Sai lầm thứ sáu là không tính độ bẩn của lọc theo thời gian. Khi lọc mới, lưu lượng có thể đạt. Sau một thời gian vận hành, lọc bám bụi, trở lực tăng, lưu lượng giảm. Nếu thiết kế không có dự phòng hợp lý hoặc không theo dõi chênh áp lọc, phòng có thể dần mất cấp sạch. Vì vậy, ACH cần được xem xét trong vòng đời vận hành, không chỉ tại thời điểm nghiệm thu.

Sai lầm thứ bảy là bỏ qua tổn thất áp suất. Tăng ACH đồng nghĩa tăng lưu lượng. Lưu lượng tăng kéo theo tổn thất áp suất trong ống gió, lọc, damper, miệng gió và thiết bị. Nếu quạt không đủ cột áp, hệ thống không thể đạt lưu lượng mong muốn. Trong cải tạo phòng sạch, đây là lỗi rất thường gặp: bổ sung HEPA hoặc FFU nhưng không kiểm tra khả năng của hệ thống hiện tại.

Sai lầm thứ tám là không cân chỉnh sau thi công. Nếu không có bước này, lưu lượng giữa các phòng và các điểm cấp gió có thể sai lệch lớn. Một phòng có thể dư gió, phòng khác thiếu gió. Áp suất có thể không đúng. Kết quả là hệ thống không đạt như thiết kế.

Sai lầm thứ chín là không thẩm định sau khi hoàn thiện. Với phòng sạch, thẩm định có thể bao gồm đo hạt, đo lưu lượng, đo ACH, đo áp suất, đo nhiệt độ, độ ẩm và kiểm tra các thông số liên quan. Nếu không đo kiểm, nhà máy không biết hệ thống có thật sự đạt mục tiêu hay không.

Sai lầm cuối cùng là xem ACH như giải pháp duy nhất. Nếu phòng không đạt sạch, không phải lúc nào tăng ACH cũng là cách tốt nhất. Có thể vấn đề nằm ở rò rỉ, cửa không kín, vệ sinh kém, người ra vào quá nhiều, vật tư bẩn, dòng khí sai hoặc lọc lắp không kín. Nếu không tìm nguyên nhân gốc, tăng ACH có thể làm tăng chi phí nhưng hiệu quả hạn chế.

Những sai lầm này cho thấy tính ACH cần đi cùng tư duy hệ thống. Một con số đúng phải được kiểm chứng bằng thiết kế, thi công, cân chỉnh, đo kiểm và vận hành thực tế.

Quy trình đề xuất để xác định ACH theo rủi ro sản phẩm

Để xác định ACH theo rủi ro sản phẩm, nên bắt đầu từ mục tiêu chất lượng thay vì bắt đầu từ thiết bị. Bước đầu tiên là xác định cấp sạch mục tiêu. Nhà máy cần biết khu vực cần đạt ISO mấy, theo tiêu chuẩn nào, trong trạng thái nghỉ hay trạng thái vận hành, và giới hạn hạt nào cần kiểm soát. ISO 14644 là cơ sở quan trọng, nhưng cần kết hợp với tiêu chuẩn ngành như GMP hoặc yêu cầu khách hàng nếu có.

Bước thứ hai là phân tích sản phẩm. Sản phẩm có nhạy với bụi không? Có nhạy với vi sinh không? Có bề mặt yêu cầu cao không? Có nguy cơ nhiễm chéo không? Sản phẩm có mở trong phòng không, hay luôn nằm trong bao bì kín? Thời gian tiếp xúc với môi trường là bao lâu? Nếu sản phẩm mở và thao tác trực tiếp, rủi ro cao hơn nhiều so với sản phẩm chỉ lưu trữ.

Bước thứ ba là phân tích công đoạn. Cần xác định công đoạn nào là công đoạn trọng yếu. Đây là nơi chất lượng sản phẩm dễ bị ảnh hưởng nhất bởi môi trường. Có thể không cần thiết kế ACH cao cho toàn bộ khu vực nếu chỉ một vùng thao tác có rủi ro cao. Trong một số trường hợp, giải pháp cục bộ bằng FFU, tủ sạch hoặc vùng khí sạch tại điểm thao tác có thể hiệu quả hơn tăng ACH cho cả phòng.

Bước thứ tư là đánh giá nguồn phát sinh hạt. Nguồn hạt có thể đến từ người, thiết bị, vật tư, bao bì, sàn, tường, trần, xe đẩy hoặc quá trình sản xuất. Cần đánh giá số người, mức độ di chuyển, loại trang phục, thiết bị vận hành, vật liệu sử dụng và tần suất thao tác. Nếu nguồn hạt cao, ACH cần được tính đủ để pha loãng và loại bỏ hạt, đồng thời cần giảm nguồn hạt bằng quy trình và thiết bị phụ trợ.

Bước thứ năm là đánh giá yêu cầu áp suất và kiểm soát nhiễm. Khu vực nào cần áp dương? Khu vực nào cần áp âm? Có nguy cơ nhiễm chéo không? Có cần gió thải riêng không? Có cần airlock, pass box hoặc air shower không? Nếu áp suất sai, ACH đủ cũng không bảo vệ được sản phẩm. Vì vậy, chiến lược áp suất phải đi cùng ACH.

Bước thứ sáu là chọn ACH mục tiêu ban đầu. Giá trị này có thể tham khảo từ kinh nghiệm, tiêu chuẩn ngành, dữ liệu dự án tương tự hoặc yêu cầu tư vấn thiết kế, nhưng phải được điều chỉnh theo rủi ro sản phẩm. Đây không phải là con số cuối cùng bất biến, mà là cơ sở để tính lưu lượng và kiểm tra khả năng hệ thống.

Bước thứ bảy là tính lưu lượng gió. Dựa trên thể tích phòng và ACH mục tiêu, tính tổng lưu lượng cần cấp. Sau đó phân bổ lưu lượng theo từng điểm cấp, từng FFU, từng HEPA box hoặc từng khu vực. Cần kiểm tra vận tốc gió, độ ồn, tổn thất áp suất, khả năng bảo trì và sự phù hợp với mặt bằng.

Bước thứ tám là lựa chọn thiết bị. Nếu dùng AHU, cần chọn lưu lượng, cột áp, cấp lọc, coil xử lý nhiệt ẩm và vật liệu phù hợp. Nếu dùng FFU, cần chọn số lượng, lưu lượng mỗi module, cấp lọc, độ ồn và vị trí lắp đặt. Nếu dùng HEPA box, cần chọn kích thước, lưu lượng, kiểu khuếch tán và khả năng kiểm tra thay lọc. Đây là giai đoạn Thiết bị phòng sạch VCR có thể hỗ trợ nhà thầu thi công phòng sạch trong việc cung cấp và tư vấn thiết bị phù hợp với phương án kỹ thuật.

Bước thứ chín là đánh giá dòng khí. Với các khu vực rủi ro cao, có thể cần xem xét mô hình dòng khí kỹ hơn. Không khí có đi qua vùng sản phẩm không? Có vùng chết không? Có dòng khí từ khu vực bẩn sang sạch không? Vị trí hồi gió có hợp lý không? Nếu cần, có thể dùng smoke test, nghĩa là thử khói quan sát dòng khí, hoặc mô phỏng dòng khí trong các dự án yêu cầu cao.

Bước thứ mười là thi công, cân chỉnh và đo kiểm. Sau khi lắp đặt, cần đo lưu lượng thực tế, tính lại ACH, cân bằng gió, kiểm tra áp suất, đo hạt và xác nhận thông số. Nếu kết quả không đạt, cần điều chỉnh dựa trên dữ liệu thay vì đoán. Có thể cần tăng tốc độ quạt, chỉnh damper, thay đổi lưu lượng FFU, xử lý rò rỉ hoặc điều chỉnh quy trình vận hành.

Bước cuối cùng là theo dõi sau vận hành. ACH không chỉ cần đạt ngày nghiệm thu. Lọc sẽ bẩn dần, thiết bị có thể thay đổi, số người có thể tăng, quy trình có thể mở rộng. Nhà máy cần có kế hoạch kiểm tra định kỳ, thay lọc, vệ sinh, đo hạt, đo áp suất và đánh giá lại khi sản phẩm hoặc quy trình thay đổi. Đây là cách duy trì cấp sạch ổn định và tránh rủi ro âm thầm tích lũy.

Quy trình này cho thấy tính ACH theo rủi ro sản phẩm là một công việc liên ngành. Chủ đầu tư hiểu sản phẩm và mục tiêu chất lượng. Tư vấn thiết kế hiểu hệ thống HVAC. Nhà thầu thi công hiểu điều kiện hiện trường. Đơn vị cung cấp thiết bị như Thiết bị phòng sạch VCR hỗ trợ lựa chọn thiết bị phù hợp với lưu lượng, cấp sạch và điều kiện lắp đặt. Khi các bên phối hợp từ đầu, phương án ACH sẽ thực tế hơn, dễ thi công hơn và có khả năng đạt nghiệm thu cao hơn.

FAQ: Câu hỏi thường gặp về tính toán ACH theo rủi ro sản phẩm

• ACH trong phòng sạch là gì?

ACH hay Air Changes per Hour, là số lần trao đổi khí mỗi giờ. Chỉ số này cho biết lượng không khí cấp vào phòng trong một giờ tương đương bao nhiêu lần thể tích phòng. Trong phòng sạch, ACH giúp pha loãng và loại bỏ hạt bụi, hỗ trợ duy trì cấp sạch và kiểm soát nhiễm. Tuy nhiên, ACH không nên được chọn theo một con số cố định cho mọi phòng. Nhà máy cần xác định ACH dựa trên cấp sạch, rủi ro sản phẩm, số người, thiết bị, dòng khí, áp suất và điều kiện vận hành thực tế.

• Công thức tính ACH phòng sạch là gì?

Công thức cơ bản là ACH = lưu lượng gió cấp trong một giờ / thể tích phòng. Nếu phòng có thể tích 100 m³ và lưu lượng gió cấp là 2.000 m³/h, ACH lý thuyết là 20 lần mỗi giờ. Tuy nhiên, công thức này chỉ là bước tính ban đầu. Để phòng sạch đạt yêu cầu, cần kiểm tra thêm hiệu suất lọc, vị trí cấp hồi gió, áp suất, độ kín, nguồn phát sinh hạt và lưu lượng thực tế sau thi công. Vì vậy, tính ACH phải đi cùng kiểm chứng bằng đo kiểm và cân chỉnh hệ thống.

• ISO 7 cần bao nhiêu ACH?

Không có một con số ACH duy nhất phù hợp cho mọi phòng ISO 7. ACH phụ thuộc vào rủi ro sản phẩm, mật độ người, thiết bị phát sinh hạt, thời gian sản phẩm mở, yêu cầu áp suất, cấp lọc và mô hình dòng khí. Một phòng ISO 7 dùng cho sản phẩm mở có thể cần thiết kế khác với hành lang sạch ISO 7. Nhà thầu không nên chọn ACH chỉ theo bảng tham khảo, mà nên tính toán theo dữ liệu thực tế và đo kiểm sau thi công để xác nhận hệ thống đạt yêu cầu.

• ISO 8 cần bao nhiêu ACH?

ISO 8 cũng không có một giá trị ACH cố định cho mọi trường hợp. Một phòng ISO 8 dùng làm khu vực phụ trợ, ít người và ít thao tác có thể cần ACH khác với phòng ISO 8 có nhiều người, nhiều vật tư và sản phẩm tiếp xúc với môi trường. Khi xác định ACH cho ISO 8, cần xem xét rủi ro sản phẩm, nguồn phát sinh hạt, yêu cầu áp suất, gió tươi, gió thải và khả năng vệ sinh. Thiết kế đúng là chọn ACH đủ để kiểm soát rủi ro, không quá thấp gây mất sạch và không quá cao gây lãng phí.

• ACH cao có giúp phòng sạch hơn không?

ACH cao có thể giúp pha loãng và loại bỏ hạt nhanh hơn, nhưng không tự động làm phòng sạch hơn nếu dòng khí sai, lọc không đạt, áp suất không ổn định hoặc nguồn phát sinh hạt quá lớn. ACH quá cao còn làm tăng điện năng, độ ồn, tải lạnh, chi phí lọc và khó cân bằng áp suất. Vì vậy, ACH cần được chọn theo rủi ro sản phẩm và kiểm chứng bằng đo kiểm. Một hệ thống tốt không phải là hệ thống có ACH cao nhất, mà là hệ thống duy trì cấp sạch ổn định với chi phí vận hành hợp lý.

• Tính ACH có cần biết thể tích phòng không?

Có. Thể tích phòng là dữ liệu bắt buộc để tính ACH. Thể tích được tính bằng chiều dài x chiều rộng x chiều cao. Sau đó, lấy lưu lượng gió cấp trong một giờ chia cho thể tích để có ACH. Tuy nhiên, chỉ biết thể tích phòng chưa đủ để thiết kế phòng sạch. Cần biết thêm cấp sạch mục tiêu, rủi ro sản phẩm, số người, thiết bị, nguồn hạt, yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và phương án cấp hồi gió. Nếu thiếu các dữ liệu này, ACH tính ra có thể không phù hợp với vận hành thực tế.

• Thiết bị nào ảnh hưởng đến ACH phòng sạch?

Các thiết bị ảnh hưởng trực tiếp đến ACH gồm AHU, FFU, HEPA box, quạt, ống gió, miệng gió, damper và bộ lọc. AHU xử lý và cấp không khí cho hệ thống. FFU cấp khí sạch cục bộ qua bộ lọc tích hợp. HEPA box lọc khí tại điểm cấp cuối. Damper giúp cân bằng lưu lượng gió. Ngoài ra, cửa phòng sạch, pass box, air shower và độ kín phòng cũng ảnh hưởng gián tiếp đến khả năng duy trì cấp sạch. Thiết bị phòng sạch VCR có thể hỗ trợ nhà thầu thi công phòng sạch lựa chọn thiết bị phù hợp với lưu lượng và cấp sạch mục tiêu.

• Có cần đo lại ACH sau khi thi công không?

Có. ACH thiết kế và ACH thực tế có thể khác nhau do tổn thất áp suất, sai số lắp đặt, quạt không đạt lưu lượng, lọc bẩn, ống gió rò rỉ hoặc cân chỉnh chưa đúng. Sau thi công, nhà thầu cần đo lưu lượng gió tại các điểm cấp, tính lại ACH thực tế, cân bằng hệ thống và kiểm tra áp suất. Đây là bước quan trọng trong commissioning, nghĩa là chạy thử và cân chỉnh, cũng như validation, nghĩa là thẩm định phòng sạch. Nếu không đo lại, nhà máy khó biết hệ thống có thật sự đạt yêu cầu hay không.

• Khi nào nên tăng ACH cho phòng sạch?

Nên xem xét tăng ACH khi kết quả đo hạt không ổn định, sản phẩm nhạy cảm hơn với bụi, số người trong phòng tăng, thiết bị phát sinh hạt nhiều hơn, công đoạn sản xuất thay đổi hoặc khách hàng yêu cầu cấp sạch cao hơn. Tuy nhiên, trước khi tăng ACH, cần xác định nguyên nhân phòng chưa đạt. Nếu vấn đề đến từ rò rỉ, cửa không kín, dòng khí sai, vệ sinh kém hoặc quy trình ra vào chưa kiểm soát, tăng ACH có thể chưa giải quyết triệt để. Cần khảo sát tổng thể trước khi quyết định.

• Thiết bị phòng sạch VCR hỗ trợ gì khi tính ACH và chọn thiết bị cấp khí sạch?

Thiết bị phòng sạch VCR cung cấp các thiết bị như AHU phòng sạch, FFU, HEPA box, air shower, pass box, cửa phòng sạch, panel phòng sạch và phụ kiện liên quan cho các nhà thầu thi công phòng sạch. Khi nhà thầu đã xác định cấp sạch, rủi ro sản phẩm và lưu lượng gió mục tiêu, VCR có thể hỗ trợ lựa chọn thiết bị phù hợp với bản vẽ, kích thước lắp đặt, lưu lượng, cấp lọc và điều kiện thi công thực tế. Việc phối hợp sớm giúp giảm rủi ro chọn sai thiết bị, thiếu lưu lượng hoặc khó nghiệm thu sau lắp đặt.

Kết luận: ACH phải phục vụ kiểm soát rủi ro sản phẩm, không chỉ là con số thiết kế

ACH trong phòng sạch không nên được chọn theo thói quen, cảm tính hoặc một bảng tham khảo cố định. ACH là chỉ số quan trọng, nhưng chỉ có ý nghĩa khi được đặt trong bối cảnh rủi ro sản phẩm, cấp sạch mục tiêu, nguồn phát sinh hạt, dòng khí, áp suất, lọc khí và điều kiện vận hành thực tế. Một giá trị ACH phù hợp là giá trị đủ để bảo vệ sản phẩm, duy trì cấp sạch, hỗ trợ kiểm soát nhiễm và không tạo ra lãng phí năng lượng không cần thiết.

Nếu ACH quá thấp, phòng sạch có thể không đạt yêu cầu, hạt bụi khó được pha loãng, rủi ro nhiễm tăng và sản phẩm có thể bị ảnh hưởng. Nếu ACH quá cao, hệ thống có thể tốn điện, ồn, khó cân bằng áp suất, tăng chi phí lọc và làm phức tạp vận hành. Vì vậy, mục tiêu không phải là thiết kế ACH cao nhất, mà là thiết kế ACH đúng nhất theo rủi ro sản phẩm.

Để làm được điều đó, nhà máy cần bắt đầu từ phân tích sản phẩm và quy trình. Sản phẩm có mở trong phòng không? Có nhạy với bụi, vi sinh, tĩnh điện hoặc nhiễm chéo không? Có bao nhiêu người thao tác? Thiết bị có phát sinh hạt không? Cần cấp sạch nào? Áp suất giữa các khu vực ra sao? Sau khi trả lời những câu hỏi này, việc tính lưu lượng, lựa chọn AHU, FFU, HEPA box và cân chỉnh hệ thống mới có cơ sở.

Nếu bạn là chủ đầu tư, kỹ sư M&E hoặc nhà thầu thi công phòng sạch đang cần tính toán ACH, xác định lưu lượng gió hoặc lựa chọn AHU, FFU, HEPA box, air shower, pass box, cửa phòng sạch, panel phòng sạch và các thiết bị phụ trợ phù hợp với rủi ro sản phẩm, hãy liên hệ Thiết bị phòng sạch VCR để được tư vấn giải pháp thiết bị phù hợp. VCR đồng hành cùng các nhà thầu thi công phòng sạch với định hướng giao nhanh, đúng hẹn và hỗ trợ tận tâm, giúp dự án có nền tảng thiết bị phù hợp ngay từ giai đoạn thiết kế và triển khai.