GÓC KỸ THUẬT - Phân loại các kiểu thiết kế phòng sạch
16 thg 8, 2019 | 14:06

GÓC KỸ THUẬT - Phân loại các kiểu thiết kế phòng sạch


Tổng quan về phòng sạch.

Phòng sạch được sử dụng thực tế trong ngành công nghiệp nơi các hạt bụi nhỏ có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất. Chúng khác nhau về kích thước, mức độ kiểm soát ô nhiễm  và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất chất bán dẫn, dược phẩm, công nghệ sinh học, thiết bị y tế và nghiên cứu khoa học, cũng như một quá trình sản xuất quan trọng nào đó, phổ biến trong ngành hàng không, quang học, quân sự và nghành năng lượng.


Một phòng sạch là một không gian bất kỳ, nơi mà được quy định để thực hiện giảm thiểu ô nhiễm bụi và kiểm soát các thông số môi trường khác như nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Một thành phần quan trọng được sử dụng đó là Bộ lọc không khí hiệu suất cao “High Efficiency Particulate Air (HEPA)” bộ lọc được sử dụng để tách các hạt bụi có kích thước từ 0,3 micron và có thể lớn hơn. Tất cả không khí chuyển giao cho một phòng sạch phải đi qua bộ lọc (HEPA), và trong một số trường hợp yêu cầu nghiêm ngặt hơn về độ sạch, thì phải sử dụng bộ siêu lọc “Ultra Low Particulate Air (ULPA)”.

Các thiết kế phòng sạch.

1. Phòng sạch kiểu thông hơi hỗn loạn (Turbulently Ventilated Cleanroom):

Không khí sạch của phòng được cung cấp bởi máy điều hòa không khí được tỏa đi qua hệ thống khuếch tán trên trần nhà, nguyên lý thông hơi này cũng tương tự như hầu hết các phòng điều hòa không khí phổ thông như cửa hàng hay văn phòng.


Phòng sạch kiểu "thông hơi hỗn loạn".

Người ta gọi thông hơi hỗn loạn là do không khi di chuyển một cách hỗn loạn và ngẫu nhiên trong phòng nhờ hệ thống phun hoặc nhờ hệ thống khuếch tán.


Các kiểu di chuyển không khí trong phòng sạch kiểu thông hơi hỗn loạn: di chuyển qua hệ thống khuếch tán (a) và hệ thống phun hơi (b).

Hệ thống phun không khí thường có khả năng kiểm soát tốt quá trình nhiễm bẩn dưới bộ lọc vì cho các dòng khí thẳng. Ta thường gặp hệ thống này trong các hệ thống phòng sạch thông hơi hỗn loạn truyền thống. Hệ thống phun này có thể mang lại các điều kiện khả dĩ hơn bên dưới khu vực cung cấp, do đó làm kém đi các vùng xung quanh trong phòng.


Một sơ đồ đơn giản về phân bố áp suất dòng khí trong phòng sạch với hệ thống phun khí.


2. Phòng sạch kiểu định hướng hoàn toàn (Unidirectional Cleanroom):

Phòng sạch kiểu thông hơi hỗn loạn thường đạt được các độ sạch tiêu chuẩn tới cấp ISO 6 trong quá trình sản xuất. Để đạt được các điều kiện tốt hơn trong suốt quá trình hoạt động, cần phải làm loãng sự sản sinh các hạt. Điều này có thể đạt được bằng cách dùng dòng không khí hoàn toàn thẳng.


Hệ thống phòng sạch kiểu dòng không khí thẳng đứng

Hệ thống phòng sạch kiểu dòng không khí thẳng đứng tốt hơn hệ thống thoát khí hỗn loạn rất nhiều nhờ khả năng khử các nhiễm bẩn nhanh chóng. Phòng sạch thiết kế kiểu dòng không khí lưu chuyển theo chiều thẳng đứng được vận hành khép kín theo kiểu như các piston, nên dòng không khí này giúp đẩy bay các nhiễm bẩn. Khi được lưu chuyển ra cửa, dòng không khí này sẽ vận chuyển theo dòng và lại được lưu chuyển khép kín qua các hệ thống lọc. Vận tốc dòng khí thường dùng từ 0,3 m/s đến 0,6 m/s. Do đó phòng sạch kiểu này có chi phí vận hành và giá thành cao hơn rất nhiều so với phòng sạch thông khí hỗn loạn.


Hệ thống thoát khí thẳng đứng với các cửa thoát khí bổ sung 2 bên.

Hệ thống phòng sạch định hướng còn có một kiểu khác là hệ thống dòng khí nằm ngang, là dòng khí đi vào với hiệu suất cao từ một vách bên này qua hệ thống lọc và thổi qua phòng, sau khi đập vào vách đối diện rồi được quay ngược lại. Chi phí của loại phòng này thấp hơn so với kiểu dùng dòng không khí thẳng đứng vì diện tích của vách tường thường nhỏ hơn nhiều so với diện tích trần nhà.


Hệ thống phòng sạch với dòng không khí nằm ngang.

Dù rẻ hơn nhưng hệ thống phòng sạch với dòng không khí nằm ngang không phổ biến bằng hệ thống thẳng đứng vì liên quan đến sự nhiễm bẩn. Quan sát hình dưới so sánh 2 cách làm loãng sự nhiễm bẩn ở 2 loại phòng thẳng đứng và nằm ngang. Ở phòng có dòng không khí thẳng đứng, các bụi bẩn sẽ bị đẩy theo chiều thẳng xuống sàn, và thổi bạt xuống các vị trí thoát khí mà không gây nhiễm bẩn từ chỗ này sang chỗ khác hay từ người này sang người khác. Còn phòng có dòng khí nằm ngang dẫn tới bụi bẩn bị thổi từ chỗ này sang một chỗ nằm ngang khác, hoặc từ người phía trước bay vào người phía sau.


So sánh 2 kiểu giảm nhiễm bẩn ở dòng không khí nằm ngang và thẳng đứng.

Trong công nghệ vật liệu và công nghệ linh kiện bán dẫn, không khí được thổi theo chiều từ trên trần nhà xuống và được lọc với độ sạch rất cao. Trong một số năm gần đây hệ thống phòng sạch kiểu dòng không khí thẳng đứng được sử dụng phổ biến cho công nghệ vật liệu và công nghiệp bán dẫn.


"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Kiểu thiết kế phòng sạch cho công nghệ vật liệu (linh kiện điện tử bán dẫn...) - Kiểu thiết kế này gọi là kiểu phòng ballroom.

Hình trên gọi là kiểu phòng ballroom vì ta có một phòng sạch lớn (toàn xưởng có không gian như một phòng trong quả bóng). Phòng kiểu này có trần là một bộ lọc khí hiệu năng cao cung cấp khí khổi cho toàn xưởng. Các phòng có thể được bố trí theo nhiều kiểu khác nhau tạo thành các kiểu phòng sạch. Trên thực tế, các vùng khác có thể chấp nhận không khí kém chất lượng hơn chút xíu và không khí chất lượng nhất chỉ thực sự cần thiết ở tại nơi mà sản phẩm xoay về hướng có thể nhiễm bẩn bụi.

Người ta cũng có thể chia phòng kiểu ballroom thành các phòng chức năng nhỏ và trong mỗi phòng nhỏ sẽ có độ sạch cực cao và các khu vực xung quanh (service area) sẽ có độ sạch thấp hơn.

Người ta cũng có thể tạo ra các phòng sạch ít đắt tiền hơn. Mỗi phòng con sẽ có độ sạch tiêu chuẩn cao, còn các vùng bên ngoài có thể có độ sạch thấp hơn, các phòng con nằm dọc theo một đường hầm, kiểu thành các phòng nhỏ theo một ống trục - có tên là service chase. Kiểu phòng sạch này có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với kiểu ballroom.


"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Ba kiểu phòng sạch hay dùng cho khoa học và công nghệ vật liệu.






TÀI LIỆU THAM KHẢO:

TÀI LIỆU - Tính toán thiết kế cho phòng sạch.

LINK DOWNLOAD

TÀI LIỆU - Tiêu chuẩn chọn lọc cho phòng sạch.

LINK DOWNLOAD

NGUỒN: Tổng hợp


 Tổng quan về phòng sạch.

Phòng sạch được sử dụng thực tế trong ngành công nghiệp nơi các hạt bụi nhỏ có thể ảnh hưởng xấu đến quá trình sản xuất. Chúng khác nhau về kích thước, mức độ kiểm soát ô nhiễm  và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất chất bán dẫn, dược phẩm, công nghệ sinh học, thiết bị y tế và nghiên cứu khoa học, cũng như một quá trình sản xuất quan trọng nào đó, phổ biến trong ngành hàng không, quang học, quân sự và nghành năng lượng.


Một phòng sạch là một không gian bất kỳ, nơi mà được quy định để thực hiện giảm thiểu ô nhiễm bụi và kiểm soát các thông số môi trường khác như nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Một thành phần quan trọng được sử dụng đó là Bộ lọc không khí hiệu suất cao “High Efficiency Particulate Air (HEPA)” bộ lọc được sử dụng để tách các hạt bụi có kích thước từ 0,3 micron và có thể lớn hơn. Tất cả không khí chuyển giao cho một phòng sạch phải đi qua bộ lọc (HEPA), và trong một số trường hợp yêu cầu nghiêm ngặt hơn về độ sạch, thì phải sử dụng bộ siêu lọc “Ultra Low Particulate Air (ULPA)”.

Các thiết kế phòng sạch.

1. Phòng sạch kiểu thông hơi hỗn loạn (Turbulently Ventilated Cleanroom):

Không khí sạch của phòng được cung cấp bởi máy điều hòa không khí được tỏa đi qua hệ thống khuếch tán trên trần nhà, nguyên lý thông hơi này cũng tương tự như hầu hết các phòng điều hòa không khí phổ thông như cửa hàng hay văn phòng.


Phòng sạch kiểu "thông hơi hỗn loạn".

Người ta gọi thông hơi hỗn loạn là do không khi di chuyển một cách hỗn loạn và ngẫu nhiên trong phòng nhờ hệ thống phun hoặc nhờ hệ thống khuếch tán.


Các kiểu di chuyển không khí trong phòng sạch kiểu thông hơi hỗn loạn: di chuyển qua hệ thống khuếch tán (a) và hệ thống phun hơi (b).

Hệ thống phun không khí thường có khả năng kiểm soát tốt quá trình nhiễm bẩn dưới bộ lọc vì cho các dòng khí thẳng. Ta thường gặp hệ thống này trong các hệ thống phòng sạch thông hơi hỗn loạn truyền thống. Hệ thống phun này có thể mang lại các điều kiện khả dĩ hơn bên dưới khu vực cung cấp, do đó làm kém đi các vùng xung quanh trong phòng.


Một sơ đồ đơn giản về phân bố áp suất dòng khí trong phòng sạch với hệ thống phun khí.


2. Phòng sạch kiểu định hướng hoàn toàn (Unidirectional Cleanroom):

Phòng sạch kiểu thông hơi hỗn loạn thường đạt được các độ sạch tiêu chuẩn tới cấp ISO 6 trong quá trình sản xuất. Để đạt được các điều kiện tốt hơn trong suốt quá trình hoạt động, cần phải làm loãng sự sản sinh các hạt. Điều này có thể đạt được bằng cách dùng dòng không khí hoàn toàn thẳng.


Hệ thống phòng sạch kiểu dòng không khí thẳng đứng

Hệ thống phòng sạch kiểu dòng không khí thẳng đứng tốt hơn hệ thống thoát khí hỗn loạn rất nhiều nhờ khả năng khử các nhiễm bẩn nhanh chóng. Phòng sạch thiết kế kiểu dòng không khí lưu chuyển theo chiều thẳng đứng được vận hành khép kín theo kiểu như các piston, nên dòng không khí này giúp đẩy bay các nhiễm bẩn. Khi được lưu chuyển ra cửa, dòng không khí này sẽ vận chuyển theo dòng và lại được lưu chuyển khép kín qua các hệ thống lọc. Vận tốc dòng khí thường dùng từ 0,3 m/s đến 0,6 m/s. Do đó phòng sạch kiểu này có chi phí vận hành và giá thành cao hơn rất nhiều so với phòng sạch thông khí hỗn loạn.


Hệ thống thoát khí thẳng đứng với các cửa thoát khí bổ sung 2 bên.

Hệ thống phòng sạch định hướng còn có một kiểu khác là hệ thống dòng khí nằm ngang, là dòng khí đi vào với hiệu suất cao từ một vách bên này qua hệ thống lọc và thổi qua phòng, sau khi đập vào vách đối diện rồi được quay ngược lại. Chi phí của loại phòng này thấp hơn so với kiểu dùng dòng không khí thẳng đứng vì diện tích của vách tường thường nhỏ hơn nhiều so với diện tích trần nhà.


Hệ thống phòng sạch với dòng không khí nằm ngang.

Dù rẻ hơn nhưng hệ thống phòng sạch với dòng không khí nằm ngang không phổ biến bằng hệ thống thẳng đứng vì liên quan đến sự nhiễm bẩn. Quan sát hình dưới so sánh 2 cách làm loãng sự nhiễm bẩn ở 2 loại phòng thẳng đứng và nằm ngang. Ở phòng có dòng không khí thẳng đứng, các bụi bẩn sẽ bị đẩy theo chiều thẳng xuống sàn, và thổi bạt xuống các vị trí thoát khí mà không gây nhiễm bẩn từ chỗ này sang chỗ khác hay từ người này sang người khác. Còn phòng có dòng khí nằm ngang dẫn tới bụi bẩn bị thổi từ chỗ này sang một chỗ nằm ngang khác, hoặc từ người phía trước bay vào người phía sau.


So sánh 2 kiểu giảm nhiễm bẩn ở dòng không khí nằm ngang và thẳng đứng.

Trong công nghệ vật liệu và công nghệ linh kiện bán dẫn, không khí được thổi theo chiều từ trên trần nhà xuống và được lọc với độ sạch rất cao. Trong một số năm gần đây hệ thống phòng sạch kiểu dòng không khí thẳng đứng được sử dụng phổ biến cho công nghệ vật liệu và công nghiệp bán dẫn.


"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Kiểu thiết kế phòng sạch cho công nghệ vật liệu (linh kiện điện tử bán dẫn...) - Kiểu thiết kế này gọi là kiểu phòng ballroom.

Hình trên gọi là kiểu phòng ballroom vì ta có một phòng sạch lớn (toàn xưởng có không gian như một phòng trong quả bóng). Phòng kiểu này có trần là một bộ lọc khí hiệu năng cao cung cấp khí khổi cho toàn xưởng. Các phòng có thể được bố trí theo nhiều kiểu khác nhau tạo thành các kiểu phòng sạch. Trên thực tế, các vùng khác có thể chấp nhận không khí kém chất lượng hơn chút xíu và không khí chất lượng nhất chỉ thực sự cần thiết ở tại nơi mà sản phẩm xoay về hướng có thể nhiễm bẩn bụi.

Người ta cũng có thể chia phòng kiểu ballroom thành các phòng chức năng nhỏ và trong mỗi phòng nhỏ sẽ có độ sạch cực cao và các khu vực xung quanh (service area) sẽ có độ sạch thấp hơn.

Người ta cũng có thể tạo ra các phòng sạch ít đắt tiền hơn. Mỗi phòng con sẽ có độ sạch tiêu chuẩn cao, còn các vùng bên ngoài có thể có độ sạch thấp hơn, các phòng con nằm dọc theo một đường hầm, kiểu thành các phòng nhỏ theo một ống trục - có tên là service chase. Kiểu phòng sạch này có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với kiểu ballroom.


"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Ba kiểu phòng sạch hay dùng cho khoa học và công nghệ vật liệu.






TÀI LIỆU THAM KHẢO:

TÀI LIỆU - Tính toán thiết kế cho phòng sạch.

LINK DOWNLOAD

TÀI LIỆU - Tiêu chuẩn chọn lọc cho phòng sạch.

LINK DOWNLOAD

NGUỒN: Tổng hợp

M_tả
M_tả

Chuyên mục:

Không có nhận xét nào: