Phòng sạch được xem là thành phần thiết yếu, góp phần đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn lao động trong suốt quá trình sản xuất. Vậy phòng sạch là gì? Phòng sạch mang lại những lợi ích gì? Khi xây dựng phòng sạch, cần lưu ý những yếu tố nào? Và ứng dụng cụ thể của phòng sạch trong môi trường sản xuất ra sao? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về phòng sạch qua bài viết sau đây.
1. Phòng sạch là gì?
Phòng sạch – Cleanroom là một phòng hoặc khu vực được thiết kế và xây dựng khép kín để kiếm soát chặt chẽ các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, nhiễm chéo, độ sạch, kích thước hạt bụi, áp suất,…tạo ra một môi trường không khí sạch. Ngoài ra, phòng sạch còn giúp duy trì mức độ thấp nhất của các yếu tố như vi khuẩn, bụi, sol khí (Aerosol) trong phòng. Mức độ của các yếu tố trên tạo thành sự phân chia cấp sạch. Các cấp sạch được viết theo tiêu chuẩn chung, giúp doanh nghiệp dễ dàng tham chiếu và ứng dụng vào nhiều hoạt động nghiên cứu và sản xuất khác nhau.
Bên cạnh đó, theo ISO 14644-1 phòng sạch được định nghĩa như sau: “Phòng sạch là một phòng mà nồng độ các hạt lơ lửng trong không khí bị khống chế, được xây dựng và sử dụng trong một kết cấu sao cho sự có mặt, sự sản sinh và duy trì các hạt trong phòng được giảm đến tối thiểu và các yếu tố khác như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất đều có thể kiểm soát”.
Quá trình hình thành “Phòng sạch”
Phòng sạch được bắt nguồn từ nhận thức đầu tiên về mối liên hệ giữa vi khuẩn, virus và sức khỏe con người. Florence Nightingale, một nhà y học tiên phong thế kỷ 19, người đã có những đóng góp to lớn trong việc cải thiện vệ sinh và điều kiện sống trong bệnh viện. Nhờ những nỗ lực của bà, tỷ lệ tử vong của binh sĩ Anh trong Chiến tranh Crimea (1854) đã giảm đáng kể. Bà được xem là một trong những nhân vật có ảnh hưởng nhất đến sự phát triển của phòng sạch. Các nguyên tắc vệ sinh và kiểm soát nhiễm trùng của bà đã góp phần giảm thiểu tỷ lệ tử vong trong bệnh viện, đồng thời thúc đẩy ứng dụng phòng sạch trong nhiều lĩnh vực khác.
Năm 1960, Thuật ngữ “phòng sạch” lần đầu tiên được sử dụng trong ngành sản xuất bán dẫn. Mục đích chính của phòng sạch trong giai đoạn này là giảm thiểu ô nhiễm không khí, ngăn chặn bụi bẩn và vi khuẩn xâm nhập vào các thiết bị bán dẫn nhạy cảm, đảm bảo chất lượng sản phẩm và độ tin cậy của thiết bị. Từ thập niên 1970 đến 1980, phòng sạch tiếp tục được phát triển và ứng dụng rộng rãi hơn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đến thời điểm hiện tại, phòng sạch đã trở thành một phần quan trọng, giúp đảm bảo chất lượng và bảo vệ sức khỏe cho con người.
2. Những lợi ích phòng sạch mang lại
- Giảm thiểu nguy cơ nhiễm khuẩn, nhiễm chéo
- Kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ
- Giảm thiểu nguy cơ mắc bệnh
- Tạo môi trường làm việc thoải mái
- Đáp ứng các tiêu chuẩn của nhiều ngành công nghiệp
Để hiểu rõ hơn về lợi ích mà phòng sạch đem lại cho mỗi ngành nghề, bạn đọc có thể tham khảo các nội dung sau:
3. Ứng dụng
Phòng sạch được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhờ khả năng kiểm soát chặt chẽ các yếu tố môi trường như không khí, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và bụi bẩn. Dưới đây là một số ví dụ cụ thể về ứng dụng của phòng sạch:
- Lĩnh vực điện tử: Sản xuất các linh kiện điện tử như chip, bảng mạch in, ổ cứng,…các linh kiện này rất nhạy cảm với bụi bẩn và tĩnh điện
- Lĩnh vực thực phẩm: Sản xuất và chế biến thực phẩm, đặc biệt là thực phẩm ăn liền, thực phẩm chức năng,…để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm
- Lĩnh vực dược phẩm: Sản xuất thuốc, vắc-xin, dụng cụ y tế và các sản phẩm y tế khác để đảm bảo vô trùng và an toàn cho người sử dụng
- Lĩnh vực mỹ phẩm: Sản xuất mỹ phẩm, nước hoa,… để đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn cho người sử dụng
- Ngành quang học: Sản xuất kính, ống kính, thiết bị quang học,…các sản phẩm này đòi hỏi độ chính xác cao và dễ bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn.
- Phòng thí nghiệm: Phòng sạch được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để thực hiện các thí nghiệm khoa học đòi hỏi độ chính xác cao, chẳng hạn như nghiên cứu vật liệu, sinh học phân tử,…
Xem thêm: Tài liệu phòng sạch
4. Các tiêu chuẩn để phân loại phòng sạch
Tiêu chuẩn Federal Standard 209E (1992)
Tiêu chuẩn Federal Standard 209E (1992) đưa ra các tiêu chí đánh giá về cấp độ phòng sạch và xác định cấp độ sạch dựa trên hàm lượng bụi lửng có kích thước lớn hơn 0,5 μm. Dưới đây là bảng tiêu chuẩn giới hạn bụi FS 209 E.
| Loại | Các giới hạn | ||||||||||
| ≥ 0,1 μm | ≥ 0,2 μm | ≥ 0,3 μm | ≥ 0,5 μm | ≥ 5,0 μm | |||||||
| Đơn vị | Đơn vị | Đơn vị | Đơn vị | Đơn vị | |||||||
| SL | English | m³ | ft³ | m³ | ft³ | m³ | ft³ | m³ | ft³ | m³ | ft³ |
| M1 | 350 | 9,91 | 757 | 2,14 | 30,9 | 0,875 | 10,0 | 0,283 | – | – | |
| M1.5 | 1 | 1.240 | 35,0 | 265 | 7,50 | 106 | 3,00 | 35,3 | 1,00 | – | – |
| M2 | 3.500 | 99,1 | 757 | 21,4 | 309 | 8,75 | 100 | 2,83 | – | – | |
| M2.5 | 10 | 12.400 | 350 | 2.650 | 75,0 | 1.060 | 30,0 | 353 | 10,0 | – | – |
| M3 | 3.500 | 991 | 7.570 | 214 | 3.090 | 87,5 | 1.000 | 28,3 | – | – | |
| M3.5 | 100 | – | – | 26.500 | 750 | 10.600 | 300 | 3.530 | 100 | – | – |
| M4 | – | – | 75.700 | 2140 | 30.900 | 875 | 10.000 | 283 | – | – | |
| M4.5 | 1000 | – | – | – | – | – | – | 35.300 | 1.000 | 247 | 7,0 |
| M5 | – | – | – | – | – | – | 100.000 | 2.830 | 618 | 17,5 | |
| M5.5 | 10000 | – | – | – | – | – | – | 353.000 | 10.000 | 2.470 | 70,0 |
| M6 | – | – | – | – | – | – | 1.000.000 | 28.300 | 6.180 | 175 | |
| M6.5 | 100000 | – | – | – | – | – | – | 3.530.000 | 100.000 | 24.700 | 700 |
| M7 | – | – | – | – | – | – | 10.000.000 | 283.000 | 31.800 | 1.750 | |
Lưu ý: Các tiêu chuẩn FED 209E đã bị Cơ quan Quản lý Dịch vụ Tổng hợp Hoa Kỳ (GSA) hủy bỏ vào ngày 29/11/2001. Tài liệu này được thay thế bởi các tiêu chuẩn được viết bởi Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế (ISO) – ISO 14644.
Tiêu chuẩn phòng sạch ISO 14644-1
Tiêu chuẩn phòng sạch ISO 14644-1 đề cập đến việc đánh giá và phân loại độ sạch không khí trong phòng sạch bằng cách đánh giá mật độ các hạt nằm trong dải kích thước từ 0,1 μm đến 5 μm. Bảng giới hạn hàm lượng bụi trong tiêu chuẩn ISO 14644-1:
| Số phân loại (N) |
Giới hạn nồng độ cực đại (hạt/m3 không khí) với các hạt có kích thước bằng và lớn hơn kích thước đã biết được nêu ra dưới đây | |||||
| 0,1 μm | 0,2 μm | 0,3 μm | 0,5 μm | 1 μm | 5 μm | |
| Cấp 1 | 10 | 2 | – | – | – | |
| Cấp 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | – | – |
| Cấp 3 | 1 000 | 237 | 102 | 35 | 8 | – |
| Cấp 4 | 10 000 | 2 370 | 1 020 | 352 | 83 | – |
| Cấp 5 | 100 000 | 23 700 | 10 200 | 3 520 | 832 | 29 |
| Cấp 6 | 1 000 000 | 237 000 | 102 000 | 35 200 | 8 320 | 293 |
| Cấp 7 | – | – | – | 352 000 | 83 200 | 2 930 |
| Cấp 8 | – | – | – | 3 520 000 | 832 000 | 29 300 |
| Cấp 9 | – | – | – | 35 200 000 | 8 320 000 | 293 000 |
Cấp sạch theo ISO
Bảng phân cấp độ sạch theo ISO dựa trên giới hạn nồng độ hạt bụi
| Loại | Giới hạn nồng độ cho phép (hạt/m³) | |||||
| 0.1 µm | 0.2 µm | 0.3 µm | 0.5 µm | 1.0 µm | 5.0 µm | |
| ISO 1 | 10 | 2 | – | – | – | |
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | – | – |
| ISO 3 | 1.000 | 237 | 102 | 35 | 8 | – |
| ISO 4 | 10.000 | 2.370 | 1.020 | 352 | 83 | – |
| ISO 5 | 100.000 | 23.700 | 10.200 | 3.520 | 832 | 29 |
| ISO 6 | 1.000.000 | 237.000 | 102.000 | 35.200 | 8.320 | 293 |
| ISO 7 | – | – | – | 352.000 | 83.200 | 2.930 |
| ISO 8 | – | – | – | 3.520.000 | 832.000 | 29.300 |
| ISO 9 | – | – | – | 35.200.000 | 8.320.000 | 293.000 |
Mức độ nhiễm bẩn của không khí trong phòng còn phụ thuộc vào hoạt động diễn ra trong phòng. Hoạt động diễn ra trong phòng sạch được chia thành 3 trạng thái:
- Trạng thái thiết lập: Phòng sạch đã hoàn thiện xây dựng nhưng chưa lắp đặt thiết bị
- Trạng thái nghỉ: Là trạng thái phòng đã hoàn thiện lắp đặt thiết bị nhưng không có nhân viên làm việc và không máy móc nào đang hoạt động
- Trạng thái hoạt động: Là trạng thái nhân viên và máy móc hoạt động, phục vụ cho nhu cầu sản xuất của doanh nghiệp
Bên cạnh đó, phòng sạch còn được phân theo các tiêu chuẩn GMP, WHO,…
Xem thêm: Tầm quan trọng của GMP trong ngành dược là gì?
5. Những yếu tố quan trọng khi xác định tiêu chuẩn phòng sạch là gì?
Việc xác định tiêu chuẩn phòng sạch phù hợp đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo môi trường làm việc an toàn, hiệu quả và chất lượng sản phẩm đạt yêu cầu. Dưới đây là 5 yếu tố quan trọng cần được xem xét khi lựa chọn tiêu chuẩn phòng sạch.
Áp suất
Không khí sẽ di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn. Vì vậy, cần thiết kế và thiết lập sự chênh lệch áp suất sao cho phù hợp mới môi trường sạch. Sử dụng đồng hồ hoặc cảm biến để đo áp suất, khi vượt ngưỡng cho phép, không khí sẽ tự động tràn ra ngoài thông qua cửa gió xì.
Đối với những phòng sạch có yêu cầu cao thường sẽ được gắn miệng gió xì hoặc khóa gió – Airlock. Ngoài ra, cần quan tâm đến cột áp quạt, chênh lệch lượng gió cấp/hồi trong phòng khi thiết kế.
Nhiễm chéo
Nhiễm chéo là sự xâm nhập vào nguyên liệu ban đầu hoặc thành phẩm trung gian trong quá trình sản xuất, lấy mẫu, đóng gói, bảo quản và vận chuyển. Các tạp chất này có thể bao gồm hóa chất, vi sinh vật hoặc các tiểu phân khác, gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm, thậm chí gây ra nguy cơ sức khỏe cho người tiêu dùng.
Nhiệt độ, độ ẩm
Nhiệt độ và độ ẩm trong một môi trường phòng sạch có thể được điều chỉnh theo đặc điểm cụ thể của mỗi quá trình sản xuất hoặc nghiên cứu. Không chỉ làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, mà nhiệt độ và độ ẩm cũng có thể tác động đến các yếu tố khác như vi sinh, nấm mốc và hoạt động của nhân viên trong khu vực đó. Do đó, việc kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm là điều cần thiết.
Độ sạch, cấp sạch và thi công hệ thống thông gió
Để đạt được môi trường siêu sạch và an toàn trong phòng sạch, cần đảm bảo độ sạch, cấp sạch và thi công hệ thống thông gió hiệu quả. Ba yếu tố chính quyết định chất lượng môi trường phòng sạch bao gồm:
- Số lần tuần hoàn không khí – ACH: Số lần ACH càng lớn, nồng độ hạt bụi sẽ càng thấp. Đối với hệ thống điều hòa không khí ở văn phòng, ACH thường từ 2 đến 10 lần. Tuy nhiên, trong phòng sạch, ACH có thể lên đến 20 lần, đặc biệt trong sản xuất vi mạch, micro chip có thể lên tới 100 lần. Vì vậy, tăng số lần ACH sẽ giúp loại bỏ hoặc giảm nồng độ hạt bụi và chất ô nhiễm trong phòng sạch.
- Laminal flow – Dòng chảy tầng: Là dòng chảy đặc biệt, không khí sẽ di chuyển song song không gây sự hỗ loạn. Nhờ vậy tạo ra một môi trường sạch, không bụi bẩn, không vi khuẩn gây hại, đảm bảo môi trường làm việc được duy trì ở mức độ an toàn.
- Air filter – Lọc không khí: Đây được xem là yếu tố quan trọng quyết định cấp sạch của phòng. Thường sẽ sử dụng lọc Hepa hoặc ULPA, bố trí ở AHU hoặc từng phòng để lọc không khí, đảm bảo mang lại môi trường sạch.
Hàm lượng bụi
Hàm lượng bụi trong không khí sẽ được giới hạn tùy theo mức độ yêu cầu của mỗi tiêu chuẩn. Thông thường, hạt bụi trong phòng sẽ có kích thước đường kính từ 0,5 đến 50 μm.
6. Một số thuật ngữ liên quan đến phòng sạch trong sản xuất
Hệ thống, khu vực
- HVAC: Là hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng không khí trong phòng sạch
- Clean room: Là một tên gọi khác của phòng sạch
- Lưu lượng không khí: Là thể tích không khí được lưu thông trong phòng sạch
- Hệ thống lọc không khí: Bao gồm lọc Hepa hoặc ULPA để lọc hạt bụi và tạp chất ra khỏi không khí
- Phòng đệm: Là phòng giữa các phòng sạch hoặc giữa phòng sạch và môi trường bên ngoài
- Clean zone: Là khu vực sạch có yêu cầu cấp sạch nhất định
Xem thêm: HVAC là gì? Thành phần cấu tạo và nguyên lý vận hành
Thiết bị phòng sạch
Là những thiết bị hỗ trợ duy trì, kiểm soát cấp độ sạch. Cụ thể: Air shower, AHU, Pass box, Clean Booth, Cửa cuốn nhanh,…
7. Xây dựng phòng sạch
Bản vẽ thiết kế, thi công clean room đạt chuẩn
Bản vẽ chi tiết là yếu tố quan trọng nhất trong việc thiết kế và thi công clean room đạt chuẩn. Bản vẽ phải thể hiện rõ ràng các thông tin sau:
- Vị trí và kích thước của clean room trong tổng thể công trình
- Cấu trúc của clean room, bao gồm tường, sàn, trần, cửa ra vào, cửa sổ,…
- Hệ thống lọc khí, bao gồm loại lọc, vị trí đặt, lưu lượng khí,…
- Hệ thống điều hòa không khí, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, áp suất,…
- Hệ thống điện, chiếu sáng
- Vật liệu xây dựng
- Các chi tiết khác như vị trí đặt các thiết bị, đường ống,…
Bên cạnh đó, thiết kế và thi công phòng sạch cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định cụ thể của ngành công nghiệp và khu vực.
Xem thêm: Thiết kế phòng sạch thực phẩm
Chi phí xây dựng Cleanroom
Chi phí xây dựng Cleanroom phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
- Diện tích, cấp độ sạch phụ thuộc vào sản phẩm hoặc ngành nghề sản xuất
- Vật liệu xây dựng, hệ thống, trang thiết bị
Một số vấn đề cần lưu ý khi xây dựng phòng sạch
Dưới đây là một số vấn đề quan trọng cần lưu ý khi xây dựng phòng sạch.
Yêu cầu về cấp độ sạch:
- Xác định tiêu chuẩn thiết kế cần đáp ứng
- Nồng độ bụi, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, nhiễm chéo, vi sinh, lọc mùi
Yêu cầu về thiết bị và vật tư:
- Chọn thiết bị và vật liệu phù hợp với môi trường sản xuất và hạn mức đầu tư
- Sơn tĩnh điện, sơn sàn kháng khuẩn, panel bông khoáng, PU, PIR
Diện tích và vị trí lắp đặt:
- Tư vấn khách hàng để đảm bảo giải pháp tổng thể phù hợp
- Tránh các rủi ro và phát sinh chi phí không mong muốn
Tiến độ thi công và chi phí đầu tư:
- Đáp ứng tiến độ và chi phí một cách tối ưu và tiết kiệm nhất
- Đảm bảo chất lượng và hiệu suất hoạt động của phòng sạch
Bảo trì, bảo dưỡng phòng sạch
Sau thời gian đưa vào sử dụng và vận hành, phòng sạch có thể không còn độ sạch như ban đầu do nhiều yếu tố tác động trong quá trình sản xuất. Một số nguyên nhân chính bao gồm: hệ thống điều hòa không khí, thông gió và lọc khí bị tắc nghẽn; thiết bị xuống cấp theo thời gian; vật liệu và thiết bị tiêu hao cần được thay thế định kỳ; tủ an toàn và dụng cụ không đảm bảo độ sạch,…Vì vậy cần bảo trì, bảo dưỡng phòng sạch để đảm bảo hiệu suất như mong muốn.
8. SUNTECH – Đơn vị thi công thiết kế và xây dựng phòng sạch đạt chuẩn
SUNTECH là đơn vị uy tín chuyên cung cấp dịch vụ thiết kế, thi công và xây dựng phòng sạch đạt chuẩn cho nhiều ngành công nghiệp như: dược phẩm, thực phẩm, điện tử, mỹ phẩm,…
Với đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và chuyên môn cao, chúng tôi cam kết mang đến cho khách hàng những giải pháp phòng sạch tối ưu, đáp ứng mọi yêu cầu khắt khe nhất về tiêu chuẩn và chất lượng.
Kết hợp với hệ thống quản lý chất lượng đạt chuẩn ISO 9001, SUNTECH cam kết đảm bảo tiến độ thi công nhanh chóng, chất lượng công trình cao cấp và giá cả cạnh tranh. Liên hệ ngay qua hotline: 0986 656 683 để được hỗ trợ tư vấn và báo giá!
Xem thêm: Thi công phòng sạch
