Trong hệ thống HVAC, hệ số trao đổi không khí (ACH – Air Changes per Hour) quyết định chất lượng không khí trong phòng sạch. Chỉ số này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả kiểm soát bụi và vi sinh, đồng thời chịu tác động từ nhiều yếu tố thiết kế và vận hành phòng sạch. Trong bài viết dưới đây, SUNTECH sẽ giải thích khái niệm, công thức tính ACH, tác động đến các cấp phòng sạch và quy chuẩn khuyến nghị áp dụng theo các tiêu chuẩn.
1. Số lần trao đổi không khí là gì?
Số lần trao đổi không khí hay còn gọi là hệ số trao đổi gió, hệ số tuần hoàn không khí là tỷ lệ giữa lưu lượng không khí (cấp/hồi) với thể tích của phòng/khu vực.
Chỉ số này thể hiện số lần không khí trong phòng/khu vực được thay thế bằng không khí mới hoàn trong một giờ. Đây là chỉ số quan trọng cần tính toán chính xác trong kỹ thuật thông gió. Thường được ký hiệu là ACH (Air change per Hour) hoặc ACR (Air Change Rates).
2. Phòng sạch và tầm quan trọng của việc kiểm soát không khí
Phòng sạch là không gian chuyên biệt, được thiết kế nhằm kiểm soát nồng độ hạt bụi, vi sinh vật, nhiệt độ, độ ẩm và áp suất. Mục tiêu chính là ngăn ngừa sự xâm nhập của các tác nhân gây ô nhiễm siêu nhỏ như bụi, vi khuẩn hay tạp chất từ môi trường ngoài vào quá trình sản xuất.
Các nguồn gây ô nhiễm trong phòng sạch thường xuất phát từ con người, thiết bị, nguyên vật liệu hoặc môi trường bên ngoài chưa qua xử lý.
Kiểm soát không khí trong phòng sạch
Hệ thống thông gió và xử lý không khí (HVAC) quyết định lưu lượng gió, hiệu suất lọc đến chênh áp – yếu tố ảnh hưởng đến khả năng vận hành cũng như chi phí đầu tư và vận hành phòng sạch.
Bản chất của việc thay thế không khí mới chính là quá trình lọc bỏ tạp chất và duy trì môi trường trong lành. Thông qua đó, hệ thống HVAC thực hiện đồng thời nhiều chức năng:
- Loại bỏ bụi, mùi, vi khuẩn, virus và các chất ô nhiễm khác.
- Bổ sung đủ oxy, đáp ứng nhu cầu hô hấp của con người và sinh vật sống.
- Duy trì ổn định các thông số (nhiệt độ, độ ẩm), duy trì điều kiện môi trường theo tiêu chuẩn.
Để đảm bảo các yếu tố này, hệ thống cấp – hồi gió trong phòng sạch cần hoạt động liên tục với hệ số tuần hoàn không khí phù hợp, phản ánh tốc độ trao đổi và lọc sạch của dòng khí. Cơ chế này vừa cấp gió tươi (Fresh Air), vừa loại bỏ gió thải (Exhaust Air) chứa bụi, vi sinh và tạp chất ra ngoài
Số lần trao đổi không khí ảnh hưởng như thế nào đến môi trường phòng sạch?
Khi tần suất trao đổi không khí (ACH) được thiết kế ở mức cao, đồng nghĩa với yêu cầu kiểm soát môi trường phòng sạch khắt khe hơn, kéo theo chi phí đầu tư hệ thống HVAC, năng lượng vận hành và bảo trì cũng tăng lên. Ngược lại, ở những khu vực không cần mức độ sạch quá nghiêm ngặt, chỉ số trao đổi không khí có thể được duy trì ở ngưỡng thấp hơn để tối ưu ngân sách.
Nhưng nếu chỉ số ACH quá thấp, hệ thống thông gió không đủ khả năng loại bỏ khí thải và bụi bẩn trong phòng, khiến chất ô nhiễm dễ bị tích tụ, gây ảnh hưởng đến sức khỏe nhân sự (mệt mỏi, giảm hiệu suất, thậm chí phát sinh các bệnh lý về hô hấp, tim mạch,…).
Có thể thấy, bội số tuần hoàn không khí tác động trực tiếp đến tiêu chuẩn phòng sạch. Dù hiện nay đã có những giải pháp bổ trợ để giảm phụ thuộc, nhưng hệ số tuần hoàn không khí vẫn là thông số bắt buộc phải tính toán chính xác. Vì vậy, việc tính toán và xử lý hệ số trao đổi không khí cần thực hiện bởi đơn vị có chuyên môn trong cung cấp giải pháp và thi công phòng sạch.
3. Công thức tính hệ số trao đổi không khí
N = q/V
Trong đó:
- n: Hệ số trao đổi gió/hệ số tuần hoàn/số lần trao đổi không khí – ACH (Air change per Hour).
- q: Lưu lượng không khí (cấp/hút) trong 1h được tính bằng m³.
- V: Thể tích của phòng/khu vực.
Theo phụ lục A của ISO 14644-4 về số lần trao đổi không khí: “Số lần trao đổi không khí là số lần toàn bộ thể tích phòng được thay mới trong một giờ, được tính bằng thương số giữa lưu lượng gió và thể tích phòng/khu vực sạch”.
Xem thêm: Công thức tính lưu lượng gió cấp vào phòng sạch
Yếu tố ảnh hưởng đến tính toán hệ số tuần hoàn
Một số nguyên nhân khiến kết quả tính toán hệ số tuần hoàn thiếu chính xác:
- Dữ liệu đầu vào sai lệch, như thể tích phòng hoặc lưu lượng khí không chính xác.
- Thiết kế hệ thống HVAC chưa tối ưu, khiến luồng khí phân bố không đồng đều.
- Thiết bị cũ hoặc lỗi thời, không được hiệu chuẩn định kỳ làm thay đổi lưu lượng gió.
- Cách bố trí máy móc, nội thất trong phòng cản trở dòng khí.
- Sai sót trong thi công gây rò rỉ hoặc suy giảm hiệu suất hệ thống.
- Phương pháp đo đạc không chuẩn hóa, thiết bị kiểm tra thiếu chính xác.
- Không xác định đúng mục đích sử dụng, dẫn đến áp dụng sai bội số trao đổi không khí cần thiết.
Việc tính toán và lựa chọn hệ số ACH cần dựa trên cơ sở khoa học và tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo hiệu quả kiểm soát chất lượng không khí. Nếu thiết kế, thi công hoặc vận hành hệ thống sai sót, kết quả tính toán sẽ thiếu chính xác và trực tiếp ảnh hưởng đến môi trường phòng sạch.
4. Quy định/khuyến nghị về hệ số ACH theo từng môi trường ứng dụng
Tiêu chuẩn thường đưa ra khoảng giá trị (range) thay vì một con số cố định, vì hệ số ACH phụ thuộc mô hình dòng khí, tải người/máy, chênh áp, bố trí miệng gió – HEPA, chiều cao trần… Do đó, ACH là chỉ tiêu tham chiếu, cần được tính toán cùng các tiêu chí khác (hạt bụi, vi sinh, nhiệt – ẩm, áp suất).
Tham khảo TCVN 5687:2010 (thông gió – điều hòa không khí)
| Loại phòng, công trình | Hệ số tuần hoàn không khí (lần/h) |
| Công sở | 6 |
| Nhà ở, phòng ngủ | 2-3 |
| Phòng ăn khách sạn, căng tin | 10 |
| Cửa hàng, siêu thị | 6 |
| Nhà máy, nhà xưởng công nghiệp | 6 |
| Phòng học | 8 |
| Phòng thí nghiệm, nghiên cứu | 10-12 |
| Thư viện | 5-6 |
| Bệnh viện | 6-8 |
| Nhà hát, rạp phim | 8 |
| Sảnh, hành lang, cầu thang, lối ra | 4 |
| Phòng tắm, phòng vệ sinh | 10 |
| Phòng bếp | 20 |
| Gara ô tô | 6* |
| Trung tâm cứu hỏa | 6 |
| Phòng máy bơm cấp thoát nước | 8 |
Theo ISO 14644
| Class Cleanroom (ISO 14644 | FES 209E) |
Tốc độ trung bình của dòng khí (m/s) / (ft/min) |
Hệ số trao đổi (ACH) |
% Diện tích quạt lọc phủ trần (Ceiling coverage) |
| ISO 8 (Class 100.000) | 0,005 – 0,041 / (1-8) | 20 – 40 | 5 – 15% |
| ISO 7 (Class 10.000) | 0,051 – 0,076 / (10-15) | 30 – 120 | 15 – 20% |
| ISO 6 (Class 1000) | 0,127 – 0,203 / (25-40) | 60 – 240 | 25 – 40% |
| ISO 5 (Class 100) | 0,203 – 0,406 / (40-80) | 240 – 480 | 35 – 70% |
| ISO 4 (Class 10) | 0,254 – 0,457 / (50-90) | 300 – 540 | 50 – 90% |
| ISO 3 (Class 1) | 0,305 – 0,457 / (60-90) | 360 – 540 | 60 – 100% |
| ISO 1 – 2 | 0,305 – 0,508 / (60-100) | 360 – 600 | 80 – 100% |
Bảng thông số kỹ thuật thông gió phòng sạch
Trong môi trường phòng sạch ISO 6 – ISO 8 (dòng khí hỗn loạn)
| Chiều cao trần 3m | ACH (m³ / m² * h) |
| ISO 6 (~ Class 1000) | 70 – 160 |
| ISO 7 (~ Class 10.000) | 30 – 70 |
| ISO 8 (~ Class 100.000) | 10 – 20 |
Trên đây là thông tin chi tiết về số lần trao đổi không khí (ACH) trong thiết kế HVAC/phòng sạch. Nếu bạn cần tối ưu giải pháp hoặc thẩm định hệ thống thông gió – điều hòa không khí công nghiệp, hãy liên hệ SUNTECH; chúng tôi chuyên tư vấn – thiết kế – thi công phòng sạch và các hệ phụ trợ, bảo đảm hiệu suất và tuân thủ ISO/GMP.
Xem thêm: Tiêu chuẩn phòng sạch ISO 14644-1 [2025]
