Ảnh hưởng của cửa sổ phòng sạch đối với dòng chảy tầng trong các phòng sạch FFU

Nguyên lý cơ bản của việc kiểm soát nhiễm bẩn trong phòng sạch sử dụng đơn vị quạt lọc (FFU) là dòng chảy tầng. Dù đó là một dây chuyền chiết rót dược phẩm, một máy bước vi mạch bán dẫn hay một bàn mổ trong bệnh viện, thì luồng không khí luôn di chuyển từ khu vực quan trọng nhất đến nơi các hạt bụi được loại bỏ. Tuy nhiên, dòng chảy tầng rất dễ bị ảnh hưởng. Bất kỳ bất thường nào trên bề mặt — chẳng hạn như chênh lệch áp suất hoặc nhiệt độ — đều có thể làm gián đoạn dòng chảy này. Cửa sổ thường được coi là một yếu tố kiến trúc thụ động, nhưng thực tế chúng lại tác động rõ rệt đến hiệu suất của dòng chảy tầng và mức độ ảnh hưởng này có thể đo lường được. Có bốn cách mà cửa sổ ảnh hưởng đến dòng chảy tầng trong phòng sạch sử dụng FFU.

1. Các phần nhô ra trên bề mặt tạo ra vùng xoáy nhiễu loạn

Hình dạng vật lý là yếu tố đầu tiên ảnh hưởng đến dòng chảy tầng của một cửa sổ. Khe hở giữa các cửa sổ truyền thống và khung cửa, cũng như giữa tay nắm/bệ cửa và cửa sổ, nằm ngoài mặt phẳng từ 10–30 mm. Dòng khí do thiết bị cấp khí sạch (FFU) tạo ra được hướng xuống dưới (tốc độ dòng khí điển hình từ 0,3 đến 0,5 m/s trong phòng sạch đạt tiêu chuẩn ISO Class 5) và va chạm với phần nhô ra này, sau đó tách khỏi tường. Phía hạ lưu chướng ngại vật, vùng dòng chảy rối hình thành có chiều cao bằng 10–20 lần chiều cao chướng ngại vật. Với một khung cửa nhô ra 20 mm, phạm vi vùng dòng chảy rối nằm trong khoảng từ 200 mm đến 400 mm tính từ tường.

Với cửa sổ 'được lắp chìm', vấn đề này có thể được loại bỏ. Cửa sổ phòng sạch của Huaao được thiết kế để được kẹp vào tường phòng sạch. Khung cửa bị ẩn phía sau mặt phẳng kính và không có tay nắm. Các mô phỏng CFD cho thấy chênh lệch vận tốc giữa bề mặt tường và ranh giới cửa sổ tại các cửa sổ lắp chìm của Huaao thấp hơn 5%, trong khi ở các cửa sổ thông thường là từ 20–30%. Sự chênh lệch này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến số lượng hạt phát sinh tại khu vực phẫu thuật trong các môi trường quan trọng có dòng chảy tầng như phòng mổ bệnh viện.

2. Độ nhám bề mặt làm gián đoạn lớp biên

Nếu khung cửa sổ không nhô ra, dòng chảy tầng vẫn sẽ bị ảnh hưởng bởi kết cấu bề mặt của khung cửa sổ và kính. Các lớp biên tầng cực kỳ mỏng và đối với khu vực sạch, độ dày của chúng chỉ vài milimét. Độ nhám bề mặt vượt quá độ dày lớp biên có thể khiến dòng chảy trở nên rối.

Việc sản xuất khung cửa sổ của Huaao dựa trên vật liệu nhôm phủ bột, với độ hoàn thiện bề mặt dưới 0,8 micromet. Kính là kính nổi trơn có tính chất quang học. Tất cả các mối nối giữa khung và kính đều liên tục (không có bậc hay khe hở). Mức độ hoàn thiện này đảm bảo dòng chảy tầng và lớp ranh giới trên toàn bộ diện tích bề mặt tường. Độ nhám bề mặt là yếu tố rất quan trọng trong việc đếm hạt trong phòng sạch, đặc biệt là ở phòng sạch cấp ISO 4 và ISO 5.

3. Rò rỉ không khí làm bỏ qua quá trình lọc của FFU

Tính kín áp suất rất quan trọng, đồng thời dòng khí chảy êm cũng cần thiết để đạt được dòng khí chảy tầng. Thông số rò rỉ không khí đối với cửa sổ thông thường có chất lượng trung bình là 1 m³/giờ ở áp suất 50 Pa. Nếu một cửa sổ bị rò rỉ 1 m³/giờ/PAS, không khí sẽ lọt vào phòng sạch mà không được lọc. Đây là luồng không khí đi tắt, mang theo các hạt không bị loại bỏ bởi các đơn vị lọc FFU, dẫn đến các khu vực bị nhiễm hạt cao.

Tất cả cửa sổ và tấm kính của Huaao đều được kiểm tra độ kín khí theo tiêu chuẩn GB/T 7106 và ISO 13830. Trong cửa sổ của chúng tôi, chúng tôi sử dụng gioăng cao su EPDM hoặc silicone dạng ô kín và khóa nén đa điểm nhằm đảm bảo tỷ lệ rò rỉ không khí thấp hơn 0,5 m³/h ở áp suất 50 Pa. Đối với các ứng dụng yêu cầu cao, cấu hình gioăng kép cũng có sẵn, bao gồm khoang thử nghiệm tùy chọn cho phép kiểm tra độ kín của gioăng mà không cần tháo rời cửa sổ. Cửa sổ Huaao có khả năng ngăn ngừa rò rỉ để đảm bảo không khí trong phòng sạch đi qua bộ lọc HEPA của FFU.

4. Chênh lệch nhiệt độ gây tích tụ cục bộ

Một hiệu ứng khác của lực nổi là ảnh hưởng đến dòng chảy ổn định của khí lý tưởng. Nếu nhiệt độ của một bề mặt cửa sổ chênh lệch rất lớn so với nhiệt độ phòng (quá cao hoặc quá thấp), các dòng đối lưu tự nhiên sẽ hình thành. Các dòng này chuyển động ngược chiều với dòng đi xuống do FFU tạo ra và tạo ra các vùng "lắng đọng" hạt nhờ các vùng tuần hoàn.

Cửa sổ phòng sạch của Huaao được lắp kính hai hoặc ba lớp với khí argon hoặc krypton ở giữa. Hiện tượng cầu nhiệt được ngăn chặn bằng cách tích hợp các lớp cách nhiệt trong khung cửa. Các đặc tính cách nhiệt đặc biệt hữu ích trong các phòng sạch bệnh viện, nơi chúng được sử dụng cho tường ngoài, hoặc trong các phòng sạch dược phẩm, nơi nhiệt độ phải được kiểm soát chính xác trong một dải nhiệt độ giới hạn, thường là ±0,5°C. Điều này tạo ra trường dòng chảy tầng đồng đều và có thể dự đoán được.

TỔNG QUAN

Các gờ nổi trên bề mặt, tạo ra các vùng dòng chảy rối phía sau, độ nhám bề mặt, làm gián đoạn lớp biên, rò rỉ xung quanh các đơn vị cấp khí sạch (FFU), luồng khí đi vòng ngoài bộ lọc và chênh lệch nhiệt độ gây ra hiện tượng đối lưu do lực nổi là bốn cơ chế ảnh hưởng đến dòng chảy tầng trong phòng sạch sử dụng FFU. Các vấn đề này được giải quyết nhờ cửa sổ phòng sạch do Tập đoàn Công nghệ Sạch Hoa Áo – một tập đoàn công nghệ cao quốc gia – sản xuất. Tập đoàn này sở hữu 6 nhà máy, diện tích dây chuyền sản xuất lên tới 250.000 m², 800 nhân viên giàu kinh nghiệm và doanh thu hàng năm đạt 1 tỷ Nhân dân tệ (NDT). Hệ thống phòng sạch mô-đun toàn diện theo mô hình “một điểm dừng” của Hoa Áo bao gồm: tấm vách phòng sạch, cửa và cửa sổ, thanh nhôm định hình, sàn nhựa PVC, thiết bị làm sạch không khí, đèn phẫu thuật không bóng, van thông gió, v.v., tất cả đều do Hoa Áo cung cấp. Hãy liên hệ ngay với Hoa Áo để cửa sổ phòng sạch sử dụng FFU của bạn không làm gián đoạn, mà còn hỗ trợ tạo ra dòng chảy tầng.