Phòng sạch là môi trường được thiết kế để kiểm soát đồng thời nhiều thông số vận hành bao gồm độ sạch, hạt bụi, chênh áp, nhiệt độ và độ ẩm (Relative Humidity – RH). Trong số các thông số này, kiểm soát độ ẩm có vai trò quan trọng vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của quy trình, chất lượng sản phẩm và hiệu quả kiểm soát.
Trong vận hành thực tế, việc duy trì độ ẩm ngoài giới hạn tiêu chuẩn có thể dẫn đến nhiều rủi ro kỹ thuật, từ sai lệch sản phẩm, gia tăng vi sinh cho đến mất ổn định hệ thống HVAC.
Bài viết này trình bày vai trò của kiểm soát độ ẩm trong phòng sạch dưới theo tiêu chuẩn GMP-EU và ISO 14644
Bảo Vệ Sản Phẩm Và Quy Trình
Độ ẩm môi trường tác động trực tiếp đến đặc tính vật lý và hóa học của nhiều loại vật liệu được sử dụng trong phòng sạch. Khi RH tăng cao hoặc dao động ngoài giới hạn cho phép, tính ổn định của sản phẩm và quy trình có thể bị ảnh hưởng, đặc biệt đối với các ngành sử dụng vật liệu nhạy ẩm.
- Dược phẩm và công nghệ sinh học: bột dễ vón cục, viên nang biến dạng, xuất hiện lỗi lớp bao, giảm độ ổn định sản phẩm.
- Điện tử và bán dẫn: hơi ẩm gây ăn mòn, hình thành ngưng tụ trên linh kiện, làm tăng tỷ lệ lỗi.
- Thiết bị y tế: độ ẩm ảnh hưởng đến độ vô trùng và tính ổn định của vật liệu.
Những tác động này cho thấy kiểm soát độ ẩm không chỉ liên quan đến môi trường mà còn gắn chặt với kiểm soát chất lượng trong quy trình sản xuất.
Kiểm Soát Vi Sinh
Độ ẩm là một trong những yếu tố quan trọng trong việc kiểm soát sự tồn tại và phát triển của vi sinh vật. Khi RH ở mức cao, các bề mặt, vật liệu lọc và hệ thống HVAC có thể trở thành môi trường thuận lợi cho vi khuẩn và nấm mốc phát triển, làm tăng nguy cơ nhiễm bẩn trong phòng sạch.
- RH cao kéo dài (đặc biệt >60%) làm tăng nguy cơ phát triển vi sinh khi kết hợp với bề mặt ẩm và bảo trì HVAC không phù hợp.
- Dao động RH khoảng 40–55% được áp dụng phổ biến nhằm hạn chế sự phát triển vi sinh
Vì vậy, kiểm soát độ ẩm là một phần không thể tách rời của chiến lược kiểm soát vi sinh tổng thể trong phòng sạch.
Ngăn Ngừa Ngưng Tụ
Ngưng tụ hơi nước xảy ra khi không khí ẩm tiếp xúc với các bề mặt có nhiệt độ thấp hơn điểm sương. Trong phòng sạch, hiện tượng này thường xuất hiện tại các vị trí như vật liệu lọc HEPA, ống gió, trần lạnh hoặc coil làm lạnh và sự ngưng tụ này làm ảnh hưởng đến:
- Lọc bị ướt làm giảm hiệu suất lọc (HEPA bị ẩm làm tăng trở lực)
- Ăn mòn panel và thiết bị kim loại.
- Hình thành môi trường thuận lợi cho vi sinh phát triển.
Việc kiểm soát độ ẩm phù hợp giúp giảm nguy cơ hình thành ngưng tụ và duy trì tính toàn ổn định của hệ thống phòng sạch.
Kiểm Soát Tĩnh Điện (Electrostatic Discharge – ESD)
Kiểm soát độ ẩm là một trong những yêu cầu quan trọng đối với phòng sạch trong ngành điện tử và bán dẫn. Khi độ ẩm môi trường ở mức quá thấp, khả năng dẫn điện của không khí giảm, dẫn đến tích tụ điện tích tĩnh và gia tăng nguy cơ phóng tĩnh điện. Hiện tượng này có thể gây hư hỏng các linh kiện nhạy cảm, đồng thời làm tăng khả năng thu hút hạt bụi bám lên bề mặt sản phẩm. Do đó, việc duy trì độ ẩm ở mức cân bằng là cần thiết để hạn chế rủi ro phóng tĩnh điện và không làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm trong phòng sạch.
Kiểm Soát Độ Ẩm Đối Với Con Người
Con người là nguồn phát sinh ô nhiễm chính trong phòng sạch. Khi điều kiện độ ẩm không phù hợp, đặc biệt ở mức cao, người vận hành dễ cảm thấy khó chịu và mệt mỏi, đồng thời tăng tiết mồ hôi. Những yếu tố này làm gia tăng phát thải hạt và hơi ẩm từ cơ thể vào môi trường kiểm soát.
- Độ ẩm cao làm tăng hiện tượng đổ mồ hôi và cảm giác khó chịu.
- Phát thải từ người vận hành góp phần làm tăng nguy cơ nhiễm bẩn trong phòng sạch.
Việc duy trì độ ẩm trong giới hạn phù hợp giúp cải thiện điều kiện làm việc và gián tiếp hỗ trợ kiểm soát ô nhiễm trong phòng sạch.
Ổn Định Chênh Áp Và Lưu Lượng Khí
Độ ẩm ảnh hưởng trực tiếp đến tỷ trọng không khí, hiệu suất trao đổi nhiệt và độ chính xác điều khiển của hệ thống HVAC. Khi độ ẩm biến động, các đặc tính này có thể thay đổi, từ đó làm suy giảm khả năng duy trì chênh áp và lưu lượng khí ổn định giữa các khu vực trong phòng sạch.
- Biến đổi đặc tính không khí và hiệu suất coil làm lạnh.
- Ảnh hưởng đến độ chính xác của hệ thống điều khiển HVAC.
- Tác động đến chênh áp, dòng khí và thời gian phục hồi của phòng sạch.
Việc duy trì kiểm soát độ ẩm ổn định giúp hệ thống vận hành đúng theo điều kiện thiết kế và đảm bảo tính nhất quán của môi trường phòng sạch.
Khi Nào Cần Kiểm Soát Độ Ẩm Tăng Cường
Trong một số điều kiện vận hành, tải ẩm thực tế có thể vượt khả năng xử lý của hệ thống HVAC tiêu chuẩn, dẫn đến khó duy trì độ ẩm theo yêu cầu thiết kế. Trong các trường hợp này, việc kiểm soát độ ẩm cần được tăng cường nhằm đảm bảo điều kiện môi trường phù hợp cho quy trình sản xuất.
- Phòng sạch đặt tại khu vực có độ ẩm môi trường cao.
- Quy trình yêu cầu RH thấp hơn 45%.
- Có thao tác với bột, coating hoặc chiết rót .
- Sản xuất điện tử hoặc quang học nhạy ẩm.
Dải Độ Ẩm Tham Khảo Trong Cleanroom
Dải độ ẩm được khuyến nghị trong phòng sạch phụ thuộc vào loại hình sản xuất và yêu cầu của từng quy trình cụ thể. Các giá trị trình bày dưới đây chỉ mang tính tham khảo và cần được điều chỉnh phù hợp với tiêu chuẩn áp dụng và điều kiện vận hành thực tế.
Kết Luận
Kiểm soát độ ẩm là thông số kỹ thuật quan trọng trong thiết kế và vận hành phòng sạch. Việc duy trì RH trong giới hạn phù hợp góp phần bảo vệ sản phẩm, hỗ trợ kiểm soát vi sinh, duy trì sự ổn định của hệ thống HVAC và đáp ứng các yêu cầu tuân thủ kỹ thuật. Độ ẩm cần được xem xét như một phần không thể tách rời của chiến lược kiểm soát môi trường tổng thể trong phòng sạch.
