Khử Ẩm Sâu Cho Phòng Sạch: Nguyên Lý Bánh Hút Ẩm Và Thiết Kế Dry Room

Khử ẩm sâu cho phòng sạch là việc hạ điểm sương của không khí xuống dưới 0°C. Mức này vượt xa khả năng của dàn lạnh thông thường. Nhu cầu này xuất hiện trong dây chuyền pin lithium-ion, một số khâu dược phẩm và vật liệu nhạy ẩm. Khi độ ẩm lệch khỏi ngưỡng, sản phẩm có thể hỏng ngay trên chuyền.

Bài viết do đội ngũ kỹ thuật AIRTECH THẾ LONG biên soạn. Nội dung giải thích vì sao dàn lạnh không đủ, bánh hút ẩm desiccant hoạt động ra sao và cách thiết kế dry room. Bạn cũng sẽ biết cách chọn vỏ AHU chống cầu nhiệt theo EN 1886 và các điểm cần kiểm tra khi nghiệm thu.

Khử ẩm sâu cho phòng sạch là gì và khi nào cần đến?

Khử ẩm sâu đưa độ ẩm phòng sạch về mức cực thấp, thường mô tả bằng điểm sương âm thay vì phần trăm RH. Với môi trường này, độ ẩm tương đối chỉ còn vài phần trăm hoặc thấp hơn.

Điểm sương là nhiệt độ mà không khí bão hòa hơi nước và bắt đầu đọng sương. Đây là thông số chuẩn để đánh giá độ ẩm trong dry room. Để so sánh, không khí 20°C và 50% RH có điểm sương khoảng 9,3°C, theo bài phân tích của Cleanroom Technology.

Sản xuất pin lithium-ion là ví dụ điển hình. Một nguồn kỹ thuật nêu điểm sương phổ biến cho dây chuyền này là -40°C, tương đương dưới 1% RH. Mức này có thể thấp hơn với các hóa học pin mới. Ở mức đó, hàm ẩm chỉ khoảng 0,08 g/kg không khí khô.

Nhiều ngành khác cũng có ngưỡng ẩm riêng, ví dụ bột dược hút ẩm, vật liệu đông khô hoặc linh kiện nhạy ẩm. Con số cụ thể phải lấy từ hồ sơ quy trình và quy cách sản phẩm, không nên áp một mức chung.

Ở Việt Nam, khí hậu nóng ẩm khiến tải ẩm từ khí tươi luôn lớn. Vì vậy khử ẩm phải được tính ngay từ thiết kế tổng thể của hệ thống thông gió HVAC phòng sạch. Không nên thêm vào sau.

Một phòng cần khử ẩm sâu thường có ba đặc điểm:

• Quy trình có vật liệu phản ứng với hơi nước.
• Điểm sương yêu cầu thấp hơn mức dàn lạnh có thể đạt.
• Độ ẩm phải ổn định liên tục, kể cả khi nhân viên ra vào.

Khi cả ba đặc điểm này xuất hiện, bánh hút ẩm gần như là lựa chọn bắt buộc.

Ngược lại, nếu quy trình chỉ cần độ ẩm tương đối ở mức vừa phải, dàn lạnh kết hợp gia nhiệt lại có thể đủ. Việc phân biệt hai trường hợp giúp chủ đầu tư tránh đầu tư vượt nhu cầu. Chi phí năng lượng của hệ hút ẩm cũng cao hơn đáng kể, nên yêu cầu phải có căn cứ từ quy trình.

Vì sao dàn lạnh ngưng tụ không khử ẩm sâu được?

Dàn lạnh khử ẩm bằng cách làm không khí nguội dưới điểm sương để hơi nước ngưng thành nước. Cách này hiệu quả cho điều hòa thông thường nhưng gặp giới hạn vật lý khi cần điểm sương âm.

Muốn điểm sương không khí xuống dưới 0°C, bề mặt dàn lạnh phải thấp hơn mức đó. Nước ngưng khi ấy đóng băng trên cánh tản nhiệt. Lớp băng làm tắc đường gió, giảm trao đổi nhiệt và buộc hệ thống phải xả đá liên tục.

Bài của AFRY về phòng sạch cho sản xuất pin kết luận rằng điểm sương dưới 0°C không thể đạt bằng chu trình lạnh. Chỉ công nghệ hấp phụ bằng chất hút ẩm mới làm được.

Dàn lạnh vẫn có vai trò quan trọng. Nó làm mát và tách phần lớn hơi nước ở khí tươi trước khi vào bánh hút ẩm. Một tài liệu kỹ thuật nêu rằng khí tươi cần được làm lạnh sơ bộ tới điểm sương khoảng 2-4°C để giảm tải cho rotor.

Bảng dưới đây so sánh hai phương pháp theo các tiêu chí kỹ thuật chính.

Vì vậy hệ thống thực tế luôn kết hợp cả hai, mỗi phần xử lý đúng đoạn mà nó làm tốt nhất.

Trong cấu hình này, dàn lạnh giảm tải cho rotor, còn rotor lo phần ẩm còn lại. Nếu bỏ qua bước làm lạnh sơ bộ, rotor phải xử lý lượng ẩm quá lớn. Khi đó nhiệt tái sinh tăng mạnh và chi phí vận hành đội lên.

Nguyên lý hoạt động của bánh hút ẩm desiccant rotor

Desiccant rotor là bánh xe tổ ong phủ chất hút ẩm, quay chậm giữa luồng khí cần làm khô và luồng khí nóng tái sinh. Nhờ đó nó hút ẩm liên tục, không cần dừng để xả nước.

Cấu trúc tổ ong tạo diện tích tiếp xúc rất lớn với dòng khí. Chất hút ẩm phổ biến là silica gel và rây phân tử (molecular sieve). Một nhà cung cấp quốc tế nêu rằng silica gel làm việc tốt khi điểm sương phòng cao hơn -30°C. Dưới -40°C, họ dùng hỗn hợp silica gel và rây phân tử để tăng hiệu suất.

Mặt cắt rotor chia thành hai vùng. Theo mô tả của Charged EVs, khoảng ba phần tư diện tích dành cho khí xử lý và một phần tư cho khí tái sinh. Tỷ lệ cụ thể thay đổi theo thiết kế.

Chu trình một vòng quay gồm các bước sau:

1. Khí hồi từ phòng sạch trộn với khí tươi đã làm lạnh sơ bộ.
2. Hỗn hợp đi qua vùng xử lý, chất hút ẩm giữ hơi nước và khí ra rất khô.
3. Rotor quay chậm, phần vừa hút ẩm chuyển sang vùng tái sinh.
4. Khí nóng đi qua vùng này, tách hơi nước khỏi chất hút ẩm.
5. Khí ẩm sau tái sinh được thải ra ngoài, phần rotor đã khô quay về vùng xử lý.

Vì chất hút ẩm được phục hồi liên tục, hệ thống chạy ổn định suốt ca sản xuất. Điều kiện duy nhất là nguồn nhiệt tái sinh phải đủ và ổn định.

Nguồn nhiệt có thể là điện, hơi nước hoặc nước nóng, tùy hạ tầng nhà máy. Lựa chọn này ảnh hưởng lớn đến chi phí vận hành nên cần đánh giá từ giai đoạn thiết kế cơ sở.

Cấu hình AHU khử ẩm sâu và hệ điều khiển

AHU khử ẩm sâu là tổ hợp nhiều đoạn xử lý khí: lọc, làm lạnh sơ bộ, bánh hút ẩm, làm mát sau và quạt cấp. Thứ tự các đoạn quyết định điểm sương đầu ra và mức tiêu thụ năng lượng.

Một cấu hình tham khảo cho phòng sạch khô gồm các đoạn:

• Lọc thô và lọc trung bình cho khí tươi và khí hồi.
• Dàn lạnh sơ bộ để tách phần lớn hơi nước tự do.
• Bánh hút ẩm xử lý tinh, có thể hai cấp với yêu cầu rất thấp.
• Dàn làm mát sau để đưa nhiệt độ cấp về điểm đặt.
• Quạt cấp và đoạn lọc cuối trước khi vào phòng.

Lọc cuối thường là HEPA hoặc ULPA đặt tại trần, kết hợp màng lọc khí sạch hoặc hộp lọc đầu ra. Nhờ đó phòng đạt đồng thời cấp sạch và độ khô yêu cầu.

Điều khiển là phần quyết định độ ổn định. Cảm biến điểm sương đặt ở khí cấp và khí hồi cho biết tải ẩm thực tế. Bộ điều khiển PLC điều chỉnh công suất nhiệt tái sinh, tốc độ rotor và lưu lượng gió. Khi tải ẩm tăng do mở cửa hoặc đông người, hệ thống phản ứng ngay thay vì chờ đến khi phòng lệch ngưỡng.

Cảm biến cần được hiệu chuẩn định kỳ vì sai số ở vùng điểm sương âm ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm. AIRTECH THẾ LONG khuyến nghị đưa kế hoạch hiệu chuẩn vào hồ sơ vận hành ngay từ khi bàn giao.

Chênh áp giữa phòng khô và khu vực bên ngoài cũng do hệ HVAC duy trì. Phòng khô thường giữ áp dương để ngăn khí ẩm xâm nhập. Khí thải từ thiết bị công nghệ phải được bù bằng khí tươi. Lượng khí tươi này làm tăng tải ẩm nên cần tính cùng lúc với công suất rotor.

Vỏ phòng, tải ẩm và cửa airlock trong dry room

Tải ẩm của dry room đến từ con người, khí tươi, khí rò rỉ và hơi ẩm thấm qua vật liệu. Rotor chỉ khử được lượng ẩm mà thiết kế vỏ phòng cho phép lọt vào.

Một vỏ phòng kín khí là điều kiện then chốt. Cleanroom Technology nhấn mạnh rằng dry room cần kết hợp thiết kế HVAC, vỏ bao che kín khí và điều khiển quy trình. Mọi khe hở ở trần, vách, cửa và các điểm xuyên ống đều trở thành đường vào của hơi ẩm.

Với hạng mục này, AIRTECH THẾ LONG đề xuất lưu ý các điểm sau khi thi công phòng sạch:

• Chọn panel và phụ kiện có mối nối kín, bịt kỹ chỗ xuyên ống và cáp.
• Dùng vật liệu sàn liền mạch, hạn chế mối ghép.
• Bố trí khu thay đồ và khoang đệm tách phòng khô khỏi hành lang ẩm.
• Thử rò khí cho vỏ phòng trước khi bàn giao.

Con người là nguồn ẩm đáng kể. Mỗi lần mở cửa, khí ẩm tràn vào và điểm sương phòng tăng tạm thời. Vì thế lối ra vào nên đi qua khoang đệm hai cửa liên động. Có thể kết hợp air shower để giảm bụi và hạn chế mang ẩm theo quần áo.

Vật tư và bán thành phẩm đưa vào cũng cần quy trình. Nhà máy có thể dùng hộp trung chuyển, buồng sấy sơ bộ hoặc khu đệm khô. Vật liệu thoát ẩm ở đó trước khi vào phòng chính. Quy trình này phải được viết thành văn bản và đào tạo cho nhân viên.

Một lưu ý khác là vật liệu bao che. Hơi nước có thể thấm qua một số loại vật liệu xốp theo thời gian. Vì vậy lớp hoàn thiện và mối nối cần chọn để chặn thấm ẩm. Điều này đặc biệt quan trọng ở vách giáp khu vực nóng ẩm.

Cuối cùng, mọi thiết bị công nghệ có hút gió cục bộ cần được tính vào cân bằng khí. Nếu bỏ sót, phòng sẽ mất áp dương và khí ẩm ngoài hành lang tràn vào, làm điểm sương dao động.

Cầu nhiệt vỏ AHU theo EN 1886 và cách chọn cấp TB

Hệ số cầu nhiệt kb theo EN 1886 cho biết nguy cơ đọng sương trên bề mặt ngoài của vỏ AHU. Cấp TB1 là tốt nhất, TB4 là thấp nhất trong bốn cấp được phân loại.

AHU khử ẩm sâu có dòng khí lạnh và rất khô bên trong, trong khi bên ngoài là không khí nóng ẩm. Nếu khung và panel dẫn nhiệt kém, bề mặt ngoài có thể nguội dưới điểm sương của không khí xung quanh. Khi đó vỏ máy đọng nước, làm ẩm sàn và có thể gây gỉ sét.

Theo Swegon, với cấp TB2, nguy cơ đọng sương trên vỏ AHU đặt trong phòng máy bình thường là thấp. Từ TB3 trở xuống, nguy cơ đọng sương hoặc đóng băng tăng. Cũng theo nguồn này, EN 1886:2025 đã thay phiên bản trước.

Không phải dự án nào cũng cần TB2. Một số nhà sản xuất chỉ ra rằng TB2 là yêu cầu tốn kém và có thể quá mức khi điều kiện vận hành nhẹ. Vì vậy cấp TB nên chọn từ điều kiện thực tế: nhiệt độ ẩm của phòng máy, nhiệt độ khí bên trong và điểm sương mục tiêu.

Đối với AHU khử ẩm sâu đặt trong khu vực nóng ẩm, cấp TB cao thường hợp lý. Khi nghiệm thu, hãy yêu cầu báo cáo thử mô hình hộp theo EN 1886. Đừng chỉ dựa vào cấp ghi trên catalogue.

Nghiệm thu cả hệ thống khử ẩm nên gồm các phép đo sau:

1. Đo điểm sương khí cấp và khí hồi trong thời gian dài, không chỉ một lần.
2. Kiểm tra lưu lượng, chênh áp và cân bằng khí.
3. Thử rò khí vỏ phòng và vỏ AHU.
4. Thử tải: mở cửa, đưa người vào, quan sát thời gian phục hồi điểm sương.
5. Đối chiếu công suất nhiệt tái sinh với thiết kế.

Hồ sơ đo phải lưu để so sánh khi bảo trì hoặc thay rotor sau này. Ngoài ra, AIRTECH THẾ LONG khuyến nghị thống nhất tiêu chí nghiệm thu bằng văn bản ngay từ đầu. Các bên gồm chủ đầu tư, nhà thầu HVAC và nhà thầu vỏ phòng.

Giải pháp phòng sạch khô từ AIRTECH THẾ LONG

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG tư vấn, thiết kế và thi công phòng sạch. Công ty cũng sản xuất thiết bị phòng sạch và phòng thí nghiệm. Công ty thuộc hệ sinh thái Airtech Group, có nhà máy sản xuất ở hai miền Bắc và Nam, tại Hải Phòng và TP.HCM.

Các dự án của công ty gồm phòng sạch bệnh viện, phòng sạch sản xuất và phòng thí nghiệm. Bạn có thể xem trang dự án phòng sạch cho sản xuất để hình dung phạm vi triển khai.

Với yêu cầu khử ẩm sâu, AIRTECH THẾ LONG đề xuất bắt đầu bằng khảo sát và lập hồ sơ yêu cầu người dùng. Hồ sơ nêu điểm sương mục tiêu, cấp sạch, tải ẩm dự kiến, chênh áp và cách ra vào. Từ đó vỏ phòng, khoang đệm và hệ HVAC được thiết kế đồng bộ.

Các thông số cuối cùng được xác nhận theo yêu cầu quy trình và hồ sơ nghiệm thu của từng dự án. Để nhận tư vấn ban đầu, bạn có thể gửi yêu cầu qua biểu mẫu bên dưới.

Câu hỏi thường gặp về khử ẩm sâu cho phòng sạch

Khử ẩm sâu khác điều hòa thông thường ở điểm nào?

Điều hòa tách ẩm bằng cách làm lạnh dưới điểm sương, nên bị giới hạn bởi nhiệt độ đóng băng của dàn lạnh. Khử ẩm sâu dùng chất hút ẩm hấp phụ hơi nước, nhờ đó đạt điểm sương âm và giữ ổn định liên tục.

Khi nào phòng sạch cần bánh hút ẩm desiccant?

Khi điểm sương yêu cầu thấp hơn mức dàn lạnh đạt được, hoặc quy trình có vật liệu phản ứng với hơi nước. Pin lithium-ion là ví dụ điển hình. Quyết định cuối cùng dựa trên hồ sơ quy trình sản phẩm.

Nên chọn silica gel hay rây phân tử?

Theo một nhà cung cấp quốc tế, silica gel phù hợp khi điểm sương phòng cao hơn -30°C. Với yêu cầu từ -40°C trở xuống, hỗn hợp silica gel và rây phân tử cho hiệu suất tốt hơn. Cần đối chiếu số liệu của từng hãng.

Điểm sương -40°C tương ứng độ ẩm bao nhiêu?

Một nguồn kỹ thuật nêu -40°C tương ứng dưới 1% RH và khoảng 0,08 g/kg không khí khô. Quan hệ này phụ thuộc nhiệt độ phòng, nên cần tra biểu đồ trạng thái không khí cho điều kiện thực tế.

Vì sao cần quan tâm cấp TB của vỏ AHU?

Vì vỏ AHU lạnh và khô bên trong dễ đọng sương bên ngoài khi trời nóng ẩm. Cấp TB càng tốt thì nguy cơ đọng sương càng thấp. Cấp cần chọn theo điều kiện vận hành thực tế, không áp dụng một mức cho mọi dự án.

Kết luận: khử ẩm sâu cho phòng sạch cần thiết kế đồng bộ từ khí tươi đến vỏ phòng

Khử ẩm sâu cho phòng sạch chỉ ổn định khi mọi thành phần được thiết kế như một hệ thống. Đó là dàn lạnh, bánh hút ẩm, vỏ AHU và vỏ phòng. Hãy xác định điểm sương mục tiêu từ quy trình, kiểm soát tải ẩm và nghiệm thu bằng số liệu đo thực tế.

Nếu cần trao đổi về phòng sạch khô và khử ẩm sâu, hãy liên hệ AIRTECH THẾ LONG:

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG
Hotline: 0915.283.960 - 0915.283.043 | Tel: 024.3873.7717
Email: info@thelong.com.vn | Zalo: 0915283960
Website: thelong.com.vn | Trụ sở: Số 144 Phố Việt Hưng, Tổ 3, P. Việt Hưng, Hà Nội