Kiểm soát chất lượng thi công panel, trần và sàn - Yếu tố quyết định độ kín phòng sạch

Chỉ một khe hở nhỏ tại chân panel, một đường sealant bị đứt, một khung cửa bị lệch hoặc một vị trí đường ống xuyên tường không được xử lý đúng cũng có thể trở thành đường rò không khí. Khi những sai lệch nhỏ như vậy xuất hiện ở nhiều vị trí, hệ HVAC phải liên tục cấp thêm không khí để bù cho lượng khí thất thoát. Phòng vẫn có thể đạt chênh áp thiết kế, nhưng hệ thống phải làm việc nhiều hơn, tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và trở nên khó cân bằng hơn.

Có thể hình dung đơn giản rằng HVAC là hệ thống tạo ra điều kiện áp suất và lưu lượng không khí cần thiết, còn panel, trần và sàn tạo thành lớp vỏ giúp kiểm soát và duy trì những điều kiện đó. Vì vậy, chất lượng thi công lớp bao che không thể được coi là một hạng mục kiến trúc đơn thuần.

Trong bài viết này, hãy cùng VCR tỉm hiểu về chủ đề Kiểm soát chất lượng thi công panel, trần và sàn - Yếu tố quyết định độ kín phòng sạch.

Độ kín là nền tảng để phòng sạch vận hành ổn định

Trong kỹ thuật phòng sạch, lớp kết cấu bao quanh không gian kiểm soát thường được gọi là cleanroom envelope, có thể hiểu là lớp vỏ bao che của phòng sạch. Lớp vỏ này bao gồm panel tường, panel trần, sàn, cửa, kính, Pass Box và toàn bộ những vị trí mà đường ống, dây điện hoặc thiết bị xuyên qua kết cấu.

Tìm hiểu Phòng sạch là gì? 7 Kiến thức tổng quan về Phòng Sạch

Cleanroom envelope có thể được hình dung tương tự vỏ của một bình chứa. Không khí sạch được hệ HVAC cấp vào bên trong, trong khi lớp vỏ giúp giới hạn những vị trí mà không khí có thể đi qua. Nhờ đó, hệ thống có khả năng kiểm soát hướng chuyển động của không khí và duy trì mức chênh áp cần thiết giữa các khu vực.

Ở đây cần phân biệt rõ độ sạch, chênh áp và độ kín. Đây là ba yếu tố liên quan với nhau nhưng không đồng nghĩa. Độ sạch phản ánh mức độ kiểm soát nồng độ hạt trong không khí. Chênh áp thể hiện sự khác biệt áp suất giữa hai khu vực. Độ kín lại phản ánh khả năng hạn chế dòng không khí đi qua những khe hoặc vị trí không mong muốn trên lớp bao che.

Một phòng sạch có thể đạt cấp sạch yêu cầu nhưng vẫn tồn tại mức rò khí tương đối lớn. Tương tự, đồng hồ chênh áp vẫn có thể hiển thị 10Pa hoặc 15Pa mặc dù phòng có nhiều khe rò, miễn là hệ thống HVAC cấp đủ lượng không khí dư để bù lại phần bị thất thoát.

Giả sử hai phòng đều duy trì chênh áp 15Pa so với hành lang. Phòng thứ nhất chỉ cần một lượng không khí dư nhỏ để tạo áp. Trong khi đó, phòng thứ hai phải tăng đáng kể lưu lượng cấp mới duy trì được cùng mức 15Pa.

Nếu chỉ nhìn vào đồng hồ chênh áp, cả hai phòng đều đạt. Nhưng nếu xem xét dưới góc độ kỹ thuật, năng lượng và khả năng vận hành dài hạn, chất lượng của hai phòng hoàn toàn khác nhau. Phòng có mức rò lớn khiến quạt phải vận hành ở tải cao hơn, hệ điều khiển phải liên tục bù lưu lượng và khả năng cân bằng hệ HVAC cũng khó khăn hơn. Nếu nhà máy cần mở rộng trong tương lai, phần công suất dự phòng vốn có thể được sử dụng cho khu vực mới lại phải dành để bù cho lượng khí thất thoát của phòng hiện hữu.

Điều này cho thấy độ kín không phải một yếu tố phụ. Nó là một trong những nền tảng giúp hệ thống HVAC vận hành đúng với thiết kế.

Chất lượng panel, trần và sàn phải được kiểm soát từ giai đoạn thiết kế

Một sai lầm phổ biến trong dự án phòng sạch là chỉ bắt đầu kiểm soát chất lượng khi panel đã được dựng lên. Thực tế, nhiều lỗi xuất hiện trên công trường đã được hình thành từ trước đó, ngay trong quá trình thiết kế và triển khai bản vẽ.

Một tài liệu đặc biệt quan trọng là shop drawing - bản vẽ triển khai thi công chi tiết. Shop drawing phải thể hiện chính xác vị trí panel, cửa, kính, Pass Box, cao độ trần, thiết bị xuyên tường và các hệ thống kỹ thuật liên quan.

Nếu bản vẽ không xử lý rõ các điểm giao tiếp giữa những hệ thống này, công trường thường phải tự giải quyết bằng các phương án tình thế. Panel có thể bị cắt trực tiếp tại chỗ, đường ống được khoan xuyên sau khi tường đã hoàn thiện hoặc kích thước ô chờ phải điều chỉnh bằng profile và sealant. Càng nhiều xử lý phát sinh tại hiện trường, khả năng xuất hiện sai số càng lớn.

Mặt bằng nền cũng phải được kiểm tra trước khi dựng panel. Nếu bê tông không đủ phẳng hoặc cao độ thay đổi lớn, đường chân panel rất khó duy trì đồng đều. Nhà thầu có thể phải bù bằng profile hoặc lớp vật liệu trám, từ đó tạo ra những vị trí tiềm ẩn nguy cơ mất kín.

Tương tự, hệ trần phải được tính toán đồng bộ ngay từ đầu với các thiết bị kỹ thuật. Trên trần phòng sạch thường có HEPA Box, đèn, miệng gió, sprinkler, cảm biến và FFU.

Một khái niệm quan trọng khác là interface management - quản lý các điểm giao tiếp giữa nhiều hệ thống hoặc nhiều gói thầu. Panel không tồn tại độc lập. Nó phải kết nối với HVAC, điện, PCCC, BMS, khí nén, nước, đường ống công nghệ, Pass Box, cửa và nhiều thiết bị khác.

Trong thực tế, phần lớn những lỗi khó xử lý nhất không xuất hiện trên bề mặt một tấm panel nguyên vẹn mà tại chính các điểm giao tiếp này. Vì vậy, kiểm soát chất lượng cần bắt đầu từ việc thiết kế rõ ràng ai làm gì, thiết bị xuyên qua vị trí nào và chi tiết hoàn thiện sẽ được xử lý ra sao.

Thi công panel tường phải kiểm soát cả hình học lẫn độ kín

Panel tường là bộ phận dễ quan sát nhất của phòng sạch nhưng cũng là nơi xuất hiện nhiều sai số nếu quá trình thi công không được kiểm soát liên tục.

Yếu tố đầu tiên cần chú ý là độ thẳng đứng. Một tấm panel bị nghiêng không chỉ làm mất thẩm mỹ mà còn ảnh hưởng đến các cấu kiện liên kết với nó. Cửa có thể bị lệch, kính khó căn chỉnh, đường tiếp giáp với trần không đều và các mối nối giữa panel có thể bị kéo lệch.

Panel phòng sạch là gì? Chọn loại panel nào cho phòng sạch

Độ đồng phẳng giữa các tấm panel cũng rất quan trọng. Hai tấm nằm cạnh nhau cần tạo thành một bề mặt liên tục. Nếu cao độ mặt panel chênh nhau, tại đường nối sẽ xuất hiện gờ.
Trong công trình thông thường, một gờ nhỏ đôi khi có thể chấp nhận về mặt chức năng. Nhưng trong phòng sạch, những vị trí không đồng đều dễ trở thành khu vực khó vệ sinh, giữ bụi hoặc làm đường sealant bị biến dạng.

Mối nối giữa hai panel thường được gọi là joint. Tùy cấu tạo của hệ panel, joint có thể sử dụng liên kết âm dương, còn gọi là tongue-and-groove, hoặc sử dụng hệ khóa cơ khí cam-lock. Tongue-and-groove là kiểu liên kết trong đó phần lồi của một tấm được ghép vào rãnh của tấm kế tiếp. Cam-lock sử dụng cơ cấu khóa bên trong để kéo hai tấm panel sát lại với nhau.

Dù sử dụng giải pháp nào, điều quan trọng nhất vẫn là panel phải được căn chỉnh chính xác trước khi hoàn thiện đường nối. Sau khi panel được ghép, sealant thường được sử dụng để tạo bề mặt liên tục. Sealant là vật liệu trám kín có khả năng đàn hồi, thường được sử dụng tại các khe nối để hỗ trợ hạn chế rò khí và tạo điều kiện thuận lợi cho vệ sinh. Chất lượng sealant không chỉ phụ thuộc vào loại vật liệu mà còn phụ thuộc rất lớn vào việc chuẩn bị bề mặt.

Nếu trong khe vẫn còn bụi, dầu, hơi ẩm hoặc mảnh vật liệu, độ bám của sealant có thể giảm đáng kể. Đường keo lúc mới hoàn thiện vẫn có thể rất đẹp nhưng sau một thời gian sẽ xuất hiện hiện tượng bong mép, nứt hoặc tách khỏi panel.

Sealant cũng cần được thi công liên tục. Một đoạn thiếu chỉ vài centimet vẫn có thể tạo thành một đường rò. Khi nhiều đoạn nhỏ như vậy cộng lại trên toàn bộ công trình, tổng diện tích thất thoát không khí có thể trở nên đáng kể.

Điều quan trọng là không nên sử dụng sealant như vật liệu che giấu sai số cơ khí. Nếu panel lắp lệch hoặc khe giữa hai tấm quá lớn, giải pháp tốt nhất vẫn là điều chỉnh kết cấu trước khi bơm sealant.

Các góc giữa hai bức tường cũng cần được xử lý phù hợp. Trong nhiều phòng sạch, người ta sử dụng profile bo cong nhằm loại bỏ góc vuông sắc, giúp bề mặt chuyển tiếp mượt hơn và thuận tiện hơn cho việc vệ sinh.

Như vậy, chất lượng panel không thể chỉ đánh giá bằng việc bề mặt có đẹp hay không. Cần xem xét đồng thời độ thẳng, độ phẳng, mối nối, chất lượng sealant và khả năng tích hợp với các cấu kiện khác.

Trần phòng sạch là một phần của kết cấu bao che chứ không chỉ là bề mặt hoàn thiện

Trần phòng sạch thường bị đánh giá bằng mắt. Nếu nhìn phẳng, sạch và không trầy xước thì nhiều người cho rằng đã đạt yêu cầu. Tuy nhiên, cách đánh giá như vậy chưa phản ánh đầy đủ vai trò kỹ thuật của hệ trần.

Tham khảo Trần phòng sạch có yêu cầu như thế nào

Trần là một phần của cleanroom envelope và đồng thời là nơi tích hợp mật độ thiết bị rất lớn. Đèn, HEPA Box, FFU, sprinkler, sensor và các đầu cuối kỹ thuật đều có thể nằm trên hoặc xuyên qua trần. Do đó, độ ổn định cơ học của hệ trần rất quan trọng. Hệ thanh treo phải được bố trí phù hợp với tải trọng và thiết kế. Nếu trần bị võng, các joint và đường sealant sẽ chịu biến dạng. Ban đầu sai lệch có thể rất nhỏ, nhưng sau một thời gian mối nối có khả năng bị kéo giãn hoặc tách ra.

Một yếu tố khác cần được xác định rõ là khả năng đi lại trên trần. Loại trần cho phép nhân sự bảo trì đi trực tiếp phía trên thường được gọi là walkable ceiling - trần có khả năng chịu tải người đi lại theo thiết kế. Không phải mọi hệ trần panel đều có chức năng này. Nếu trần không được thiết kế để đi lại nhưng trong quá trình vận hành vẫn thường xuyên chịu tải người và dụng cụ, nguy cơ võng hoặc biến dạng là rất lớn.

Việc tích hợp các thiết bị trên trần cũng phải được kiểm soát về độ đồng phẳng. HEPA Box, FFU và đèn cần nằm đúng module thiết kế. Nếu thiết bị lắp lệch hoặc khe hở xung quanh không đồng đều, sử dụng một lượng lớn sealant để bù sai số không phải là cách xử lý tốt.

Đặc biệt cần kiểm soát các vị trí xuyên trần. Những vị trí này trong kỹ thuật thường được gọi là penetration, nghĩa là nơi một đường ống, dây điện, conduit, sprinkler, sensor hoặc cấu kiện khác đi xuyên qua lớp bao che. Mỗi penetration là một điểm có khả năng làm mất tính liên tục của cleanroom envelope.

Khi phòng sạch mới xây dựng, những penetration này thường được thể hiện khá rõ trên bản vẽ. Tuy nhiên, sau khi nhà máy đi vào vận hành, số lượng vị trí xuyên có xu hướng tăng dần do nhu cầu bổ sung thiết bị và thay đổi công nghệ. Nếu một lỗ mới được khoan trên trần nhưng chỉ được trám tạm bằng foam hoặc vật liệu không phù hợp, phòng vẫn có thể vận hành nhưng chất lượng lớp bao che sẽ giảm. Bởi vậy, trần phòng sạch phải được xem là một hệ kết cấu kỹ thuật có vai trò lâu dài, chứ không chỉ là phần hoàn thiện kiến trúc nằm phía trên đầu người vận hành.

Sàn phòng sạch phải được kiểm soát từ nền bê tông đến góc tiếp giáp panel

Khi nói đến sàn phòng sạch, nhiều người nghĩ ngay đến epoxy. Tuy nhiên, lớp epoxy chỉ là phần nhìn thấy phía trên cùng. Chất lượng của cả hệ sàn phụ thuộc trước tiên vào nền bên dưới. Trong kỹ thuật, lớp nền này được gọi là substrate. Nếu substrate có độ ẩm quá cao, xuất hiện vết nứt, không đủ độ phẳng hoặc chưa đạt điều kiện thi công, lớp phủ phía trên rất dễ bị bong, phồng hoặc nứt sau một thời gian.

Epoxy là vật liệu polymer được sử dụng phổ biến trong phòng sạch vì có khả năng tạo bề mặt liền mạch, tương đối bền và dễ vệ sinh. Tuy nhiên, đây không phải là giải pháp duy nhất.
Polyurethane, thường viết tắt PU, cũng có thể được sử dụng trong những khu vực cần đặc tính chịu nhiệt, hóa chất hoặc tải trọng khác. Vinyl sheet - sàn nhựa dạng tấm hoặc cuộn, cũng được sử dụng trong nhiều ứng dụng phòng sạch.

Không nên đặt câu hỏi epoxy hay vinyl loại nào tốt hơn theo nghĩa tuyệt đối. Vật liệu phù hợp phải được lựa chọn dựa trên điều kiện vận hành thực tế, bao gồm tải trọng, hóa chất vệ sinh, nguy cơ tĩnh điện, nhiệt độ, độ ẩm, khả năng sửa chữa và yêu cầu của từng khu vực.

Một chi tiết đặc biệt quan trọng là vị trí tiếp giáp giữa tường và sàn. Trong nhiều phòng sạch, người ta sử dụng coving - phần bo cong chuyển tiếp từ mặt sàn lên panel tường. Thay vì hình thành góc vuông 90 độ, coving tạo ra một bề mặt cong giúp hạn chế góc chết và thuận lợi hơn cho vệ sinh. Tuy nhiên, coving chỉ thực sự có giá trị khi được thi công đúng. Nếu phần bo bị tách khỏi panel hoặc nền, một khe hở sẽ hình thành ngay tại vị trí vốn được thiết kế để giảm nguy cơ tích tụ bụi.

Chân panel cũng cần được xử lý đồng bộ với hệ sàn. Nếu panel được dựng trước nhưng chi tiết hoàn thiện epoxy không rõ ràng, hoặc ngược lại, đường tiếp giáp cuối cùng thường phải phụ thuộc quá nhiều vào sealant. Một lớp sealant nhỏ có thể xử lý khe nối hợp lý, nhưng không nên phải bù cho sai lệch lớn giữa nền và panel.

Các đường ống xuyên sàn, drain, chân máy và vị trí neo thiết bị cũng cần được chú ý. Mỗi lần khoan neo qua lớp epoxy đều làm phá vỡ tính liên tục của bề mặt. Nếu không được hoàn thiện đúng, nước hoặc hóa chất vệ sinh có thể xâm nhập xuống lớp nền. Vết nứt epoxy vì vậy không nên chỉ được xem là lỗi thẩm mỹ. Nó có thể phản ánh vấn đề của chính lớp phủ hoặc chuyển vị của nền phía dưới.

Kiểm soát sàn phòng sạch cần được thực hiện từ substrate, vật liệu hoàn thiện, coving, chân panel cho đến tất cả những điểm mà thiết bị hoặc đường ống đi xuyên qua hệ sàn.

Cửa, kính, Pass Box và các điểm giao tiếp thường là nơi dễ phát sinh rò khí nhất

Trong thực tế, bề mặt giữa một tấm panel nguyên vẹn hiếm khi là nơi xảy ra rò khí lớn. Những vấn đề thường xuất hiện tại nơi panel kết nối với một cấu kiện khác. Đó có thể là cửa, kính, Pass Box, HEPA Box, đường ống hoặc vị trí panel gặp trần và sàn. Những nơi này được gọi là interface - điểm giao tiếp giữa hai hệ thống.

Cửa phòng sạch là ví dụ điển hình. Một bộ cửa không chỉ bao gồm cánh mà còn có frame, bản lề, khóa, gioăng và phần tiếp giáp với sàn. Gioăng cửa trong tiếng Anh thường được gọi là gasket. Đây là vật liệu đàn hồi tạo độ kín khi cánh cửa ép vào khung.

Nếu frame bị lệch, mức độ nén gasket trên toàn bộ chu vi sẽ không đồng đều. Một vị trí có thể bị ép quá mạnh trong khi phía đối diện không tiếp xúc đủ. Cửa vẫn đóng được nhưng lượng không khí rò qua khe có thể tăng.

Tại đáy cửa, một số thiết kế sử dụng drop seal - gioăng tự động hạ xuống khi cửa đóng. Cơ cấu này giúp hạn chế khe hở giữa cửa và sàn. Tuy nhiên, drop seal chỉ hoạt động tốt khi sàn đủ phẳng. Nếu sàn bị lồi hoặc lõm, gioăng sẽ không tiếp xúc đều trên toàn bộ chiều rộng.

Kính phòng sạch cũng tương tự. Bản thân kính gần như không phải vấn đề. Khu vực quan trọng là khe giữa kính và panel. Nếu đường seal tại vị trí này bị gián đoạn, nó vẫn có thể trở thành đường rò.

Pass Box là một trường hợp đáng chú ý hơn vì thiết bị này tạo thành một ô xuyên tương đối lớn qua panel. Một Pass Box có thể được sản xuất rất chính xác tại nhà máy, panel cũng có thể đạt chất lượng tốt, nhưng nếu khe giữa thân thiết bị và panel không được xử lý đúng thì cả cụm vẫn có thể bị rò.

HEPA Box lắp trên trần cũng có vấn đề tương tự. Hộp có thể đạt độ kín từ nhà sản xuất nhưng joint giữa HEPA Box và panel trần lại là trách nhiệm của công tác thi công hiện trường.

Các đường ống công nghệ cũng tạo ra nhiều interface. Hệ thống đường ống này thường được gọi chung là piping, có thể bao gồm khí nén, nước tinh khiết, hơi sạch hoặc các loại môi chất khác.

Khi piping xuyên qua panel, khoảng hở xung quanh cần được xử lý bằng giải pháp phù hợp. Không nên tùy tiện đổ đầy vật liệu trám cứng nếu đường ống có khả năng giãn nở do nhiệt, bởi chuyển vị của ống có thể làm vật liệu nứt sau một thời gian.

Từ góc độ độ kín, có thể áp dụng một nguyên tắc rất đơn giản: chất lượng của lớp bao che thường được quyết định bởi điểm yếu nhất. Một căn phòng có hàng trăm mét vuông panel thi công rất tốt nhưng chỉ cần vài penetration lớn bị xử lý kém vẫn có thể gặp vấn đề về chênh áp và rò khí.

QA/QC phải diễn ra trong suốt quá trình thi công chứ không phải chỉ ở cuối dự án

QA/QC là viết tắt của Quality Assurance và Quality Control, tức đảm bảo chất lượng và kiểm soát chất lượng. Quality Assurance tập trung vào xây dựng quy trình, tiêu chuẩn và phương pháp làm việc để giảm khả năng xuất hiện sai lỗi. Quality Control tập trung vào việc kiểm tra sản phẩm hoặc công việc thực tế để xác định nó có đáp ứng yêu cầu hay không. Một dự án phòng sạch cần cả hai.

Nếu chỉ kiểm tra sau khi toàn bộ panel đã hoàn thiện, nhiều chi tiết quan trọng có thể bị che kín và gần như không thể quan sát lại nếu không tháo dỡ. Việc kiểm soát nên bắt đầu ngay từ thời điểm vật liệu được đưa đến công trường. Công đoạn này thường gọi là incoming inspection - kiểm tra vật tư đầu vào. Panel bị móp, cong hoặc trầy xước nghiêm trọng cần được phát hiện trước khi lắp đặt. Profile, cửa, kính và các vật tư khác cũng cần được đối chiếu với hồ sơ đã phê duyệt.

Đối với những công trình lớn, việc thực hiện mock-up trước khi triển khai đại trà có giá trị rất cao. Mock-up là khu vực mẫu được thi công hoàn chỉnh nhằm thống nhất chất lượng giữa chủ đầu tư, tư vấn và nhà thầu. Một mock-up tốt có thể bao gồm panel, cửa, kính, góc bo, trần, sàn và một số điểm xuyên kỹ thuật. Khi mẫu đã được phê duyệt, nó trở thành chuẩn trực quan để so sánh với các khu vực khác.

Trong quá trình thi công còn có khái niệm Hold Point. Đây là điểm dừng bắt buộc mà nhà thầu không được chuyển sang công đoạn tiếp theo trước khi phần việc hiện tại được kiểm tra và chấp thuận.

Ví dụ, trước khi đóng kín trần cần kiểm tra các đường ống và penetration phía trên. Trước khi phủ epoxy cần xác nhận chất lượng nền. Trước khi hoàn thiện sealant cần kiểm tra độ sạch và hình học của joint.

Khi một hạng mục hoàn thành, nhà thầu có thể phát hành Inspection Request, thường viết tắt IR - yêu cầu tư vấn hoặc chủ đầu tư thực hiện kiểm tra và nghiệm thu. Đến cuối dự án, các lỗi còn tồn tại thường được tổng hợp trong Punch List - danh sách các công việc cần sửa chữa hoặc hoàn thiện trước khi bàn giao.

Tuy nhiên, một dự án tốt không được đánh giá bằng việc Punch List dài đến đâu và sửa nhanh thế nào. Mục tiêu đúng phải là kiểm soát chất lượng ngay trong từng công đoạn để số lượng lỗi xuất hiện ở cuối dự án càng ít càng tốt.

Nghiệm thu độ kín không thể chỉ dựa vào đồng hồ chênh áp

Một trong những hiểu nhầm phổ biến trong vận hành phòng sạch là cho rằng khi đồng hồ chênh áp hiển thị đúng giá trị thiết kế thì căn phòng đã kín. Thực tế, differential pressure - chênh áp, và airtightness - độ kín khí, không phải cùng một đại lượng. Có thể hình dung một chiếc bình có một lỗ nhỏ. Nếu liên tục bơm không khí vào đủ nhanh, áp suất trong bình vẫn có thể cao hơn bên ngoài.

Phòng sạch cũng tương tự. Nếu hệ HVAC có đủ công suất để bù, phòng vẫn có thể duy trì 10 Pa hoặc 15 Pa ngay cả khi tồn tại nhiều khe rò. Lượng không khí thoát ra qua những đường không mong muốn được gọi là air leakage - lượng rò khí.

Do đó, trong quá trình nghiệm thu và commissioning, không nên đánh giá phòng sạch chỉ bằng giá trị chênh áp. Commissioning có thể hiểu là quá trình kiểm tra, điều chỉnh và xác nhận rằng hệ thống sau khi xây dựng có khả năng vận hành đúng với mục tiêu thiết kế.

Tìm hiểu Sự khác nhau giữa Commissioning và Validation trong hệ thống phòng sạch

Nếu một phòng khó giữ áp, phản ứng đầu tiên không nên luôn là tăng lưu lượng cấp. Cần tìm nguyên nhân thực sự. Có thể kiểm tra các joint, đường sealant, cửa, Pass Box, HEPA Box và penetration. Những vị trí nghi ngờ có thể được đánh giá bằng smoke visualization - sử dụng khói hoặc aerosol phù hợp để quan sát hướng chuyển động của không khí. Nếu dòng khói bị hút mạnh qua một khe cửa hoặc khe panel, vị trí leakage có thể được nhận biết rõ hơn.

Một thông số khác đáng quan tâm là khả năng phục hồi áp suất sau khi cửa đóng. Quá trình này có thể gọi là pressure stabilization, nghĩa là khả năng áp suất trở lại trạng thái ổn định sau một biến động. Khi cửa mở, chênh áp có thể giảm mạnh. Sau khi cửa đóng, hệ thống phải phục hồi về trạng thái thiết kế trong một khoảng thời gian phù hợp.

Nếu quá trình phục hồi diễn ra quá chậm, nguyên nhân có thể đến từ lưu lượng HVAC, hệ điều khiển hoặc mức rò khí của phòng. Do đó, đánh giá độ kín cần nhìn vào toàn bộ hệ thống thay vì chỉ một con số trên đồng hồ.

Những sai số nhỏ trong thi công có thể trở thành chi phí vận hành lớn trong nhiều năm

Một trong những lý do khiến lỗi thi công panel thường bị xem nhẹ là hậu quả của chúng không phải lúc nào cũng xuất hiện ngay. Một đoạn sealant bị thiếu vài centimet có thể chưa gây sự cố trong ngày đầu tiên. Một khe cửa hơi lớn cũng chưa chắc khiến hệ thống mất chênh áp ngay lập tức. Nhưng những sai lệch này sẽ cộng dồn theo thời gian.

Khi leakage tăng, HVAC phải cung cấp thêm không khí để bù. Quạt phải vận hành ở tải cao hơn. Hệ điều khiển cần điều chỉnh nhiều hơn. Mức tiêu thụ điện có thể tăng và khả năng cân bằng hệ thống trở nên khó khăn.

Điều này cần được nhìn dưới góc độ chi phí vòng đời.

• CAPEX, viết đầy đủ là Capital Expenditure, là chi phí đầu tư ban đầu để xây dựng và trang bị hệ thống.
• OPEX, Operational Expenditure, là chi phí vận hành phát sinh trong thời gian sử dụng, bao gồm điện năng, bảo trì, vật tư và nhiều chi phí liên quan.

Một phương án thi công rẻ hơn có thể giúp giảm CAPEX ở thời điểm đầu tư nhưng nếu làm tăng mức rò, điện năng và chi phí sửa chữa trong mười năm tiếp theo thì tổng chi phí thực tế chưa chắc thấp hơn.

Vì vậy, đối với phòng sạch nên xem xét thêm khái niệm Total Cost of Ownership (TCO) - tổng chi phí sở hữu trong toàn bộ vòng đời của hệ thống. Không chỉ năng lượng mà chính vật liệu cũng thay đổi theo thời gian. Sealant có thể lão hóa. Gasket cửa giảm độ đàn hồi. Sàn có thể nứt. Trần có thể chịu thêm tải khi nhà máy bổ sung thiết bị mới. Điều này dẫn đến khái niệm lifecycle management - quản lý hệ thống trong toàn bộ vòng đời vận hành.

Ngày nghiệm thu không phải thời điểm kết thúc công việc kiểm soát cleanroom envelope. Đó chỉ là thời điểm phòng sạch chuyển từ giai đoạn xây dựng sang giai đoạn vận hành. Trong quá trình sử dụng, các đường sealant, cửa, kính, Pass Box và penetration cần được kiểm tra định kỳ. Những dấu hiệu bong, nứt hoặc biến dạng nên được xử lý từ sớm trước khi phát triển thành lỗi lớn.

Đặc biệt, hoạt động cải tạo là một trong những giai đoạn dễ phá vỡ độ kín nhất. Một màn hình mới được bổ sung có thể cần một lỗ xuyên panel. Một cảm biến mới lại tạo thêm một penetration. Sau đó là đường khí nén, đường điện hoặc đường tín hiệu. Mỗi thay đổi riêng lẻ đều rất nhỏ nhưng nếu không quản lý, sau nhiều năm lớp vỏ phòng sạch có thể khác đáng kể so với trạng thái ban đầu.

Trong hệ thống chất lượng, việc quản lý những thay đổi như vậy được gọi là change control. Trước khi khoan một lỗ xuyên panel, cần đánh giá khu vực đó thuộc cấp sạch nào, có ảnh hưởng đến chênh áp hay không, sử dụng vật liệu hoàn thiện gì và sau khi thực hiện có cần kiểm tra lại trạng thái phòng hay không.

Điều này đặc biệt quan trọng với pressure cascade - mô hình phân cấp áp suất giữa các khu vực nhằm kiểm soát hướng chuyển động của không khí. Khi leakage tăng không kiểm soát, pressure cascade cũng trở nên khó duy trì hơn. Vì vậy, độ kín phải được quản lý từ ngày đầu tiên của dự án cho đến toàn bộ thời gian vận hành nhà máy.

Độ kín phòng sạch được tạo ra từ hàng trăm chi tiết nhỏ

Một hệ thống phòng sạch tốt hiếm khi được quyết định bởi một thiết bị nổi bật.

HEPA filter chất lượng cao không thể khắc phục hoàn toàn một khe lớn quanh cửa. FFU tốt không thể bù cho một trần bị võng. Một hệ HVAC hiện đại cũng không nên phải liên tục làm việc ở công suất cao để bù cho hàng chục điểm leakage phát sinh từ chất lượng thi công kém.

Giá trị của một phòng sạch nằm ở khả năng tất cả các thành phần hoạt động như một hệ thống thống nhất. Panel cần được lắp đúng vị trí và duy trì độ thẳng. Các joint phải liên tục. Sealant cần bám chắc và được thi công trên bề mặt đã chuẩn bị đúng. Trần phải đủ ổn định cho tải trọng thiết kế. Sàn phải bắt đầu từ một substrate tốt và có chi tiết tiếp giáp hợp lý với chân tường.

Cửa cần được căn chỉnh để gasket tiếp xúc đồng đều. Pass Box phải được tích hợp đúng vào panel. HEPA Box và FFU cần được lắp chính xác với hệ trần. Mỗi penetration cần được xử lý như một phần của lớp bao che chứ không phải chỉ là một lỗ kỹ thuật.

Khi những yếu tố này kết hợp với nhau, chúng tạo thành pressure boundary - ranh giới kết cấu giúp duy trì sự khác biệt áp suất giữa các khu vực và hạn chế những dòng khí ngoài thiết kế.

Nhìn theo cách này, panel, trần và sàn không còn là ba hạng mục hoàn thiện riêng biệt. Chúng cùng tạo thành một hệ thống bao che hỗ trợ HVAC duy trì môi trường được kiểm soát.

Điều này cũng giải thích vì sao khi một phòng sạch không giữ được chênh áp, việc tăng lưu lượng HVAC chưa chắc đã là giải pháp đầu tiên nên lựa chọn. Nếu nguyên nhân thực sự nằm ở leakage, tăng lưu lượng về bản chất chỉ là dùng thêm năng lượng để bù cho những khe hở.

Một cleanroom envelope được thi công tốt giúp HVAC vận hành gần hơn với điều kiện thiết kế. Lưu lượng dễ cân bằng hơn, quạt không cần chạy quá tải và hệ điều khiển cũng ổn định hơn. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa rằng phòng sạch phải là một chiếc hộp kín tuyệt đối. Không khí vẫn cần được dịch chuyển có kiểm soát giữa các không gian để tạo pressure cascade và hướng dòng khí theo mục tiêu thiết kế. Mục tiêu của độ kín là hạn chế những đường rò không kiểm soát, từ đó đưa không khí đi qua các vị trí và theo hướng đã được tính toán.

Chất lượng này không phải trách nhiệm của riêng nhà thầu panel. Đơn vị thiết kế phải tạo ra bản vẽ rõ ràng. Nhà cung cấp vật liệu phải đảm bảo sản phẩm phù hợp. Nhà thầu thi công cần kiểm soát hình học và mối nối. Nhà thầu HVAC, điện và PCCC phải xử lý đúng những vị trí xuyên kết cấu. Tư vấn và chủ đầu tư cần quản lý các interface giữa nhiều gói thầu.

Đặc biệt với các dự án chia nhỏ gói thầu, ranh giới trách nhiệm phải được xác định từ đầu. Cần làm rõ ai tạo lỗ xuyên panel, ai lắp thiết bị, ai hoàn thiện sealant và ai chịu trách nhiệm kiểm tra cuối cùng.

Nếu những vấn đề này không rõ ràng, một hạng mục tưởng như rất nhỏ có thể trở thành khoảng trống trách nhiệm giữa hai hoặc ba nhà thầu. Vì vậy, kiểm soát chất lượng panel, trần và sàn không chỉ là câu chuyện của kỹ thuật thi công. Đây còn là vấn đề của thiết kế, quản lý dự án, QA/QC, commissioning, vận hành và bảo trì.

Một phòng sạch đạt chất lượng không chỉ cần vượt qua nghiệm thu tại thời điểm bàn giao. Nó phải có khả năng tiếp tục duy trì trạng thái kiểm soát sau năm năm, mười năm hoặc lâu hơn.

Điểm khác biệt giữa một công trình chỉ đạt yêu cầu ban đầu và một phòng sạch có chất lượng dài hạn thường nằm ở những chi tiết rất nhỏ: một joint được xử lý đúng, một penetration được seal cẩn thận, một khung cửa được căn chỉnh chính xác hay một lớp nền được chuẩn bị tốt trước khi phủ epoxy.

Đó là lý do kiểm soát chất lượng thi công panel, trần và sàn phải được xem là một trong những yếu tố quyết định độ kín, khả năng duy trì chênh áp và hiệu quả vận hành lâu dài của toàn bộ phòng sạch.

PN