Định nghĩa chuẩn cho tủ hút khí độc hiệu năng cao

Định nghĩa chuẩn cho tủ hút khí độc hiệu năng cao

Các tủ hút khí độc hiệu năng cao thường được gọi bằng những cái tên khác nhau trong ngành, do đó ý nghĩa của thuật ngữ “tủ hút khí độc hiệu năng cao” thường bị hiểu nhầm. Với tất cả các định nghĩa thuật ngữ chuyên ngành khác nhau, những cụm từ chuyên môn có thể khá khó hiểu. Bài viết này sẽ giúp làm rõ vấn đề này.

Mối quan hệ giữa không khí và tủ hút khí độc

Không khí được hút qua tủ hút bằng quạt, tạo ra một môi trường giảm áp để bảo vệ người sử dụng khỏi các khí độc hại. Không khí di chuyển ở tốc độ nhất định, hay còn gọi là vận tốc. Vận tốc của tủ hút được đo dựa trên mặt phẳng của cánh cửa, và được gọi là vận tốc bề mặt, đo bằng đơn vị feet trên phút (fpm).

Vận tốc bề mặt liên quan đến lượng không khí được hút qua tủ hút. Lượng không khí được gọi là tỷ lệ dòng chảy thể tích, đo bằng feet khối trên phút (CFM). Càng nhiều không khí được hút qua, thì không khí sẽ di chuyển càng nhanh.

Để dễ liên tưởng, hãy dùng ví dụ về vòi nước tưới cây. Bạn có thể đặt ngón cái vào miệng vòi nước để làm cho nước phun xa hơn, vì việc chặn miệng vòi sẽ đẩy nhanh tốc độ của nước. Khối lượng nước bơm qua ống vẫn giữ nguyên.

Cả nước và không khí đều là chất lưu, cùng một quy tắc vật lý được áp dụng. Vận tốc bề mặt (fpm) phụ thuộc vào cả lượng không khí đi qua tủ hút (CFM) và kích thước cửa ra của không khí, bao gồm cả khu vực phân bổ lượng khí.

Tủ hút khí độc phòng thí nghiệm
Tủ hút khí độc phòng thí nghiệm

Điểm đặt vận tốc bề mặt

Các mô hình tủ hút khí khác nhau sẽ hoạt động với vận tốc bề mặt khác nhau. Vì không phải tất cả các phòng thử nghiệm (PTN) đều cần đến loại tủ hút khí tiên tiến nhất, nhiều nhà sản xuất cung cấp một loạt các loại khác nhau để lựa chọn.

Vận tốc bề mặt cụ thể nên được chọn dựa trên một số yếu tố. Vận tốc bề mặt hoạt động được khuyến nghị thường do nhân viên giám sát an toàn của phòng thử nghiệm quyết định chứ không phải do nhà sản xuất thiết bị quyết định. Một nhân viên giám sát an toàn có thể chấp nhận sử dụng tủ hút ở vận tốc 60 fpm với chiều cao làm việc là 18 feet, hoặc do điều kiện thông khí phòng thí nghiệm hoặc sử dụng tấm nóng mà yêu cầu về vận tốc bề mặt có thể tăng lên.

Tủ hút khí độc phòng thí nghiệm gia công sản xuất tại Việt Nam
Tủ hút khí độc phòng thí nghiệm gia công sản xuất tại Việt Nam

Tủ hút khí độc tiêu tốn rất nhiều năng lượng trong phòng thử nghiệm. Chúng hút và nén khí rồi đẩy ra ngoài – giống như mở một ô cửa sổ quanh năm và ép không khí thổi qua nó. Vì vậy, nếu sử dụng được vận tốc bề mặt thấp hơn thì nên dùng. Vận tốc bề mặt thấp hơn có nghĩa là lưu lượng thể tích thấp hơn, tức là tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí nói chung.

Vận tốc không tương đương với sự an toàn

Các quy định về vận tốc bề mặt yêu cầu có phạm vi khá rộng, tuy nhiên, người ta đã chứng minh rằng tốc độ nhanh hơn không nhất thiết là an toàn hơn. Trên thực tế, nhiều tiêu chuẩn phòng thử nghiệm nêu rõ hoạt động ở vận tốc cao (trên 150 fpm) có thể gây nguy cơ mất an toàn do không khí hỗn độn.

Nếu phòng thử nghiệm được cân bằng và tuân theo các hướng dẫn chung về vận hành lượng khí cố định qua tủ hút khí, có thể tiết kiệm năng lượng đáng kể nếu thiết bị hút khí hoạt động ở vận tốc bề mặt thấp hơn 100 fpm.

Một phòng thử nghiệm có thể bị thiếu không khí, nếu như vậy, tủ hút khí sẽ không hoạt động chính xác. Phải đảm bảo có đủ không khí cung cấp cho phòng thử nghiệm trước khi bổ sung thêm tủ hút khí hoặc chọn đặt vận tốc bề mặt. Điều đó không có nghĩa là tất cả các phòng thử nghiệm đều có thể vận hành tủ hút khí ở mức vận tốc thấp 60 fpm để làm giảm sức ép cho hệ thống cơ học. Vận tốc bề mặt của tủ hút khí độc phải được phân tích và xác định cẩn thận vì có rất nhiều ích lợi khi vận hành ở vận tốc bề mặt thấp hơn, và vận tốc bề mặt cao hơn sẽ gây ra rủi ro và chi phí không cần thiết.

Hướng luồng khí đi qua tủ hút khí độc hiệu năng cao

Hướng luồng khí đi qua tủ hút khí độc hiệu năng cao Ảnh: Labconco.com

Tủ hút khí độc hiệu năng cao thực thụ

Tủ hút khí độc hiệu năng cao là đối tượng được tiếp thị theo nhiều cách khác nhau, do đó chúng mang những cái tên khác nhau nhằm thu hút khách hàng. Nếu tủ hút khí được nhắc đến với những từ như vận tốc thấp, hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, hoặc lượng khí thải thấp, thì tất cả đều có liên hệ với một tính chất, đó là những cách nói khác của từ “hiệu năng cao”.

Hiệp hội Trang thiết bị Khoa học (SEFA) đã đưa ra định nghĩa về hiệu suất cao, mà bất kỳ tủ hút khí độc nào tuyên bố một trong những từ nói trên ít nhất phải đáp ứng định nghĩa về hiệu suất cao này. Theo SEFA, một tủ hút khí độc hiệu năng cao phải vượt qua các yêu cầu kiểm nghiệm được mô tả dưới đây.

Thử nghiệm ASHRAE 110 là một quy trình gồm 3 phần để kiểm tra hiệu quả ngăn chặn khí độc của tủ hút khí độc. Thử nghiệm này bao gồm một hồ sơ về vận tốc bề mặt, thử nghiệm khói trực quan và kiểm tra dấu vết khí gas bằng khí sulfur hexafluoride (SF6) và một ma-nơ-canh.

Theo SEFA, định nghĩa của tủ hút khí độc tiết kiệm năng lượng hiệu quả là như sau: Tủ hút khí độc phòng thử nghiệm vận tốc thấp là thiết kế tủ giúp giảm lượng khí thải theo yêu cầu, khi so sánh với lượng khí yêu cầu cho cùng một kích thước tủ hút khí độc để hoạt động với vận tốc bề mặt 100 fpm, thông qua một cửa dọc được mở hoàn toàn và cung cấp mức độ ngăn chặn tương đương hoặc vượt trội hơn so với chuẩn kiểm nghiệm dấu vết khí gas ASHRAE 110 ở 4.0 AM 0.05, và 4.0 AI/AU 0.10, với vận tốc bề mặt 60 fpm hoặc thấp hơn qua cửa dọc mở hoàn toàn. Tủ hút khí độc vận tốc thấp còn được gọi là Tủ hút khí độc hiệu năng cao và Tủ hút khí độc hiệu suất cao.

Mức đánh giá được mô tả ở trên là “4.0 AM 0.05” có nghĩa là trong kiểm nghiệm ASHRAE 110, SF6 được thải ra với tốc độ 4 lít/phút trong trạng thái “mới sản xuất”. Do đó mức AM và lượng SF6 chấp nhận được có thể được phát hiện thông qua cảm biến trong ma-nơ-canh không được lớn hơn trung bình 0.05 phần triệu (ppm). Mức đánh giá được mô tả ở trên là “4.0 AI/AU 0.10” nghĩa là tốc độ thải 4 lít/phút, ở trạng thái “cài đặt” hoặc “sử dụng”. Do đó mức AI hoặc AU và lượng SF6 chấp nhận được có thể được phát hiện thông qua cảm biến trong ma-nơ-canh không được lớn hơn trung bình 0.10 ppm. Việc kiểm nghiệm cho phép một lượng SF6 lớn hơn trong khi kiểm tra mức AI hoặc AU bởi vì trong quá trình kiểm tra mức AM, nó được tiến hành trong phòng kiểm nghiệm có kiểm soát. Các kiểm tra AI và AU được thực hiện trong môi trường phòng thử nghiệm thực tế có thể chứa thiết bị bên trong tủ hút và điều kiện cung cấp không khí tối ưu.

Để thực sự có hiệu năng cao, tủ hút phải đáp ứng được các định nghĩa của SEFA. Vì vậy nó phải được kiểm nghiệm ở vận tốc bề mặt 60 fpm với cánh cửa mở ít nhất là 25 inch. Một số tủ hút được quảng cáo là có thể vận hành ở tốc độ 60 fpm, nhưng không nhắc đến vị trí cửa mở. Nhà sản xuất phải chứng minh rằng thiết bị có thể được vận hành với cửa mở ít nhất 25 inch để được dán nhãn hiệu suất cao.

Về mặt lịch sử, hầu hết các tủ hút khí độc đều hoạt động với vận tốc bề mặt ở 100 fpm và cửa mở hoàn toàn. Điều đó có thể tương đương với tốc độ nhanh nhất của hầu hết các thiết bị tủ hút khí ngày nay, và sẽ tiêu tốn năng lượng không cần thiết ở hầu hết các phòng thử nghiệm. Mặc dù không có con số tiêu chuẩn “vàng” cho vận tốc bề mặt của tủ hút khí độc trong mỗi phòng thử nghiệm, các tiêu chuẩn có đưa ra phạm vi vận tốc thường từ 60 đến 100 fpm. Một lý do khiến các tiêu chuẩn quá mơ hồ về việc miêu tả một vận tốc bề mặt cụ thể là bởi vì 100 fpm của loại tủ hút khí độc cơ bản kiểu cũ khác xa rất nhiều so với 100 fpm của loại tủ hút mới.

Hơn nữa, mỗi phòng thử nghiệm sẽ có tủ hút khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu cân bằng không khí và điều kiện thực tế. Tất cả những điều này cần phải được xem xét khi lập kế hoạch PTN để đảm bảo tiết kiệm năng lượng nhất từ tủ hút khí độc, trong khi vẫn duy trì được sự an toàn tuyệt đối.

Chọn thiết bị một cách khoa học

Phòng thử nghiệm cần có sự chuẩn bị, phải đặt câu hỏi về kết quả kiểm nghiệm và hiểu được kết quả kiểm nghiệm có ý nghĩa gì.

Điều quan trọng là yêu cầu các nhà sản xuất cung cấp báo cáo kiểm nghiệm. Mặc dù báo cáo kiểm nghiệm có thể cho kết quả ở vận tốc bề mặt 40 hoặc 50 fpm, nhưng mức tối thiểu được đề nghị theo tiêu chuẩn vẫn là 60 fpm. Báo cáo vận tốc thấp hơn nhằm đảm bảo sự yên tâm. Chúng cho thấy rằng yếu tố an toàn bổ sung đã được xây dựng trong thiết kế tủ hút khí độc mặc dù không có tiêu chuẩn nào khuyến cáo việc vận hành ở 60 fpm.

Khi vận hành tủ hút khí độc trong phòng thử nghiệm với điểm đặt vận tốc bề mặt thấp hơn, mức độ tiết kiệm năng lượng có thể thực sự tăng lên, một số tủ hút khí hiệu năng cao thậm chí có thể tiết kiệm và thu hồi chi phí năng lượng trong một thời gian rất ngắn. Yêu cầu nhà sản xuất giúp bạn tập trung vào việc tiết kiệm chi phí trả trước cho thiết bị, tiết kiệm hàng năm và lợi tức đầu tư cho việc cài đặt cụ thể của bạn.

Vì nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của tủ hút khí độc, bạn nên đặt kích thước tủ hút khí độc cho vận tốc bề mặt theo nhân viên kiểm soát an toàn của phòng thử nghiệm hoặc quy định mà địa phương áp dụng. Sử dụng mức hiệu suất đã được nhà sản xuất cung cấp để xác định phạm vi vận hành có thể chấp nhận được đối với tủ hút khí độc và yêu cầu báo cáo kiểm nghiệm để sao lưu dữ liệu hiệu suất đó.

Minh Phương
(Theo www.laboratoryequipment.com)

0934 517 576