Hogyan tervezzünk tiszta levegő rendszert laboratóriumi alkalmazásokhoz
A laboratóriumok érzékeny anyagokat kezelnek, pontos kísérleteket végeznek, és potenciálisan veszélyes anyagokkal dolgoznak, így a levegőminőség kritikus tényező a működésükben. Egy jól megtervezett tisztító légrendszer a személyzetet és a kísérleteket is védi a szennyező anyagok ellenőrzése, a stabil körülmények fenntartása és a megfelelő szellőztetés biztosítása révén. Legyen szó vegyi elemzésről, biológiai kutatásról vagy gyógyszerfejlesztésről, a tisztító légrendszer a biztonságos és megbízható laboratóriumi környezet gerincét szolgálja. Ez az útmutató a laboratóriumi alkalmazásokra szabott tiszta levegő rendszer tervezésének legfontosabb lépéseit és megfontolásait vázolja.
Mi a laboratóriumi tiszta levegő rendszer?
A laboratóriumi környezetben működő tiszta levegő rendszer olyan komponensek speciális hálózata, amelyeket a szennyező anyagok eltávolításával, a levegőáramlás szabályozásával és a stabil környezeti feltételek fenntartásával a levegő minőségének ellenőrzésére terveztek. Az általános szellőztető rendszerekhez képest a laboratóriumi tiszta levegő-rendszerek a következőkre összpontosítanak:
- A levegőben levő részecskék eltávolítása (por, mikrobák, aeroszolok)
- A 7302 vtsz. alá tartozó gépek
- A hőmérséklet, a páratartalom és a nyomás állandó
- A laboratóriumi zónák közötti keresztszennyezés megelőzése
- A munkavállalók káros anyagoktól való kitettségének védelme
Ezek a rendszerek a szűrőtechnológiákat, a levegőáramlást szabályozó eszközöket és a megfigyelő eszközöket egyesítik, hogy olyan szabályozott környezetet hozzanak létre, amely megfelel az iparági szabványoknak (például az ISO 14644-es tisztasági szobákhoz vagy az OSHA laboratóriumi biztonságra vonatkozó iránymutatása A tervezés a laboratórium speciális igényeinek megfelelően változik, függetlenül attól, hogy a laboratóriumban biológiai szereket, illékony vegyi anyagokat vagy érzékeny elektronikus alkatrészeket kezelnek-e.
Kulcsszereplők a laboratóriumi tiszta levegő rendszer tervezésében
1. A laboratórium követelményeinek és osztályozásának azonosítása
A tiszta levegő rendszer tervezésének első lépése a laboratórium céljának és a szükséges levegőminőségi szabványok meghatározása. Különböző alkalmazások különböző levegőtisztasági szinteket igényelnek:
- Biológiai laboratóriumok : Védelem szükséges mikrobiális szennyeződések ellen. A tiszta levegő rendszernek szűrni kell a baktériumokat, vírusokat és spórákat, gyakran HEPA-szűrést és negatív nyomást kell alkalmazni a kórokozók bezárásához.
- Kémiai laboratóriumok : A mérgező gőzök és a illékony szerves vegyületek (VOC) eltávolítására összpontosít. Ezek a tiszta levegő-rendszerek elsőbbséget élveznek a hatékony kipufogógáz-rendszereknek és a vegyi anyagokkal szemben ellenálló anyagoknak.
- Gyógyszerészeti laboratóriumok : A részecskék és a mikrobiális anyagok szigorú ellenőrzését igénylik a helyes gyártási gyakorlat (GMP) szabványainak megfelelése érdekében. A levegőváltozás nagyobb üteme és az ISO 57 osztályozás szükséges lehet.
- Elektronikai vagy anyagtudományi laboratóriumok szükség van ultra alacsony részecskeszámra, hogy megakadályozzák a sérülést az érzékeny alkatrészekben. Ezek a tiszta levegő-rendszerek gyakran ULPA szűrőket és lamináris levegőáramlást használnak.
A szükséges osztályozás meghatározása érdekében kérje meg az iparági szabványokat, amelyek meghatározzák a maximálisan megengedett részecskeszámot (pl. az ISO 5 szabvány nem engedélyezi több mint 3,520 0,5 μm vagy annál nagyobb részecskét egy köbméterenként). Ez a besorolás meghatározza a rendszer szűrő, levegőáramlási és nyomási követelményeit.
2. A székhely. A légáramlás és a nyomás mérése
A megfelelő levegőáramlás elengedhetetlen a levegőminőség fenntartásához és a laboratóriumok keresztszennyeződésének megelőzéséhez. A legfontosabb szempontok:
-
A levegőváltoztatási arány (ACH) : A laboratóriumi levegő órában történő cseréje. A magasabb ACH csökkenti a szennyező anyagok felhalmozódását. Például:
- Általános laboratóriumok: 6–12 légcsereszám (ACH)
- Biológiai biztonsági laboratóriumok: 12–24 légcsereszám (ACH)
-
Gyógyszeripari tisztatér: 20–60 légcsereszám (ACH)
A légcsereszám (ACH) kiszámítása a szoba térfogata és a tiszta levegő rendszer által szolgáltatott levegőáram alapján történik.
- Irányított levegőáramlás a levegőáramlás tervezése a tiszta helyekről a piszkos helyekre való átvitelhez. A biológiai laboratóriumokban a levegőnek a laborba kell áramlani a szomszédos helyiségekből, és közvetlenül ki kell jutnia a kipufogóból, hogy a kórokozók megmaradjanak. A tisztaságtermekben az egyirányú (lamináris) levegőáramlás biztosítja a részecskék elmosását a munkaterületektől.
-
Nyomáskülönbözetek : Tartsa fenn a nyomáscsökkentő gradienseket, hogy megakadályozza a szennyezett zónákból a tiszta zónákba áramló levegő áramlását. Például:
- A biológiai biztonsági szekrények és a tartósító laboratóriumok negatív nyomást használnak (a levegő beáramlik, nem ki).
-
A gyógyszerészeti tisztaságtermek pozitív nyomást alkalmaznak (a levegő kiáramlik, így a külső szennyeződés megakadályozható).
A nyomáskülönbségeket (általában 10–25 Pascal) a be- és elszívott levegő mennyiségének szabályozásával ellenőrzik.
3. Szűrőrendszerek kiválasztása
A szűrőkomponens a tisztalevegő-rendszer szíve, amely a levegőből származó szennyeződések eltávolításáért felelős. A laboratórium szennyeződési kockázatai alapján válassza ki a szűrőket:
- Előszűrők : Nagy részecskék (5 μm és nagyobb) befogására szolgál, megvédi a drágább szűrőket a dugulástól. A tisztalevegő-rendszer kezdeti szakaszában alkalmazzák a lefelé áramló szűrők élettartamának meghosszabbításához.
- HEPA (Nagyhatásfokú Légszűrő) Szűrők : A 99,97% -át eltávolítja a 0,3 μm vagy annál nagyobb részecskékből, ami elengedhetetlen a biológiai laboratóriumok, kórházak és gyógyszerészeti létesítmények számára. A HEPA szűrők kritikus szerepet játszanak a tiszta levegő rendszerekben a mikrobák és finom részecskék elleni védelemben.
- ULPA (ultra-low penetration air) szűrők : Még hatékonyabb, mint a HEPA, 99,999%-os eltávolítással 0,12 μm vagy nagyobb részecskék. Elektronikai laboratóriumokban vagy ultra-tiszta környezetben használják, ahol a mikroszén alatti részecskék sérthetik az érzékeny berendezéseket.
- Vegyi szűrők : Az aktív szén vagy vegyi anyagokkal impregnált anyagok segítségével adszorbálja a gázokat, gőzöket és a VOC-kat. A vegyi laboratóriumokban szükséges a veszélyes gőzök (pl. oldószerek, savok) levegőáramlásból való eltávolítására.
- Gázfázis-szűrés : Speciális alkalmazásokhoz, például ammóniás vagy formaldehid eltávolításához célzott kémiai szűrőket kell használni, amelyek speciális gázok semlegesítésére vannak tervezve.
Feltöltsön szűrőket stratégiai helyeken: légcsatornák, kipufogórendszerek, és olyan berendezések, mint a biológiai biztonsági szekrények. A tisztasági rendszer hatékonyságának fenntartása érdekében a szűrő rendszeres cseréje elengedhetetlen.
4. A székhely A kipufogógáz- és szellőztető rendszerek tervezése
A laboratóriumok gyakran veszélyes gőzöket termelnek, amelyeket azonnal eltávolítani kell. A tiszta levegő-rendszernek külön kipufogórendszereket kell tartalmaznia:
- Fúzicsapó : A tiszta levegő rendszer kipufogógázához csatlakoztatva eltávolítják a kémiai gőzöket a forrásnál. A gázcsapásgátlók megfelelő sebességgel kell rendelkezniük (általában 0,40,6 m/s), hogy a gázokat elzárják és megakadályozzák a szivárgást.
- Kipufogógépek : A szennyező anyagok újra belépésének megakadályozása érdekében helyezze el a kipufogógáz-kivezetéseket a levegőbevitel és a lakott területek távolságán. A raklapoknak elég magasnak kell lenniük (legalább 3 méterrel a tetőszint felett), hogy biztonságosan eloszlassák a gőzöket.
- A változó levegőmennyiségű (VAV) rendszerek : Az áramlási sebességet igazítsa az igényekhez (pl. mikor a füstelvezető szekrények ajtói nyílnak vagy záródnak). A VAV rendszerek optimalizálják az energiafogyasztást, miközben biztosítják a megfelelő szellőzést, csökkentve a tisztalevegő-rendszer üzemeltetési költségeit.
- Vész elszívás : Tartalmazzon tartalék ventillátorokat vagy redundáns rendszereket, amelyek biztosítják az elszívást áramkimaradás esetén is, különösen fontos a rendkívül mérgező anyagokkal dolgozó laboratóriumok számára.
5. Hőmérséklet- és páratartalom-szabályozás integrálása
A stabil hőmérséklet és páratartalom megakadályozza a kondenzációt, védi a berendezéseket és biztosítja az állandó kísérleti körülményeket. A tisztalevegő-rendszernek a következőt kell biztosítania:
- Hőmérséklet : A legtöbb laboratóriumban általában 2024°C (6875°F). Egyes alkalmazások (pl. sejtkultúra) szigorúbb ellenőrzést (± 1 °C) igényelnek.
- Páratartalom : 3060% relatív páratartalom. Az alacsony páratartalom statikus elektromosságot okozhat (az elektronikai laboratóriumokban káros), míg a magas páratartalom elősegíti a mikrobiális növekedést (a biológiai laboratóriumokban kockázatot jelent).
Használjon olyan HVAC-komponenseket, amelyek integráltak a tiszta levegő rendszerbe, mint például párlatosítók, párlatmentesítők és precíziós hőmérséklet-szabályozók. Érzékelők telepítése a körülmények folyamatos megfigyelésére és a rendszer automatikus beállítására.
6. A székhely. A megfigyelő és riasztó rendszerek
A megbízható tiszta levegő-rendszer valós idejű megfigyelést igényel annak biztosítása érdekében, hogy a meghatározott paraméterek között működjön. A nyomon követés fő jellemzői:
- Részecskeszámlálók : A levegőben lévő részecskék koncentrációjának mérése a tisztasági előírások betartásának ellenőrzése érdekében. Integráljuk a tiszta levegő rendszerbe, hogy figyelmeztessük a személyzetet, ha a részecskeszám túlszárnyalja a határértékeket.
- Nyomásérzékelők kövesse a nyomáskülönbözeteket a szobák között. A nyomás a beállított értékektől eltérő állapotban riasztást ad, ami a keresztfertőzés lehetséges kockázatát jelzi.
- Légiáramlásmérők a vizsgálat során a vizsgált anyagokat a vizsgált anyagokat tartalmazó anyagokból kell előállítani.
- Szűrő állapotjelzők : Kövesse a szűrő betöltéseit és figyelmeztesse a karbantartási csapatokat, ha cserélésre van szükség, megakadályozva a tiszta levegő rendszer hatékonyságának csökkenését.
- Vészjelző : Hangjelzés kritikus problémák esetén, mint pl. áramkimaradások, szűrőbecsapások vagy veszélyes gázszivárgások esetén, amely lehetővé teszi a személyzet és a kísérletek védelmére irányuló gyors reagálást.
7. A szerszámok és a tervek összeegyeztethetőségét fontolja meg
A tiszta levegő rendszer teljesítményétől függ a laboratórium fizikai kialakítása és anyaga:
- Pecsételés és építés : A levegő kiürülésének megakadályozására használjon légmentes konstrukciót, zárt csatlakozókkal. Kerülje a porózus anyagokat (pl. fa), amelyek a szennyező anyagokat csapdába ejthetik; ehelyett válasszon sima, nem porózus felületeket (pl. rozsdamentes acél, epoxid gyantát), amelyeket könnyen tisztítani lehet.
- Áruhelyek elhelyezése : A munkaterületeket olyan szellőzőnyílásoktól, ajtóktól vagy ablakoktól távol kell tartani, amelyek megzavarhatják a levegőáramlást. Biztosítsák, hogy a gázcsapók és a biztonsági szekrények integrálódjanak a tiszta levegő rendszer kipufogójába a hatékonyság maximalizálása érdekében.
- Rugalmasság a jövőbeli változásokhoz : A tiszta levegő rendszer moduláris alkatrészekkel történő megtervezése a laboratóriumi átszervezésekhez vagy a kutatási igények változásaihoz. A vízvezeték-kapacitás növelése vagy a filtertárolók egyszerű frissítése érdekében.
A laboratóriumi tiszta levegő rendszer tervezésének valós példái
Biológiai biztonsági szint 3 (BSL-3) laboratórium
A BSL-3-es laboratórium, ahol fertőző betegségeket kutatnak, szigorú szigorítást igényel. A tiszta levegő rendszer jellemzői:
- Negatív nyomás (-25 Pa a szomszédos területekhez képest) a kórokozó felszabadulásának megakadályozására.
- 1215 ACH HEPA szűrővel mind a levegőellátásra, mind a kipufogásra.
- A kipufogógázok kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz-kipufogógáz
- A nyomásellenőrzés riasztóval, amely figyelmezteti a személyzetet a nyomáscsökkentésekre.
Gyógyszerkészítő laboratórium
A steril gyógyszereket előállító laboratóriumnak ISO 7 osztályozásra van szüksége. A tiszta levegő rendszerébe tartoznak:
- A külső szennyeződés megakadályozására pozitív nyomás (+15 Pa).
- 30 ACH HEPA-szűrővel ellátott levegővel és egyirányú levegőáramlással a munkaterületeken.
- A gyógyszer stabilitásának védelme érdekében a hőmérséklet 22±1°C-nál és a páratartalom 50±5%-nál kell szabályozni.
- A folyamatos részecskeszámolás és a központi vezérlő rendszerhez kapcsolódó valós idejű megfigyelés.
Kémiai Kutatólaboratórium
Egy olyan laboratórium, amely illékony oldószereket használ, tisztalevegő-rendszert alkalmaz, amely a gőzök szabályozására lett kialakítva:
- VAV elszívó fülkék csatlakoztatva nagy teljesítményű elszívó rendszerekhez.
- Szállított levegőben szén szűrők a külső szennyeződések eltávolításához.
- 8–10 légcsereszám (ACH) 100% külső levegő bevezetéssel (nincs újrahasznosítás), hogy megakadályozza a kémiai anyagok felhalmozódását.
- Gázdetektorok csatlakoztatva vészelszívó aktiváláshoz veszélyes szivárgások esetén.
GYIK
Milyen gyakran kell cserélni a laboratóriumi tisztalevegő-rendszer szűrőit?
Előszűrők cseréje 1–3 havonta, HEPA szűrők 1–3 évente, kémiai szűrők 6–12 havonta (a használattól függően). Ellenőrizze a szűrőn áteső nyomásesést – cserélje ki, ha a ellenállás jelentősen megnő.
Mi a különbség a pozitív és negatív nyomás között a tisztalevegő-rendszerekben?
A pozitív nyomás azt jelenti, hogy a levegő a laborból áramlik kifelé, megakadályozva, hogy külső szennyeződések jussanak be (tisztatérben használják). A negatív nyomás azt jelenti, hogy a levegő a laborba áramlik, így tartva vissza a belső szennyeződéseket (biológiai vagy kémiai védőlaborokban használják).
Lehet egy meglévő laboratóriumba utólag beépíteni tiszta levegő rendszert?
Igen, de a felújításhoz meg kell vizsgálni a meglévő szerkezet levegőáramlási kapacitását, a szivárgások lezárását és a csővezeték módosítását. A moduláris tiszta levegő rendszer alkatrészei (például hordozható HEPA-egységek) átmeneti megoldásokat nyújthatnak a frissítések során.
Mennyi energiát fogyaszt egy laboratóriumi tiszta levegő rendszer?
A tiszta levegő rendszer energiamegtakarító, és a laboratórium energiafelhasználásának 30-50%-át teszi ki. Az energiahatékony tervezés (VAV rendszerek, nagyhatékonysági motorok, hővisszanyerés) 20-30%-kal csökkentheti a fogyasztást.
Milyen előírásoknak kell megfelelnie egy laboratóriumi tiszta levegő rendszernek?
A megfelelés az alkalmazáson múlik: az OSHA a munkavállalók biztonságára, az ISO 14644 a tisztasági helyiségekre, az NSF/ANSI a biológiai biztonsági szekrényekre, és a GMP a gyógyszerészeti laboratóriumok számára. A helyi építési szabályok szabályozzák a szellőztetési és a kipufogógáz-kibocsátási követelményeket is.
Tartalomjegyzék
- Hogyan tervezzünk tiszta levegő rendszert laboratóriumi alkalmazásokhoz
- Mi a laboratóriumi tiszta levegő rendszer?
-
Kulcsszereplők a laboratóriumi tiszta levegő rendszer tervezésében
- 1. A laboratórium követelményeinek és osztályozásának azonosítása
- 2. A székhely. A légáramlás és a nyomás mérése
- 3. Szűrőrendszerek kiválasztása
- 4. A székhely A kipufogógáz- és szellőztető rendszerek tervezése
- 5. Hőmérséklet- és páratartalom-szabályozás integrálása
- 6. A székhely. A megfigyelő és riasztó rendszerek
- 7. A szerszámok és a tervek összeegyeztethetőségét fontolja meg
- A laboratóriumi tiszta levegő rendszer tervezésének valós példái
-
GYIK
- Milyen gyakran kell cserélni a laboratóriumi tisztalevegő-rendszer szűrőit?
- Mi a különbség a pozitív és negatív nyomás között a tisztalevegő-rendszerekben?
- Lehet egy meglévő laboratóriumba utólag beépíteni tiszta levegő rendszert?
- Mennyi energiát fogyaszt egy laboratóriumi tiszta levegő rendszer?
- Milyen előírásoknak kell megfelelnie egy laboratóriumi tiszta levegő rendszernek?