Kaip suprojektuoti švaraus oro sistemą laboratoriniams taikymams?

Kaip suprojektuoti valymo sistemos laboratorinėms reikmėms

Kas yra valymo sistema laboratorijoms?

• Pašalinti ore esančias daleles (dulkės, mikrobai, aerosoliai)
• Užkirsti kelią ir pašalinti pavojingus garus ar dujas
• Palaikyti pastovią temperatūrą, drėgmę ir slėgį
• Užkirsti kelią užkrėtimui tarp laboratorinių zonų
• Apsaugoti darbuotojus nuo kenksmingų medžiagų poveikio

Pagrindiniai laboratorinės švaraus oro sistemos projektavimo veiksniai

1. Nustatykite laboratorijos reikalavimus ir klasifikaciją

• Biologinės laboratorijos : Reikia apsaugos nuo mikrobinio užteršimo. Švaraus oro sistemos turi filtruoti bakterijas, virusus ir sporas, dažnai reikia HEPA filtracijos ir neigiamo slėgio, kad būtų apriboti patogenai.
• Chemijos laboratorijos : Pagrindinis tikslas – šalinti nuodingus garus ir lengvai tirpstančias organines medžiagas (VOC). Šios švaraus oro sistemos prioritetas – efektyvi ištraukiamojo vėdinimo sistema ir chemiškai atsparios medžiagos.
• Farmacijos laboratorijos : Reikia griežtai kontroliuoti dalelių ir mikrobiologinio lygio rodiklius, kad būtų atitinkami Geros gamybos praktikos (GMP) standartai. Gali prireikti didesnio oro keitimo dažnio ir ISO 5–7 klasifikacijos.
• Elektronikos ar medžiagų mokslo laboratorijos : Reikia ultra mažo dalelių skaičiaus, kad būtų apsaugoti jautrūs komponentai nuo pažeidimų. Tokios švaraus oro sistemos dažnai naudoja ULPA filtrus ir laminarinį oro srautą.

2. Sukurkite oro srauto ir slėgio valdymo sistemą

• Oro keitimo dažnis (ACH) : Oro keitimo kartai per valandą laboratorijoje. Didesnis ACH sumažina teršalų kaupimąsi. Pvz.:
  • Bendrosios laboratorijos: 6–12 ACH
  • Biologinio saugumo laboratorijos: 12–24 ACH
  • Farmacijos švarutės patalpos: 20–60 ACH
    Apskaičiuokite ACH pagal patalpos tūrį ir švaraus oro sistemos tiekiamo oro srauto greitį.
• Kryptinis oro srautas : Suprojektuokite oro srautą taip, kad jis tekėtų iš švarių į nešvarias zonas. Biologinėse laboratorijose oras turėtų patekti į laboratoriją iš gretimų patalpų ir būti išleidžiamas tiesiogiai į lauką, kad būtų apriboti patogenai. Švarumo patalpose vienkryptis (laminarinis) oro srautas užtikrina, kad dalelės būtų pašalintos nuo darbo paviršių.
• Slėgio skirtumai : Palaikykite slėgio gradientus, kad būtų užkirstas kelias orui tekėti iš užterštų zonų į švarias. Pvz.:
  • Biologinio saugumo spintos ir izoliavimo laboratorijos naudoja neigiamą slėgį (oras pateka į vidų, bet neišeina laukan).
  • Farmacijos švarumo patalpose naudojamas teigiamas slėgis (oras išeina į išorę, neleidžiant užsiteršti iš aplinkos).
    Slėgio skirtumai (paprastai 10–25 Paskalai) yra kontroliuojami reguliuojant tiekiamo ir išleidžiamo oro srauto kiekius.

3. Pasirinkite filtravimo sistemas

• Priešfiltriai : Užfiksuoja stambias daleles (5 μm ir didesnes), kad apsaugotų brangesnius filtrus nuo užsikimšimo. Naudojamas švaraus oro sistemos pradinėje stadijoje, kad būtų pailgintas tolesnių filtrų tarnavimo laikas.
• HEPA (aukšto našumo dalelių oro) filtrai : Pašalina 99,97 % dalelių, kurios yra 0,3 μm arba didesnės, būtinos biologijos laboratorijoms, ligoninėms ir vaistų įmonėms. HEPA filtrai yra kritiškai svarbūs švaraus oro sistemose, kad būtų apsaugota nuo mikrobų ir smulkių dalelių.
• ULPA (ultralankstaus pralaidumo oro) filtrai : Dar veiksmingesni nei HEPA, pašalina 99,999 % dalelių, kurios yra 0,12 μm arba didesnės. Naudojami elektronikos laboratorijose arba ultrašvariuose patalpose, kur submikroninės dalelės gali sugadinti jautrią įrangą.
• Cheminių filtrų : Suranda dujas, garus ir летuchius organinius junginius (VOC) naudodami aktyvuotą anglį arba chemiškai impregnuotą mediją. Reikalingi cheminių laboratorijų, kad būtų pašalinti pavojingi garai (pvz., tirpiklių, rūgščių) iš oro srauto.
• Dujuotės filtravimo : Specializuotoms aplikacijoms, pvz., amoniako ar formalino šalinimui, naudokite tikslinius cheminius filtrus, sukurtus neutralizuoti konkrečias dujas.

4. Sukurkite išmetimo ir vėdinimo sistemas

• Dūmų gaubtai : Prijunkite prie švaraus oro sistemos išmetimo, kad pašalintumėte cheminius garus iš šaltinio. Užtikrinkite, kad dūmų gaubtuose būtų pakankama veido srauto greitis (paprastai 0,4–0,6 m/s), kad sulaikytumėte garus ir užkirstumėte kelią jų nutekėjimui.
• Išmetimo kamščiai : Įrengkite išmetimo angas toliau nuo oro įsiurbimo angų ir apgyvendintų vietų, kad būtų išvengta teršalų pakartotinio patekimo. Kamščiai turi būti pakankamai aukšti (ne mažiau kaip 3 metrai virš stogo lygio), kad saugiai išsklaidytų garus.
• Kintamo oro srauto (VAV) sistemos : Reguliuokite oro srauto greitį pagal poreikį (pvz., atidarant ar uždarant garų gaubtą). Kintamojo oro srauto (VAV) sistemos optimizuoja energijos suvartojimą, kartu užtikrindamos tinkamą vėdinimą, sumažina švaraus oro sistemos eksploatacinius kaštus.
• Avarinė ištraukiamojo oro sistema : Įtraukite atsarginius ventiliatorius arba atsargines sistemas, kad užtikrintumėte nuolatinį išmetimą elektros tiekimo nutraukimo metu, ypač svarbu laboratorijoms, kuriose naudojamos labai nuodingos medžiagos.

5. Integruoti temperatūros ir drėgmės kontrolę

• Temperatūra : Paprastai 20–24°C (68–75°F) daugelyje laboratorijų. Kai kurios programos (pvz., ląstelių kultūra) reikalauja griežtesnio valdymo (±1°C).
• Drėgmė : 30–60% santykinė drėgnumo. Per mažas drėgnumas gali sukelti statinį elektros krovą (kenksmingą elektronikos laboratorijose), o per didelis drėgnumas skatina mikroorganizmų augimą (rizika biologinėse laboratorijose).

6. Įtraukite stebėjimo ir signalizacijos sistemas

• Dalelių skaitiklius : Matuoja ore esančių dalelių koncentraciją, siekiant užtikrinti atitikimą švarumo standartams. Integruokite su valymo sistema, kad būtų įspėti darbuotojai, jei dalelių skaičius viršija nustatytas ribas.
• Slėgio jutikliai : Seka slėgio skirtumus tarp patalpų. Jei slėgis nukrypsta nuo nustatytų verčių, įsijungia signalizacija, rodanti galimą užteršimo riziką.
• Oro srauto matuokliai : Seka tiekiamo ir ištraukiamo oro srauto greitį, kad būtų užtikrintas tinkamas apsikeitimo dažnis ir slėgio balansas.
• Filtro būklės indikatoriai : Seka filtro apkrovimą ir įspėja techninio aptarnavimo komandą, kai reikia pakeisti filtrą, kad būtų išvengta valymo sistemos našumo kritimo.
• Avarinės signalizacijos : Garso įspėjimai apie kritines problemas, tokias kaip elektros tiekimo nutraukimas, filtrų pažeidimas ar pavojingų dujų nutekėjimas, leidžiantys greitai reaguoti siekiant apsaugoti personalą ir eksperimentus.

7. Apsvarstykite medžiagos ir išplanavimo suderinamumą

• Sandarinimas ir konstrukcija : Naudokite orui atsparią konstrukciją su užsandarintomis jungtimis, kad būtų išvengta oro nutekėjimo. Venkite porėtų medžiagų (pvz., medžio), kurios gali užlaikyti teršalus; vietoj to pasirinkite lygias, ne porėtas paviršius (pvz., nepridėtinį plieną, epoksidinę smalą), kurios lengvai valomos.
• Įrangos išdėstymas : Darbo vietas įrengkite toliau nuo oro ventiliacijos angų, durų ar langų, kurios gali trikdyti oro srautą. Užtikrinkite, kad dujų surinkimo spintos ir saugos šachtos būtų integruotos su švaraus oro sistemos išmetimo sistema, kad būtų pasiektas maksimalus efektyvumas.
• Lankstumas būsimiems pakeitimams : Sukurkite valytuvų sistemą su modulinėmis dalimis, kad būtų galima lengvai prisitaikyti prie laboratorijos pertvarkymų ar besikeičiančių tyrimų poreikių. Įtraukite papildomą kanalų talpą arba filtrų vietą, kad būtų galima atlikti modernizavimą.

Gryno oro sistemos projektavimo pavyzdžiai iš praktikos

Biologinio saugumo lygis 3 (BSL-3) laboratorija

• Neigiamas slėgis (-25 Pa lyginant su gretimomis zonomis), kad būtų užkirstas kelias patogenų patekimui į aplinką.
• 12–15 ACH su HEPA filtrais tiek tiekimo, tiek ištraukiamo oro kanaluose.
• Atskiri ištraukimo ventiliatoriai su HEPA filtrais prieš išleidžiant orą į aplinką.
• Slėgio stebėjimo sistema su signalizacija, kuri įspėja darbuotojus apie slėgio sutrikimus.

Farmacijos mišinio laboratorija

• Teigiamas slėgis (+15 Pa), kad būtų užkirstas kelias išoriniam užteršimui.
• 30 ACH su HEPA filtruotu padavimo oru ir vienkryptės oro srauto per darbo paviršius.
• Temperatūros valdymas 22±1°C ir drėgmė 50±5%, kad būtų apsaugota vaistų stabilumo.
• Nuolatinis dalelių skaičiavimas ir realaus laiko stebėsena, prijungta prie centrinės valdymo sistemos.

Chemijos tyrimų laboratorija

• VAV garų gaubtai, prijungti prie didelės talpos išmetimo sistemų.
• Anglies filtrai padavimo ore, kad būtų pašalinti išoriniai teršalai.
• 8–10 ACH su 100 % išorinio oro padavimu (be cirkuliacijos), kad būtų užkirstas kelias chemikalų kauptis.
• Dujų jutikliai, prijungti prie avarinio išmetimo aktyvavimo esant pavojingam nutekėjimui.

DAK

Kaip dažnai laboratorijos valymo sistemos filtrus reikia keisti?

Koks skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo slėgio valymo sistemuose?

Ar galima modernizuoti esamą laboratoriją pridėjus valymo sistemą?

Kiek energijos suvartoja laboratorijos valymo sistema?

Kokių standartų turi laikytis laboratorijų švaraus oro sistema?