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
• Neleisti taršai pereiti tarp skirtingų laboratorijos 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 mikrobiologinio užteršimo. Švaraus oro sistemos turi filtruoti bakterijas, virusus ir sporas, dažnai reikia HEPA filtracijos ir neigiamo slėgio, kad būtų apriboti patogenai.
• Chemijos laboratorijos : Pagrindinis dėmesys – nuodingo dūmų ir летuchųjų organinių junginių (LOJ) šalinimas. Šios švaraus oro sistemos prioritetas – efektyvi ištraukiamoji sistema ir chemiškai atsparūs medžiagos.
• Farmacijos laboratorijos : Reikia griežtai kontroliuoti dalelių ir mikrobiologinio lygio, kad būtų atitinkami Geros gamybos praktikos (GGP) standartai. Gali prireikti didesnio oro keitimo dažnio ir ISO 5–7 klasifikacijos.
• Elektronikos ar medžiagų mokslo laboratorijos : Reikia labai 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 kauptis. 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 rodiklį.
• 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 klasės 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. Pavyzdžiui:
  • Biologinio saugumo spintos ir izoliacinės laboratorijos naudoja neigiamą slėgį (oras teka į vidų, o ne išorėn).
  • Farmacijos švarumo klasės patalpose naudojamas teigiamas slėgis (oras teka išorėn, neleidžiant užteršimui iš aplinkos).
    Slėgio skirtumai (paprastai 10–25 Paskaliai) yra kontroliuojami reguliuojant tiekiamo ir išleidžiamo oro srauto rodiklius.

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 pailginti žemesnių filtrų tarnavimo laikas.
• HEPA (aukšto našumo dalelių oro) filtrai : Pašalina 99,97 % dalelių, kurios yra 0,3 μm arba didesnės, būtinos biologinėms laboratorijoms, ligoninėms ir vaistų gamybos įrenginiams. 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.
• Chemikalų filtrai : 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 fazės filtravimas : Specializuotoms aplikacijoms, pvz., amoniako ar formalino šalinimui, naudokite tikslinius cheminius filtrus, sukurtus tam tikrų dujų neutralizuoti.

4. Sukurkite išmetimo ir vėdinimo sistemas

• Dūmų gaubtai : Prijunkite prie švaraus oro sistemos ištraukimo, kad pašalintumėte cheminius garus iš jų šaltinio. Užtikrinkite, kad dūmų gaubtai turėtų pakankamą veido srauto greitį (paprastai 0,4–0,6 m/s), kad sulaikytų garus ir užkirstų kelią jų nutekėjimui.
• Ištraukimo vamzdžiai : Įrengkite ištraukimo angas toli nuo oro įsiurbimo angų ir apgyvendintų vietų, kad būtų išvengta teršalų pakartotinio patekimo. Vamzdžiai turi būti pakankamai aukšti (ne mažiau kaip 3 metrai virš stogo lygio), kad saugiai išsklaidytų garus.
• Kintamojo oro srauto (VAV) sistemos : Reguliuokite oro srauto greitį pagal poreikį (pvz., kai dūmų šachtos dangtis atidaromas ar uždaromas). Kintamojo debito sistemos optimizuoja energijos naudojimą, užtikrindamos tinkamą vėdinimą ir mažindamos švaraus oro sistemos eksploatacijos išlaidas.
• Avarinis ištraukimas : Įtraukite atsarginius ventiliatorius arba atsargines sistemas, kad užtikrintumėte nuolatinį ištraukimą esant elektros tiekimo pertraukimui, ypač svarbu laboratorijoms, kuriose naudojamos labai nuodingos medžiagos.

5. Integruoti temperatūros ir drėgmės kontrolę

• Temperatūra : Paprastai 20–24 °C (68–75 °F) daugeliui laboratorijų. Kai kurios sritys (pvz., ląstelių kultūros) reikalauja griežtesnio valdymo (±1 °C).
• Drėgmė : 30–60 % santykinė drėgme. Per maža drėgme gali sukelti statinį elektros krūvį (kenksmingą elektronikos laboratorijose), o per didelė drėgme skatina mikroorganizmų augimą (rizika biologinėse laboratorijose).

6. Įtraukite stebėjimo ir signalizacijos sistemas

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

7. Apsvarstykite medžiagos ir išplanavimo suderinamumą

• Sandarinimas ir konstrukcija : Naudokite oro nepraleidžiančią konstrukciją su užsandarintomis siūlėmis, kad būtų išvengta oro nutekėjimo. Venkite porėtų medžiagų (pvz., medžio), kurios gali užlaikyti teršalus; vietoj jų pasirinkite lygias, nepralaidžias paviršius (pvz., nerūdijantį plieną, epoksidinę dervą), 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 ištraukiamojo oro sistema, kad būtų pasiektas maksimalus našumas.
• Lankstumas būsimiems pakeitimams : Sukurkite valymo sistemos 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 projektų laboratorijose pavyzdžiai iš realybės

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 išorę.
• 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 vienkryptis oro srautas 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 pavojingoms nutekėjimams.

DUK

Kaip dažnai laboratorijos valymo oro sistemos filtrus reikia keisti?

Koks skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo slėgio valymo oro sistemose?

Ar galima modernizuoti esamą laboratoriją pridėjus valymo oro sistemą?

Kiek energijos suvartoja laboratorijos valymo oro sistema?

Kokių standartų turi atitikti laboratorijos švaraus oro sistema?