EN
Hoe een schoonluchtsysteem voor laboratoriumtoepassingen te ontwerpen
Laboratoria behandelen gevoelige materialen, voeren nauwkeurige experimenten uit en werken met potentieel gevaarlijke stoffen, waardoor de luchtkwaliteit een cruciale factor is bij hun werking. Een goed ontworpen systeem voor schone lucht beschermt zowel personeel als proeven door verontreinigende stoffen te beheersen, stabiele omstandigheden te handhaven en een goede ventilatie te garanderen. Het is de bedoeling dat de Commissie de Commissie in haar werkzaamheden in het kader van de systeem voor schone lucht dient als ruggengraat van een veilige en betrouwbare laboratoriumomgeving. Deze gids beschrijft de belangrijkste stappen en overwegingen bij het ontwerpen van een schone lucht systeem op maat van laboratoriumtoepassingen.
Wat is een schoonluchtsysteem voor laboratoria?
Een schoonluchtsysteem in een laboratorium is een gespecialiseerd netwerk van componenten die zijn ontworpen om de luchtkwaliteit te beheersen door verontreinigende stoffen te verwijderen, de luchtstroom te reguleren en stabiele omgevingsomstandigheden te behouden. In tegenstelling tot algemene ventilatiesystemen richten laboratoriale luchtzuiverheidssystemen zich op:
- Verwijdering van deeltjes in de lucht (stof, microben, aerosolen)
- Met een vermogen van niet meer dan 50 W
- Behoud van een constante temperatuur, luchtvochtigheid en druk
- Voorkomen van cross-contaminatie tussen laboratoriumzones
- Bescherming van werknemers tegen blootstelling aan schadelijke stoffen
Deze systemen combineren filtreertechnologieën, luchtvloeisturing en meetapparatuur om gecontroleerde omgevingen te creëren die voldoen aan branche-eisen (zoals ISO 14644 voor cleanrooms of richtlijnen van OSHA voor laboratoriumveiligheid). Het ontwerp varieert op basis van de specifieke behoeften van het laboratorium, of het nu gaat om het hanteren van biologische agentia, vluchtige chemicaliën of gevoelige elektronische componenten.
Belangrijke factoren bij het ontwerpen van een luchtreinigingssysteem voor een laboratorium
1. de Identificatie van laboratoriumvereisten en classificatie
De eerste stap bij het ontwerpen van een schoonluchtsysteem is het bepalen van het doel van het laboratorium en de vereiste normen voor de luchtkwaliteit. Verschillende toepassingen vereisen verschillende niveaus van luchtzuiverheid:
- Biologische laboratoria : Bescherming tegen microbiële besmetting. Schoonluchtsystemen moeten bacteriën, virussen en sporen filteren, vaak vereisen ze HEPA-filtratie en negatieve druk om ziekteverwekkers te bevatten.
- Chemische laboratoria : Focus op het verwijderen van giftige dampen en vluchtige organische verbindingen (VOC's). Deze schone luchtsystemen geven prioriteit aan efficiënte uitlaatsystemen en chemisch bestand materiaal.
- Farmaceutische laboratoria : Vereist strikte controle op deeltjes en microbiële niveaus om te voldoen aan de normen van goede productiepraktijken (GMP). Het kan nodig zijn om hogere luchtwisselingspercentages en een ISO 57-classificatie te krijgen.
- Laboratoria voor elektronische of materialenwetenschappen : Ze hebben een zeer laag deeltjesgetal nodig om schade aan gevoelige componenten te voorkomen. Deze schone luchtsystemen gebruiken vaak ULPA-filters en laminar luchtstroom.
Raadpleeg de industriestandaarden om de vereiste indeling te bepalen, waarin het maximaal toegestane aantal deeltjes wordt gespecificeerd (bijvoorbeeld ISO 5 staat niet meer dan 3.520 deeltjes van 0,5 μm of groter per kubieke meter toe). Deze indeling bepaalt de filtratie-, luchtstroom- en drukvereisten van het systeem.
2. Het is een onmogelijke zaak. Ontwerp van luchtstroom- en drukregeling
Een goede luchtstroom is essentieel voor het behoud van de luchtkwaliteit en het voorkomen van kruisbesmetting in laboratoria. Belangrijkste overwegingen zijn:
-
Luchtwisselingspercentage (ACH) : Het aantal keren dat de lucht in het laboratorium per uur wordt vervangen. Een hogere ACH vermindert de verontreiniging. Bijvoorbeeld:
- Algemene laboratoria: 612 ACH
- Laboratoria voor biologische veiligheid: 1224 ACH
-
Schoonruimtes voor farmaceutische producten: 2060 ACH
Bereken ACH op basis van het ruimtevolume en de luchtstroom van het schone luchtsysteem.
- Richtingsluchtstroom : Ontwerp luchtstroom om van schone naar vuile gebieden te gaan. In biologische laboratoria moet er lucht uit aangrenzende ruimtes het laboratorium binnenstromen en direct buiten uitstoten om ziekteverwekkers te bevatten. In schoonruimtes zorgt een eenrichtingsluchtstroom (laminair) ervoor dat deeltjes van werkvlakken worden weggevaagd.
-
Drukverschillen : Houd de drukgradiënten in stand om te voorkomen dat lucht uit verontreinigde zones naar schone zones stroomt. Bijvoorbeeld:
- Biologische veiligheidskastjes en isolatielaboratoria gebruiken negatieve druk (lucht stroomt in, niet uit).
-
In de zuivere ruimtes van farmaceutische producten wordt een positieve druk gebruikt (lucht stroomt naar buiten, waardoor externe verontreiniging wordt voorkomen).
De drukverschillen (meestal 1025 Pascal) worden gecontroleerd door de toevoer- en uitlaatluchtstroom te balanceren.
3. Het is een onmogelijke zaak. Selecteer Filtratiesystemen
De filtratiecomponent is het hart van elk schoonluchtsysteem, verantwoordelijk voor het verwijderen van verontreinigingen uit de lucht. Kies filters op basis van het risico van besmetting van het laboratorium:
- Voorfilters : Het vangen van grote deeltjes (5 μm en groter) om dure filters tegen verstoptheid te beschermen. Gebruikt in de eerste fase van het schone lucht systeem om de levensduur van de filters stroomafwaarts te verlengen.
- HEPA-filters (high-efficiency particulate air) : Verwijder 99,97% van de deeltjes van 0,3 μm of groter, essentieel voor biologische laboratoria, ziekenhuizen en farmaceutische faciliteiten. HEPA-filters zijn van cruciaal belang in schone luchtsystemen om te beschermen tegen microben en fijne deeltjes.
- ULPA-filters (lucht met een ultralage penetratie) : zelfs efficiënter dan HEPA, waarbij 99,999% van de deeltjes van 0,12 μm of groter worden verwijderd. Gebruikt in elektronische laboratoria of ultra-schone omgevingen waar sub-micron deeltjes gevoelige apparatuur kunnen beschadigen.
- Chemische filters : Adsorberen van gassen, dampen en VOC's met behulp van geactiveerde kool of chemisch geïmpregneerde media. In chemische laboratoria vereist om gevaarlijke dampen (bijv. oplosmiddelen, zuren) uit de luchtstroom te verwijderen.
- Gasvormige filtratie : Voor gespecialiseerde toepassingen, zoals het verwijderen van ammoniak of formaldehyde, gebruikt u gerichte chemische filters die zijn ontworpen om specifieke gassen te neutraliseren.
Plaats filters op strategische locaties: toevoerventilatoren, afzuigsystemen en binnen apparatuur zoals biologische veiligheidskasten. Regelmatig vervangen van filters is cruciaal om de efficiëntie van het luchtreinigingssysteem te behouden.
4. Ontwerp uitlaat- en ventilatiesystemen
Laboratoria produceren vaak gevaarlijke dampen die direct verwijderd moeten worden. Het schoonluchtensysteem moet voorziene zijn in specifieke uitlaatsystemen:
- De volgende categorieën zijn bedoeld: : Verbind met de uitlaat van het schone luchtsysteem om chemische dampen bij de bron te verwijderen. Zorg ervoor dat de dampkappen voldoende snelheid hebben (meestal 0,4 0,6 m/s) om dampen te bevatten en lekken te voorkomen.
- Afvoerstaven : Plaats de uitlaatgassen ver van de luchtinlaten en de bezette ruimtes om terugkeer van verontreinigende stoffen te voorkomen. De stapels moeten hoog genoeg zijn (minimaal 3 meter boven het dak) om de dampen veilig te verspreiden.
- Systemen voor variabele luchtvolume (VAV) : De luchtstroom moet worden aangepast op basis van de vraag (bijvoorbeeld wanneer de afvoerkappen worden geopend of gesloten). VAV-systemen optimaliseren het energieverbruik en behouden een goede ventilatie, waardoor de operationele kosten van het schone luchtsysteem worden verlaagd.
- Noodafstroom : In te voeren reserveventilatoren of redundante systemen om een continue uitlaat te garanderen tijdens stroomstoring, wat van cruciaal belang is voor laboratoria die met zeer giftige stoffen omgaan.
5. De Integreer temperatuur- en vochtigheidscontrole
Een stabiele temperatuur en vochtigheid voorkomen condensatie, beschermen de apparatuur en zorgen voor consistente proefomstandigheden. Het systeem voor schone lucht moet:
- Temperatuur : Typisch 2024°C (6875°F) voor de meeste laboratoria. Sommige toepassingen (bijv. celcultuur) vereisen striktere controles (± 1 °C).
- Vochtigheid : 30~60% relatieve luchtvochtigheid. Een lage luchtvochtigheid kan statische elektriciteit veroorzaken (schadelijk in elektronische laboratoria), terwijl een hoge luchtvochtigheid de groei van microben bevordert (risico in biologische laboratoria).
Gebruik HVAC-componenten die zijn geïntegreerd met het schone luchtsysteem, zoals luchtbevochters, ontvochters en precisie-temperatuurcontroles. Installeer sensoren om de omstandigheden continu te controleren en het systeem automatisch aan te passen.
6. Het is een schande. Monitorings- en alarmsystemen
Een betrouwbaar systeem voor schone lucht vereist realtime monitoring om ervoor te zorgen dat het binnen de gestelde parameters functioneert. Belangrijkste kenmerken van de monitoring zijn:
- Deeltjestellers : Meet de concentratie van luchtgedragen deeltjes om te verifiëren of de schoonmaaknormen worden nageleefd. Koppel aan het schoonluchtensysteem om personeel te waarschuwen indien de deeltjestelling boven de limieten komt.
- Drukgevoelens : Houd het drukverschil tussen kamers in de gaten. Alarmen gaan af als de drukken afwijken van de ingestelde waarden, wat wijst op mogelijke risico's van cross-contaminatie.
- Luchtstroommeters : Houd de toe- en afvoerluchtdebieten in de gaten om een juiste luchthouding per uur (ACH) en drukevenwicht te garanderen.
- Filterstatusindicatoren : Volg het laden van filters en waarschuw onderhoudsteams wanneer vervanging nodig is, zodat de efficiëntie van het schone luchtsysteem niet daalt.
- Noodwaarschuwingen : geluidsalarmen voor kritieke problemen zoals stroomstortingen, filterlekken of gevaarlijke gaslekken, waardoor snel gereageerd kan worden om personeel en experimenten te beschermen.
- Zeven. Overweeg de verenigbaarheid van materiaal en opmaak
De prestaties van het schone luchtsysteem zijn afhankelijk van het fysieke ontwerp en de materialen van het laboratorium:
- Verzegeling en bouw : Gebruik een luchtdichte constructie met afgesloten verbindingen om luchtlekken te voorkomen. Vermijd poreuze materialen (bijvoorbeeld hout) die verontreinigende stoffen kunnen vangen; kies in plaats daarvan gladde, niet-poreuze oppervlakken (bijvoorbeeld roestvrij staal, epoxyhars) die gemakkelijk schoon te maken zijn.
- Plaatsing van apparatuur : Plaats werkplekken ver van luchtluchten, deuren of ramen die de luchtstroom kunnen verstoren. Zorg ervoor dat de afzuigkappen en de veiligheidskastjes zijn geïntegreerd met de uitlaatgassen van het schone luchtsysteem om de efficiëntie te maximaliseren.
- Flexibiliteit voor toekomstige veranderingen : Ontwerp van het schone lucht systeem met modulaire componenten om aan laboratoriumherstructurering of veranderende onderzoeksbehoeften te voldoen. Voor gemakkelijke upgrades extra capaciteit van de kanalen of filterruimtes.
Wereldwijde voorbeelden van laboratoriumschone luchtsystemen
Laboratorium voor biologische veiligheid van niveau 3 (BSL-3)
Een BSL-3 lab dat onderzoek doet naar infectieziekten vereist strenge containment. Het schone lucht systeem heeft de volgende kenmerken:
- Negatieve druk (-25 Pa ten opzichte van aangrenzende gebieden) om de afgifte van pathogenen te voorkomen.
- 1215 ACH met HEPA-filters voor zowel de toevoer- als de uitlaatlucht.
- Specifieke uitlaatventilatoren voorzien van HEPA-filters vóór de uitlaat naar buiten.
- Drukmonitoring met alarmen om personeel te waarschuwen bij drukstoringen.
Farmaceutisch menglaboratorium
Een laboratorium dat sterile medicijnen produceert heeft een ISO 7-classificatie nodig. Het systeem voor schone lucht omvat:
- Positieve druk (+15 Pa) om externe besmetting te voorkomen.
- 30 ACH met HEPA gefilterde toevoerlucht en eenrichtingsluchtstroom over werkvlakken.
- Temperatuurcontrole bij 22±1°C en vochtigheid bij 50±5% om de stabiliteit van het geneesmiddel te beschermen.
- Continu deeltjes tellen en realtime bewaken gekoppeld aan een centraal besturingssysteem.
Laboratorium voor chemisch onderzoek
Een laboratorium dat vluchtige oplosmiddelen verwerkt, gebruikt een schoonluchtsysteem dat is ontworpen voor rookbeheersing:
- VAV-afvoerkappen aangesloten op uitlaatsystemen met een hoge capaciteit.
- Koolstoffilters in de toevoerlucht om externe verontreinigende stoffen te verwijderen.
- 810 ACH met 100% buitenluchtinlaat (geen recirculatie) om chemische ophoping te voorkomen.
- Gasdetectoren die zijn aangesloten op noodactivatie van de uitlaatgassen voor gevaarlijke lekken.
Veelgestelde vragen
Hoe vaak moeten de filters in een laboratoriumsysteem voor schone lucht worden vervangen?
De voorfilters worden om de 1 3 maanden, de HEPA-filters om de 1 3 jaar en de chemische filters om de 6 12 maanden (afhankelijk van het gebruik) vervangen. Monitor drukdaling over de filtersvervang wanneer de weerstand aanzienlijk toeneemt.
Wat is het verschil tussen positieve en negatieve druk in schone luchtsystemen?
Positieve druk betekent dat er lucht uit het laboratorium stroomt, waardoor externe verontreinigingen niet binnenkomen (gebruikt in cleanrooms). Negatieve druk betekent dat er lucht in het laboratorium stroomt, met interne verontreinigingen (gebruikt in biologische of chemische opsluitingslaboratoria).
Kan een schoonluchtsysteem in een bestaand laboratorium worden aangepast?
Ja, maar bij de aanpassing moet de bestaande structuur worden beoordeeld op luchtstroomcapaciteit, afdichting van lekken en aanpassing van de leidingen. Modulaire componenten van een systeem voor schone lucht (zoals draagbare HEPA-eenheden) kunnen tijdelijke oplossingen bieden tijdens upgrades.
Hoeveel energie verbruikt een laboratoriumsysteem voor schone lucht?
Schone luchtsystemen zijn energieintensief en zijn goed voor 30-50% van het energieverbruik van een laboratorium. Energiezuinige ontwerpen (VAV-systemen, hoogwerkende motoren, warmteherstel) kunnen het verbruik met 20-30% verminderen.
Aan welke normen moet een systeem voor de zuivere lucht in een laboratorium voldoen?
De naleving hangt af van de toepassing: OSHA voor de veiligheid van werknemers, ISO 14644 voor cleanrooms, NSF/ANSI voor biologische veiligheidskastjes en GMP voor farmaceutische laboratoria. De lokale bouwvoorschriften regelen ook de ventilatie- en uitlaatvoorschriften.
Inhoudsopgave
- Hoe een schoonluchtsysteem voor laboratoriumtoepassingen te ontwerpen
- Wat is een schoonluchtsysteem voor laboratoria?
-
Belangrijke factoren bij het ontwerpen van een luchtreinigingssysteem voor een laboratorium
- 1. de Identificatie van laboratoriumvereisten en classificatie
- 2. Het is een onmogelijke zaak. Ontwerp van luchtstroom- en drukregeling
- 3. Het is een onmogelijke zaak. Selecteer Filtratiesystemen
- 4. Ontwerp uitlaat- en ventilatiesystemen
- 5. De Integreer temperatuur- en vochtigheidscontrole
- 6. Het is een schande. Monitorings- en alarmsystemen
- - Zeven. Overweeg de verenigbaarheid van materiaal en opmaak
- Wereldwijde voorbeelden van laboratoriumschone luchtsystemen
-
Veelgestelde vragen
- Hoe vaak moeten de filters in een laboratoriumsysteem voor schone lucht worden vervangen?
- Wat is het verschil tussen positieve en negatieve druk in schone luchtsystemen?
- Kan een schoonluchtsysteem in een bestaand laboratorium worden aangepast?
- Hoeveel energie verbruikt een laboratoriumsysteem voor schone lucht?
- Aan welke normen moet een systeem voor de zuivere lucht in een laboratorium voldoen?