Ako navrhnúť systém čistej vody pre laboratórne aplikácie?

Ako navrhnúť systém čistej vody pre laboratórne aplikácie

Čo je systém čistého vzduchu pre laboratóriá?

• Odstránenie častíc v ovzduší (prach, mikróby, aerosoly)
• S objemom objemu viac ako 1 kg
• Udržiavanie konštantnej teploty, vlhkosti a tlaku
• Zamedzenie krížového kontaminovania medzi jednotlivými laboratórnymi zónami
• Ochrana pracovníkov pred vystavením škodlivým látkam

Kľúčové faktory pri návrhu laboratórneho systému čistého vzduchu

1. Určiť požiadavky a klasifikáciu laboratória

• Biologické laboratóriá : Potrebujú ochranu pred mikrobiálnou kontamináciou. Systémy čistej vody musia filtrovať baktérie, vírusy a póry, často si vyžadujú filtráciu HEPA a záporný tlak, aby sa zabránili patogénom.
• Chemické laboratóriá : Zamerajte sa na odstraňovanie toxických výparov a prchavých organických zlúčenín (VOC). Tieto systémy čistého vzduchu dávajú prednosť efektívnym výfukovým systémom a chemikáliám odolným materiálom.
• Farmaceutické laboratóriá : Vyžadujú prísnu kontrolu častíc a mikrobiálnych hladín, aby sa splnili normy správnej výrobnej praxe (GMP). Môže byť potrebná vyššia rýchlosť zmeny vzduchu a klasifikácia podľa normy ISO 57.
• Laboratóriá pre elektroniku alebo materiálovú vedu : Potrebujeme veľmi nízky počet častíc, aby sme zabránili poškodeniu citlivých komponentov. Tieto systémy čistej vody často používajú filtre ULPA a laminárny vzduchový tok.

2. Vráť sa. Konštrukcia riadenia prietoku vzduchu a tlaku

• Miera zmeny vzduchu (ACH) : Počet opakovaní výmeny vzduchu v laboratóriu za hodinu. Vyššia ACH znižuje akumuláciu kontaminantov. Napríklad:
  • Všeobecné laboratóriá: 612 ACH
  • Laboratóriá biologickej bezpečnosti: 1224 ACH
  • Čisté priestory pre farmaceutické výrobky: 2060 ACH
    Vypočítajte ACH na základe objemu miestnosti a rýchlosti prúdu vzduchu v systéme čistého vzduchu.
• Smerový prúd vzduchu : Navrhnite prietok vzduchu pre presun z čistých do špinavých oblastí. V biologických laboratóriách by mal vzduch prúdiť do laboratória z susedných priestorov a vypustiť priamo von, aby obsahoval patogény. V čistých priestoroch zabezpečuje jednosmerný (laminárny) prietok vzduchu odmazanie častíc z pracovných povrchov.
• Rozdiely tlaku : Udržiavajte gradienty tlaku, aby sa zabránilo prúdu vzduchu z kontaminovaných do čistých zón. Napríklad:
  • Biologické bezpečnostné skřínky a laboratóriá na izoláciu používajú záporný tlak (vzduch prúdi dnu, nie von).
  • Farmaceutické čisté priestory používajú kladný tlak (výtok vzduchu, ktorý zabraňuje vonkajšej kontaminácii).
    Rozdiely v tlaku (zvyčajne 10–25 Pascalov) sú kontrolované vyvážením prítokového a odtokového množstva vzduchu.

3. Výber filtračných systémov

• Priečné filtre : Zachytáva väčšie častice (5 μm a väčšie) na ochranu nákladnejších filtrov pred ucpávaním. Používa sa v počiatočnej fáze systému čistého vzduchu na predĺženie životnosti filtrov v dolnom toku.
• HEPA (High-Efficiency Particulate Air) filtre : Odstraňuje 99,97% častíc s veľkosťou 0,3 μm alebo väčšou, ktoré sú nevyhnutné pre biologické laboratóriá, nemocnice a farmaceutické zariadenia. HEPA filtre sú v systémoch čistej vody nevyhnutné na ochranu pred mikróbami a jemnými častícami.
• ULPA (Ultra-Low Penetrating Air) filtry : Dokonca efektívnejší ako HEPA, odstraňuje 99,999% častíc 0,12 μm alebo väčších. Používa sa v elektronických laboratóriách alebo ultračistých prostrediach, kde môžu submikronové častice poškodiť citlivé zariadenia.
• Chemické filtre : Adsorbujte plyny, výpary a VOC pomocou aktívneho uhlia alebo médií impregnovaných chemikáliami. Požadované v chemických laboratóriách na odstránenie nebezpečných pár (napr. rozpúšťadiel, kyselín) z vzduchového prúdu.
• Filtrácia plynnej fázy : Pri špeciálnych aplikáciách, ako je odstránenie amoniaku alebo formaldehydu, používajte cielené chemické filtre určené na neutralizáciu špecifických plynov.

4. Vráť sa. Konštrukcia výfukových a vetracích systémov

• Výfukové kapsy : Pripojte sa k výfukovému systému čistého vzduchu na odstránenie chemických pár pri zdroji. Zabezpečiť, aby výparné kryty mali dostatočnú rýchlosť obrazu (obvykle 0,4 0,6 m/s), aby obsahovali výpary a zabránili úniku.
• Výfukové zásobníky : Umiestnite výfukové výstupy ďaleko od vstupov vzduchu a obsadených priestorov, aby sa zabránilo opätovnému vstupu kontaminantov. Stavy by mali byť dostatočne vysoké (minimálne 3 metre nad úrovňou strechy), aby bezpečne rozptýlili výpary.
• Systémy s variabilným objemom vzduchu (VAV) : Pripravte rýchlosť prietoku vzduchu podľa dopytu (napr. pri otvorení alebo zatváraní pásov výfukových krytov). Systémy VAV optimalizujú spotrebu energie pri zachovaní správnej ventilácie, čím sa znižujú prevádzkové náklady systému čistej vody.
• Núdzový výfuk : Zahrnúť záložné ventilátory alebo redundantné systémy na zabezpečenie nepretržitého výfukového výfuku počas výpadkov elektrickej energie, čo je dôležité pre laboratóriá, ktoré spracúvajú vysoko toxické látky.

5. - Čo? Integrácia regulácie teploty a vlhkosti

• Teplota : V väčšine laboratórií zvyčajne 2024°C (6875°F). Niektoré aplikácie (napr. bunková kultúra) vyžadujú prísnejšie kontroly (± 1 °C).
• Vlhkosť : 30~60% relatívna vlhkosť. Nízka vlhkosť môže spôsobiť statickú elektrinu (škodlivú v elektronických laboratóriách), zatiaľ čo vysoká vlhkosť podporuje rast mikroorganizmov (riziko v biologických laboratóriách).

6. Zahŕňa monitorovacie a poplašné systémy

• Častice : Meranie koncentrácií častíc v ovzduší na overenie dodržiavania noriem čistoty. Integrovať do systému čistého vzduchu, aby upozornil personál, ak počet častíc prekročí limity.
• Snímače tlaku sledujte tlakové rozdiely medzi miestnosťami. Ak sa tlak odchyľuje od stanovenej hodnoty, spustí sa poplach, čo naznačuje možné riziko krížovej kontaminácie.
• Meracie priery : monitorovať prietok vzduchu do zásobovania a výfukového vzduchu, aby sa zabezpečila správna rovnováha ACH a tlaku.
• Indikátory stavu filtra : Sledovanie zaťaženia filtrov a upozorňovanie údržbárskych tímov, keď je potrebná výroba nového, čím sa zabráni poklesu účinnosti systému čistého vzduchu.
• Núdzové poplachy : Zvukové upozornenia na kritické problémy, ako sú výpadky napájania, poruchy filtrov alebo nebezpečné úniky plynu, ktoré umožňujú rýchlu reakciu na ochranu personálu a experimentov.

7. Zvážte zlučiteľnosť materiálu a usporiadania

• Tesnenie a konštrukcia : Použite tesnú konštrukciu s utesnenými spojmi na zabránenie úniku vzduchu. Vyhýbajte sa pórovitým materiálom (napr. drevo), ktoré môžu zachytávať kontaminanty; namiesto toho vyberte hladké nepórovité povrchy (napr. nehrdzavejúca oceľ, epoxidová pryskyrica), ktoré sa ľahko čistia.
• Umiestnenie zariadenia : Umiestnite pracovné stanice ďaleko od ventilátorov, dverí alebo okien, ktoré by mohli narušiť prúdenie vzduchu. Uistite sa, že digestory a bezpečnostné skrine sú integrované s výfukom systému čistého vzduchu, aby sa maximalizovala účinnosť.
• Prispôsobivosť pre budúce zmeny : Návrh systému čistej vody s modulárnymi komponentmi na prispôsobenie sa novým usporiadaním laboratórií alebo meniacim sa potrebám výskumu. Vnútri je možné použiť aj viac kapacity kanálov alebo filtrov pre ľahké modernizácie.

Reálne príklady návrhov systémov čistého vzduchu v laboratóriu

Laboratórium biologickej bezpečnosti úrovne 3 (BSL-3)

• Základný tlak (-25 Pa v porovnaní s susediacimi oblasťami) na zabránenie uvoľňovaniu patogénu.
• 1215 ACH s HEPA filtrami na prívodný aj výfukový vzduch.
• Ventilátory výfukových plynov so filtrom HEPA pred vypustením von.
• Monitorovanie tlaku s alarmmi na upozornenie zamestnancov na zlyhania tlaku.

Laboratórium farmaceutického zlúčenia

• Kladný tlak (+15 Pa) na zabránenie vonkajšiemu kontaminovaniu.
• 30 ACH s prívodným vzduchom filtrovaným HEPA filtrami a jednosmerným prúdením vzduchu nad pracovnými povrchmi.
• Regulácia teploty na 22±1 °C a vlhkosti na 50±5 % na ochranu stability liekov.
• Nepretržité počítanie častíc a monitorovanie v reálnom čase prepojené so stredným riadiacim systémom.

Chemická výskumná laboratória

• Výfukové kapsy VAV pripojené k vysokokapacitným výfukovým systémom.
• Uhlíkové filtre vo vzduchu, ktoré odstraňujú vonkajšie znečisťujúce látky.
• 810 ACH s 100% vstupom vonkajšieho vzduchu (bez recirkulácie) na zabránenie akumulácii chemikálií.
• Detektory plynu pripojené k núdzovej aktivácii výfukových plynov pri nebezpečných úniku.

Často kladené otázky

Ako často by sa mali vymieňať filtre v systéme čistého vzduchu v laboratóriu?

Aký je rozdiel medzi pozitívnym a záporným tlakom v systémoch čistej atmosféry?

Môže sa systém čistej atmosféry nainštalovať do existujúcej laboratória?

Koľko energie spotrebuje systém čistého vzduchu v laboratóriu?

Aké normy musí laboratórny systém čistej atmosféry spĺňať?