Skuteczna wentylacja (HVAC) w laboratorium badawczym, przemysłowym czy też clean room jest podstawą do zapewnienia bezpieczeństwa i komfortu pracy pracownika oraz właściwej jakości powietrza otaczającego przedmiot badawczy lub produkt.
Podstawową kwestię w procesie ustalania warunków wentylacji pomieszczeń laboratoryjnych jest sposób przemieszczania się zanieczyszczeń. Oczywiście inaczej przebieg prac będzie wyglądał w przypadku laboratorium, w którym przeważają zanieczyszczenia mikrobiologiczne, a inaczej tam, gdzie powstają trujące pary i gazy. Niemniej poza samymi parametrami fizycznymi zanieczyszczeń w projektowaniu wentylacji mechanicznej należy brać pod uwagę kilka parametrów środowiskowych. Będą do nich należeć : temperatura, wilgotność powietrza, liczba wymian kaskada ciśnień. Dzięki optymalizacji planowania wentylacji możliwe jest jednoczesne zapewnienie usuwania zanieczyszczeń z laboratorium oraz zapewnienie komfortu cieplnego pracownikom w pomieszczeniach.
Kolejnym ważnym elementem wpływającym na jakość powietrza w pomieszczeniach laboratoryjnych jest system lokalnych instalacji, takich jak komory laminarne, dygestoria, odciągi technologiczne oraz miejscowe układy wentylacyjne w pomieszczeniach około laboratoryjnych. Te systemy mają pośredni wpływ na warunki środowiskowe pomieszczenia z uwagi na ich włączenie w ogólny system wentylacji mechanicznej. Liczba takich lokalnych odciągów będzie miała realny wpływ na sposób projektowania systemu HVAC.
Ostatecznie, dobrze zaprojektowany system wentylacyjny pozwoli również na optymalizację zużycia energii elektrycznej przez laboratorium co ma niemałe znaczenie, w szczególności gdy laboratorium nie działa, np. z powodu przerwy technologicznej
W procesie projektowania HVAC należy wziąć pod uwagę wszelkie wytyczne przeznaczone dla tego obszaru oraz, jeśli to wymagane, wytyczne specyficzne dla danego obszaru, w którym laboratorium funkcjonuje.
Podstawowe informacje znajdziemy w dokumencie zwanym ASHRAE – przewodniku, który w przedstawia wytyczne dla tworzenia wentylacji w zależności od typu i wymagań laboratorium.
W przewodniku ASHRAE odnajdziemy następujący podział laboratoriów ze względu na rodzaj prowadzonych badań:
• laboratoria biologiczne: wszystkie obiekty zawierające biologicznie aktywne materiały lub oddziałujące na strukturę chemiczną materiałów biologicznych
• laboratoria chemiczne organiczne i nieorganiczne
• laboratoria gdzie prowadzone są badania nad zwierzętami: wszystkie obiekty, w których prowadzone są modyfikacje chirurgiczne, farmakologiczne i obserwacyjne badania nad zwierzętami
• laboratoria fizyczne, np. do pracy z laserami, optyką, materiałami nuklearnymi itd.
W zależności od typu laboratorium, przewodnik poinstruuje Użytkownika o minimalnej, wymaganej ilości wymian powietrza gwarantującej właściwe oczyszczanie powietrza otaczającego proces z zanieczyszczeń pyłowych, gazowych oraz mikrobiologicznych.
Dla laboratorium chemicznego przewidywane jest 5-15 wymian/godzinę, dla laboratorium służącego do pracy ze zwierzętami juz 10-15 w tym samym czasie. Gdy skierujemy wzrok w kierunku laboratoriów przemysłowych, w szczególności farmaceutycznych, okaże się, że liczba wymian może wynosić nawet 100 jednostek/godzinę i bynajmniej nie będą to najwyższe możliwe wartości. W tych sytuacjach znaczenie będzie miał fakt, że dla zapewnienia komfortu pracy personelu, powietrze nawiewane nie będzie skierowane wprost na personel czy też urządzenia a prędkość nawiewanego powietrza zmieści się w granicach 0.15-0.45 m/s.
Kolejna kwestia to sposób organizacji wymiany powietrza. Część pomieszczeń i branż będzie wymagała, aby zapewnić pełne bezpieczeństwo dla personelu badawczego, czego skutkiem będzie wykonanie instalacji nawiewnej przy udziale 100% powietrza świeżego. W innych przypadkach, gdy otaczające powietrze nie będzie szkodliwe dla pracujących osób, instalacja wentylacyjna wykorzysta 70-80% powietrza już pobranego przez układ i pobierze jedynie 20-30% powietrza świeżego, w układzie zwanym recyrkulacją.
Przy prawidłowym zaprojektowaniu sposobu wentylowania pomieszczeń laboratorium istotną kwestią jest ustalenie zakresu temperatury oraz wilgotności. Zwykle wartości temperatury mieszczą się w zakresie 20-22oC, natomiast wilgotność gwarantująca komfort pracy oscyluje w przedziale 50 +/-10%. W zależności od specyfiki procesu wartości te będą zmienne, a wpływ na ich ustalanie będą miały bilanse ciepła, chłodu i wilgotności generowane podczas procesu. Tylko znając zyski ciepła generowane przez urządzenia, personel czy też czynniki biologiczne (np. zwierzęta) można prawidłowo ocenić wymagania HVAC dla danego laboratorium.
W sytuacji, gdy czynnikiem istotnie podnoszącym ryzyko prac jest czynnik mikrobiologiczny, systemy wentylacyjne projektowane są jako tzw. higieniczne i spełniają surowe wytyczne VDI oraz ISO pod względem sposobu pracy, zapewnienia właściwej ilości wymian i nadciśnienia, sposobu wykończenia elementów centrali oraz kanałów wentylacyjnych oraz, rodzaju stosowanych filtrów wstępnych, pośrednich i końcowych.
Właściwa jakość powietrza otaczającego proces w dowolnym laboratorium badawczym lub produkcyjnym, ma kluczowe znaczenie dla powodzenia całego procesu. Dobrze zaprojektowana wentylacja, będzie produktem customizowanym, szytym na miarę. Dzięki temu każdy rodzaj procesu, niezależnie od źródła zanieczyszczeń, będzie mógł być we właściwy sposób chroniony, a personel będzie miał zagwarantowany właściwy poziom komfortu i bezpieczeństwa pracy.
literatura:
ASHRAE Handbook – HVAC Applications. Chapter 14: Laboratories. 2007.
PN-EN 12469:2002 Biotechnologia. Kryteria działania komór bezpiecznej pracy mikrobiologicznej
PN-EN ISO 14644-1:2006 – Pomieszczenia czyste i związane z nimi środowiska kontrolowane — Część 4: projekt, budowa, uruchomienie