Kontrolēta iekštelpu mikroklimata radīšana laboratorijām un pētniecības vidēm

Ēkas arvien biežāk tiek aplūkotas kā vienots veselums, izvirzot tām stingrākas prasības – jo īpaši attiecībā uz iekštelpu mikroklimatu un ilgtspējību. Tagad, kad iekštelpu vides kvalitāte (IEQ) ir iekļauta Eiropas Direktīvā par ēku energoefektivitāti (EPBD), šis jautājums ir kļuvis vēl aktuālāks. Mūsu eksperts, “Swegon” laboratorijas vadītājs Dr. Markuss Šomakers (Dr. Markus Schomaker), to sīkāk izskaidro turpmāk.

Pētniecības iestādes, slimnīcas un universitāšu laboratorijas veido īpašu ēku kategoriju. Laboratoriju ēkās ir īpaši svarīgi rūpīgi izvērtēt iekštelpu mikroklimatu, jo tajās atrodas ļoti daudzveidīgas telpas ar atšķirīgām prasībām attiecībā uz gaisa kondicionēšanu. To klāsts svārstās no standarta birojiem un sanāksmju telpām līdz pat analīžu telpām, tīrajām telpām un laboratorijām ar mitru vidi, kurām noteikti stingri drošības līmeņi.

Gaisa kvalitāte un temperatūra

Laboratoriju, operāciju zāļu un tīro telpu gadījumā tiek piemērotas augstas prasības gaisa kvalitātei – piemēram, attiecībā uz gaisa apmaiņas intensitāti, tīrību un nemainīgiem klimatiskajiem apstākļiem. Tāpēc jau plānošanas posmā ir jāņem vērā ārējie faktori, piemēram, saules starojums. Lai neitralizētu saules siltuma radītās temperatūras svārstības, var izmantot automātiskas aizsardzības sistēmas, savukārt telpas attēlu veidošanas procedūrām, kurām nepieciešama tumša vide, ieteicams izvietot ēkas iekšpusē.

„Katram eksperimentam ir nepieciešami individuāli, taču stabili apstākļi, lai nodrošinātu precīzus un atkārtojamus rezultātus; tādēļ kontrolēts iekštelpu klimats ir vissvarīgākais faktors laboratorijas vidē.”

Laboratorijā ir būtiski nodrošināt nemainīgus un kontrolētus apstākļus. Žurnālā „BioTechniques” publicētajā zinātniskajā rakstā ir detalizēti aprakstīta telpas temperatūras un mitruma ietekme uz eksperimentu rezultātiem un bioloģisko pētījumu reproducējamību.

Bez kontrolētas ventilācijas telpas temperatūra var ievērojami svārstīties atkarībā no reģiona un gadalaika. Pat vislabāk kontrolētajās vidēs iekštelpu klimats var mainīties lietotāju uzvedības vai ventilācijas sistēmas radīto vertikālo temperatūras atšķirību dēļ. Pētījumā uzsvērta nepieciešamība uzraudzīt telpas temperatūru, kas apliecina kontrolēta iekštelpu klimata izšķirošo nozīmi.

Gaisa tehnoloģijas cilvēku un iekārtu aizsardzībai

Papildus iepriekš minētajiem parametriem laboratorijās ļoti liela nozīme ir gaisa plūsmas ātrumam, tāpēc bieži ir nepieciešama augsta gaisa apmaiņas intensitāte. To nosaka laboratorijas tips, bīstamības līmenis un piemērojamie standarti (piemēram, TRBA 100, DIN EN 12128 vai ASHRAE 62.1), un tā var ievērojami atšķirties.

Pieplūdes gaisa apjomam ir jābūt sabalansētam ar nosūces gaisa apjomu. Piemēram, bioloģijas un ķīmijas laboratorijās tiek uzturēts neliels pazemināts spiediens, lai nepieļautu bīstamo vielu, patogēnu vai piesārņotāju noplūdi no telpas. Turpretim tīrajās telpās, piemēram, farmaceitiskajā ražošanā vai mikroelektronikā, kā arī noteiktās sterilajās zonās var būt nepieciešams paaugstināts spiediens, lai novērstu daļiņu vai mikroorganismu iekļūšanu tajās.

Lai lietotājam ērtā veidā nodrošinātu liela apjoma svaiga gaisa pieplūdi un pilnīgu telpas ventilāciju, izšķiroša nozīme ir pareizu gaisa izplūdes atveru izvēlei un gaisa sadales principam. Dažādiem telpu tipiem var būt atšķirīgas prasības, tāpēc tiem nepieciešamas atšķirīgas gaisa sadales metodes.

Mitrās laboratorijās bieži izmanto jaukto ventilāciju ar kanālu izplūdes atverēm. Savukārt operāciju zālēs vai atveseļošanās telpās, kurās var atrasties arī dzīvnieku novietnes, ir stingrākas prasības attiecībā uz gaisa ātrumu un caurvēja risku – tur labāk noder zemas turbulences izspiešanas ventilācija. Vēl viena izspiešanas ventilācijas priekšrocība ir tā, ka tā ļauj mērķtiecīgi aizvadīt nepatīkamās smakas vai kopumā piesārņoto gaisu.

Laboratorijās var rasties arī liela sildīšanas un dzesēšanas slodze. Straujš aukstā gaisa spiediena kritums vai liels gaisa ātrums pie velkmes skapjiem var radīt turbulenci, kas iepludina piesārņotājus pašā telpā. Nevēlamas gaisa plūsmas var veidoties arī pie laminārās plūsmas skapjiem, kas darbojas kā gaisa recirkulācijas iekārtas, izraisot bioloģisko paraugu vai telpas piesārņošanu.

Maketi drošai laboratorijas darbībai

Lai pārliecinātos, ka plānotā gaisa sadales sistēma uztur komfortablu gaisa plūsmas ātrumu un novērš aukstā gaisa kritumus pie velkmes skapjiem, gaisa apstrādes procesā izšķiroša loma ir praktiskām telpu simulācijām jeb maketiem.

Maketā sākotnējā situācija un telpas plānojums, ieskaitot iekārtas, tiek atveidots mērogā 1:1. Izmantojot jutīgas komforta zondes precīzi noteiktās vietās, tiek sistemātiski mērīti gaisa apstrādes parametri. Tas palīdz garantēt, ka laboratorijas darbinieki var strādāt ergonomiskā vidē bez nevēlamām gaisa plūsmām.

Vēl viena tipiska gaisa apstrādes situācija pētniecības iestādēs ir darbs ar augstu siltuma slodzi, bieži vien mazākās telpās. Arī šajā gadījumā ir nepieciešams mērens gaisa plūsmas ātrums, kā arī komfortabla vide laboratoriju lietotājiem. Piemēram, tās ir uzglabāšanas telpas ar – 80°C īpaši zemas temperatūras saldētavām vai mikroskopijas telpas, kurās lietotāji pavada ilgu laiku. Atbilstoša telpas temperatūra ir nepieciešama arī pašas iekārtu aizsardzībai.

Lielu siltuma slodzi parasti novērš, izmantojot ūdeni kā dzesēšanas vidi, nevis tikai centrāli regulētu ventilāciju, jo ūdens spēj novadīt aptuveni 3 475 reizes vairāk enerģijas nekā līdzvērtīgs gaisa tilpums. Mērķis ir nodrošināt darbību sausos apstākļos, lai ūdens temperatūra nekristos zem rasas punkta un neveidotos kondensāts. Šim nolūkam var izmantot viegli pieejamas griestu indukcijas iekārtas (piemēram, dzesējošās sijas) vai ventilatoru un spirāļu kombinācijas recirkulētam gaisam.

Piemērots mūsdienu pētījumu vajadzībām

Būtisks aspekts laboratoriju ēku un to ventilācijas sistēmu projektēšanā ir nepieciešamība pielāgoties mainīgajām prasībām. Šādas izmaiņas var izraisīt pētniecības virziena maiņa, lietotāju maiņa vai no projekta līdzekļiem finansēta pētījuma noslēgums.

Lai šādas izmaiņas nodrošinātu, būtiska nozīme ir modulāram un elastīgam telpu izkārtojumam kopā ar pielāgojamu ventilācijas infrastruktūru un pielāgojamiem komponentiem. Tas attiecas gan uz pašām laboratorijām, gan uz palīgtelpām. Plānošanas fāzē ir stingri ieteicams apsvērt elastīgus risinājumus, lai vēlāk nodrošinātu ātru un efektīvu korekciju veikšanu, piemēram, ventilācijas risinājuma pārveidošanu.

Ar pārdomātu gaisa apstrādes komponentu kombināciju ir iespējams izpildīt iepriekš aprakstītās dažādās prasības: lieli gaisa apjomi savienojumā ar komfortu, augstu slodžu absorbēšana un elastība, mainoties prasībām.

Viens no piemēriem ir “Lab line System” — modulārs risinājums mitrajām laboratorijām ar blakus esošo dokumentēšanas zonu. Šis gaisa apstrādes risinājums sastāv no:

• Apaļajām cauruļvadu izplūdēm svaigā gaisa padevei ar regulējamiem gaisa plūsmas virziena rullīšiem
• Ar trokšņa slāpētāju tā priekšā
• Uzstādāmiem aktīvajiem dzesēšanas konvektoriem telpām ar augstu siltuma slodzi un iespēju papildus apstrādāt svaigo gaisu
• Pārplūdes elementa pieplūdes un nosūces gaisam uz dokumentēšanas zonu
• Rūpnieciski uzstādīta irisa tipa vārsta (droseļvārsta) gaisa caurplūdes daudzuma regulēšanai

Vēl viena “Lab line” sistēmas priekšrocība ir tā, ka pārplūdes elements ļauj iztikt bez atsevišķas nosūces gaisa infrastruktūras dokumentēšanas zonā, jo gaiss tiek aizvadīts caur laboratorijas velkmes skapi.

Šādas sistēmas jau ir uzstādītas vairākos modernākajos Eiropas pētniecības institūtos un vadošo pārtikas ražotāju laboratorijās. Lielisks inovatīvu gaisa apstrādes risinājumu piemērs aplūkojams projektā Bonnā, Vācijā.

---

Raksta oriģināls pieejams šeit: https://blog.swegon.com/en/creating-controlled-indoor-climates-for-laboratories-and-research-environments