Projektowanie wentylacji i klimatyzacji w laboratorium chemicznym

Planując uruchomienie laboratorium konieczne jest wykonanie klimatyzacji i wentylacji laboratorium. Potrzeba wykonania takiej instalacji wynika z konieczności  utrzymania w laboratorium stałych warunków temperaturowych. Dochodzi do tego potrzeba usunięcia substancji szkodliwych. Klimatyzację laboratorium często wykonuje się przez zastosowanie urządzeń klimatyzacyjnych typu Split. Klimatyzacja laboratorium może być wykonywana również przez system wentylacji, ale jest to rozwiązanie drogie, skomplikowane i wymaga zarezerwowania dużej przestrzeni na instalację wentylacyjną.

Od czego zacząć projektowanie klimatyzacji i wentylacji w laboratorium? Należy określi jaki rodzaj laboratorium będziemy budować. Czy będzie to laboratorium biologiczne, chemiczne czy mechaniczne. W następnej kolejności musimy ustalić technologię. Rodzaj urządzeń i ich rozmieszczenie. Gdzie będzie stał mineralizator a gdzie będzie znajdować się ICP. Do tego bardzo ważną rzeczą dla wentylacji i klimatyzacji laboratorium są dygestoria.

Jeśli mamy dobrany sprzęt laboratoryjny a zarazem technologię zaczynamy projektować wentylację i klimatyzację laboratorium.

Najprostsze i fundamentalne dla wentylacji laboratorium jest założenie, że wentylacja niezależnie od sposobu pracy laboratorium zawsze musi zapewnić min. 8 wymian świeżego powietrza na godzinę. Mówiąc najprościej czy są prowadzone prace w laboratorium czy nie zawsze musi być wentylacja na poziomie 8 wymian. Potem analizujemy pracę pomieszczenia szczegółowo. Dochodzimy do wniosku że np. dwa z trzech dygestoriów będą pracować jednocześnie oraz w tym samym czasie będzie potrzeby odciąg z ICP oraz mineralizatora. To moment w którym projektowanie wentylacji laboratorium wymaga przygotowania bilansu ilości powietrza. Bardzo często jest tak, że znacznie przekraczamy przyjęta stałe i niezmienne 8 wymian świeżego powietrza. Dzieje się tak gdy uruchomimy ICP, mineralizator oraz dwa z trzech dygestoriów. Wzrost ilości powietrza nie może postępować w nieskończoność. Przyjmuje się że maksymalna ilość wymian to ok 15. Jeśli z bilansu powietrza wychodzi na 20 czy 30 wymian oznacza to źle przygotowaną technologię laboratorium. Są na to dwie rady. Zwiększamy kubaturę pomieszczenia lub odchudzamy ilość urządzeń, które wymagają wentylacji. Teraz przy projektowaniu wentylacji laboratorium wsparcia musi udzielić inżynier specjalista od wentylacji i klimatyzacji. Należy narysować kanały wentylacyjne nawiewne i wyciągowe, określić wielość i konstrukcję centrali wentylacyjnej, określić spręż wentylatorów centrali wentylacyjnej, moc nagrzewnicy centrali, moc chłodnicy centrali. Przy projektowaniu wentylacji laboratorium należy pamiętać, że wentylacja musi być zrównoważona. Ilość powietrza nawiewanego musi być równa ilości powietrza wyciąganego. W inny przypadku w pomieszczeniu będzie podciśnienie lub nadciśnienie. Oba zjawiska są niekorzystne. Nie można otworzyć lub zamknąć drzwi a prawidłowe usuwanie powietrza zanieczyszczonego może być nieskuteczne.

Projektowanie wentylacji laboratorium polega na określeniu wymaganego maksymalnego przepływu powietrza a co za tym idzie instalacji. Ale co dzieje się jeśli laboranci nie prowadzą badań a nasze ICP, mineralizator oraz dwa dygestoria nie pracują. Czy wentylacja laboratorium ma pracować na maksymalnych obrotach? W nowoczesnych instalacjach wentylacyjnych laboratorium stosuje się regulatory zmiennego wydatku (VAV) oraz stałego wydatku CAV. Najprościej mówiąc regulatory te zainstalowane na instalacji wentylacyjnej widzą nasze potrzeby. Widzą, że otwieramy minimalnie okno dygestorium i zapewniają przez nie, mały, lecz wystarczający wywiew powietrza. Jeśli otworzymy okno dygestorium całkowicie przepływ jest relatywnie większy. Wszystkie ruchy regulatorów VAV i CAV obserwuje centrala wentylacyjna lub wentylator wywiewny chemoodporny i dostraja się do chwilowych potrzeb. Wentylacja laboratorium zwalnia jeśli nie korzystamy z urządzeń wymagających powietrza zapewniając 8 wymian i przyspiesza jeśli zaczynamy pracę, nawet do wartości maksymalnych. A co dziej się kiedy laboranci idą do domu? Możliwe jest zastosowanie trybu nocnego wentylacji laboratorium. Ostatni pracownik wyłącza wszystkie urządzenia laboratoryjne i naciska przycisk na ścianie. Przycisk ten zapewnia obniżenie pracy wentylacji do 4 wymian.

Wentylacja laboratorium jest tak dobierana aby nawiewać do pomieszczenia powietrze o stałej temperaturze niezależnie od pory roku np. 22C. Wiąże się to z tym, że nie możemy wtłaczać zimą powietrza zewnętrznego o temperaturze -10C a latem powietrza 32C. Nawiewana stała temperatura np. 22C nie zapewni nam klimatyzacji laboratorium. W laboratorium od urządzeń, ludzi, oświetlenia, okien powstają znaczne zyski ciepła. I tu potrzebna jest klimatyzacja laboratorium, którą realizujemy przez zastosowanie urządzeń typu split. Klimatyzacja laboratorium wymaga sporządzenia bilansu zysków ciepła i doboru stosownej mocy klimatyzatorów. Do dyspozycji mamy klimatyzatory w systemie:

– jedna jednostka wewnętrzna połączona z jedną jednostką zewnętrzną (split pojedynczy)

– kilka jednostek wewnętrznych połączonych z jedną jednostką zewnętrzną (multisplit), każda jednostka wewnętrzna połączona jest z jednostką zewnętrzną niezależną instalacją rurową,

– kilka jednostek wewnętrznych połączonych z jedną jednostką zewnętrzną (system VRF), instalacja rurowa jednostek wewnętrznych połączona jest wspólnie tworząc drzewo którego korzeniem jest jednostka zewnętrzna.

Przy zastosowaniu klimatyzacji laboratorium ważną sprawą jest zapewnienie aby w każdym z pomieszczeń znajdowała się niezależna wewnętrzna jednostka klimatyzacyjna. Daje to możliwość niezależnego sterowania temperaturą w danym pomieszczeniu.