تهویه آزمایشگاه

تهویه و کنترل کیفیت هوا در آزمایشگاه اغلب یکی از کارهای دشوار در مرحله برنامه‌ریزی است. کیفیت هوای آزمایشگاه می‌تواند در نتایج تحقیق یا آزمایش به‌ صورت مستقیم تاثیر بگذارد. علاوه بر آن مهم است که اعضای تیم تحقیقاتی یا پرسنل آزمایشگاه از نظر آلودگی هوای محیط کار و سلامتی با اطمینان خاطر بیشتری کار کنند و در یک محیط راحت از نظر کیفیت هوا به فعالیت بپردازند. این امر به بهره‌وری کارکنان نیز منجر می‌شود برای برآورد هوای مورد نیاز در آزمایشگاه، عواملی مانند میزان فضا، فعالیت کاری و آلاینده‌های موجود در هوا باید در نظر گرفته شود. در آزمایشگاه‌هایی که با مواد شیمیایی بالقوه خطرناک کار می‌کنند، تمام کارهایی که در کوتاه مدت و بلند مدت در محیط انجام می‌گیرد باید در نظر گرفته شود. علاوه بر موارد ذکر شده در بالا معیارهای زیر در تهویه آزمایشگاه باید در نظر گرفته شوند:
طرح و گردش کار
دما و رطوبت نسبی
اختلاف فشار هوا بین اتاق‌ها
تعداد تعویض هوا برای هر اتاق
الگوهای سرعت و جریان هوا
تعداد ذرات موجود در هوا
کابینت و سایر وسایلی که ممکن است اثربخشی تهویه را کاهش دهند.

انواع تهویه آزمایشگاهی

تهویه موضعی شامل سیستم‌هایی است که برای حذف سموم یا آلاینده‌ها از محل تولید طراحی شده‌اند، مانند هود شیمیایی.

تهویه عمومی مربوط به تامین هوای فرآوری شده کل فضای کار و خروج هوای آلوده است. هوا از طریق دریچه‌هایی که به طور استراتژیک در سرتاسر اتاق قرار دارند، تامین شده و هوای آلوده به صورت عمومی از فضای آزمایشگاه خارج می کند. 

 تهویه موضعی آزمایشگاه

تهویه موضعی در آزمایشگاه شامل انواع هودهای محصور(شیمیایی و لامینار) و هودهای اسلات‌دار کناری و نیز هودهای کنوپی میباشند. 

هودهای شیمیایی آزمایشگاه

این نوع هودها با نام‌های هود شیمیایی و هود فیوم نیز شناخته می‌شوند. این هود محصور بوده و کار در داخل هود از طریق پنجره بازشو توسط آزمایش‌گر انجام می‌شود. هودهای شیمیایی برای کار با مواد شیمیایی کاربرد دارند. اگر به درستی طراحی شود می‌تواند شخص آزمایش‌گر را در برابر گازها و بخارات مواد شیمیایی حفاظت کند. راهنمای فنی OSHA سرعت سطحی 120-80 فوت در دقیقه در ارتفاع پنجره 18 اینچ(46سانتی‌متر) را برای هودهای شیمیایی توصیه می‌کند. سرعت سطحی نشان دهنده سرعت حرکت هوا به داخل سطح هود است. هودهای شیمیایی یا باید برای انجام آزمایش استفاده شوند یا نگهداری مواد شیمیایی. نباید هر دو مورد زیر یک هود انجام شود. فضای داخلی هود باید عاری از اشیایی باشد که ممکن است جریان هوا را مختل کند. اختلال در جریان هوا ممکن است توانایی هود برای محافظت از پرسنل را کاهش دهد.

انواع هودهای شیمیائی آزمایشگاه  

• هودهای با حجم ثابت: هودهای با حجم ثابت رایج‌ترین و ساده‌ترین نوع هودهای آزمایشگاهی هستند. در این هودها، بدون توجه به ارتفاع پنجره، حجم هوای خروجی ثابت است. با پایین آمدن پنجره، سطح باز هود کاهش یافته، در نتیجه سرعت سطحی افزایش میابد. از آنجایی که سرعت سطحی به طور چشم‌گیری با موقعیت پنجره تغییر می‌کند، هنگام کار با این نوع هودها، حفظ پنجره در ارتفاع بهینه آن که معمولا توسط برچسب زرد رنگ بر روی بدنه هود مشخص می‌شود، اهمیت ویژه ای دارد. ارتفاع بهینه پنجره نشان دهنده نقطه ای است که سرعت سطحی برابر با 100 فوت در دقیقه است. 

• هودهای با حجم هوای متغیر : هودهای با حجم هوای متغیر پیچیده‌ترین نوع هود هستند که از نظر فنی به طراحی، نصب و نگهداری خاصی نیاز دارند. ویژگی اصلی هودهای با حجم هوای متغیر توانایی آن‌ها در حفظ سرعت ثابت سطحی با تغییر ارتفاع پنجره است. ارتفاع پنجره به طور مداوم پایش می‌شود و حجم کل خروجی فن به گونه‌ای تنظیم می‌شود که میانگین سرعت سطحی در میزان قابل قبول حفظ شود.

• هودهای هوای کمکی : در این نوع هود، یک کانال اختصاصی، هوای بیرون را به روی هود می‌رساند. مزیت اصلی هود هوای کمکی صرفه جویی در انرژی است چرا که در این نوع هود، هوای خارج شده هوای بیرونی است که توسط کانال اختصاصی به آن می‌رسد و هوای داخل آزمایشگاه که عملیات سرمایش یا گرمایش روی آن صورت گرفته نیست. علی‌رغم اینکه صرفه جویی در انرژی می‌‌‌‌‌‌‌‌تواند قابل توجه باشد، جریان هوای مطبوع نشده می‌تواند باعث ناراحتی افرادی شود که در نزدیکی هود کار می کنند. با این حال، مهم است به خاطر داشته باشید که تامین هوای کمکی برای عملکرد مناسب هود ضروری است.

ساختار یک هود

1. بدنه هود: قسمت قابل رویت هود که داخل آن حاوی گازها و بخارات خطرناک است.
2.  بافل‌ها: صفحه قابل تنظیمی در پشت هود است که بر روی آن اسلات یا شکاف‌هایی در امتداد عرض هود وجود دارد. بافل‌ها جریان هوا را در سرتاسر دهانه هود یکنواخت نگه می‌دارند، بنابراین نقاط مرده را از بین برده و کارایی جذب را بهینه می‌کنند. لازم به ذکر است که اسلات میانی معمولا ثابت و اسلات بالایی و پایینی قابل تنظیم هستند. 
3. پنجره یاSash : از  پنجره برای تنظیم دهانه جلوی هود استفاده می‌شود، به کمک آن جریان هوا را در سراسر هود میتوان تا جایی تنظیم کرد که جذب آلاینده‌ها به حداکثر برسد. با استفاده از برچسب، مکانی که اگر پنجره در آن موقعیت قرار گیرد هود سرعت قابل قبولی خواهد داشت، مشخص می‌گردد. پنجره باید در این موقعیت در زمانی که کار در حال انجام است نگه داشته شود و زمانی که هود استفاده نمیشود کاملا بسته شود.
4.  ایرفویل: ایرفویل‌هایی که در امتداد لبه‌های پایین و کناری وجود دارند، ورود هوا به داخل هود را ساده می‌کنند و از ایجاد گرداب‌های متلاطم که می‌توانند بخارات را از هود خارج کنند، جلوگیری می‌کنند. فضای زیر ایرفویل پایینی خروج هوای اتاق و هود را در هنگام بسته شدن کامل پنجره فراهم می‌کند. 
5. سطح کار: کف هود است و مانند میز آزمایشگاهی امکان کارکردن روی آن را در زیر هود فراهم می‌سازد. 
6. پلنوم اگزوز: پلنوم اگزوز به توزیع یکنواخت جریان هوا در سطح هود کمک می‌کند. 
7. سطح باز: صفحه فرضی است که بین پنجره تا سطح کار ایجاد می‌شود. سرعت سطحی هود در این صفحه اندازه گیری می‌گردد. 

 انواع کلاس های هودهای ایمنی زیستی

هودهای ایمنی زیستی بر اساس نوع کار و سطح حفاظتی که فراهم می‌کنند به سه کلاس مختلف تقسیم میشوند:
 کلاس I : هودهای کلاس I ساده ترین نوع هودها هستند طراحی آن‌ها شبیه هودهای شیمیایی می‌باشد. این نوع هودها حفاظت کافی را برای اپراتور و محیط آزمایشگاه فراهم می‌کنند اما از نمونه حفاظتی صورت نمی‌گیرد. معمولا برای کشت بافت گیاهی استفاده می‌شوند. در آزمایشگاه‌های پزشکی برای نگهداری تجهیزاتی که امکان انتشار آئروسول‌های عفونی دارند کاربرد دارد. تفاوت هود کلاس I با هود شیمیایی در این است که خروجی هود کلاس I مجهز به فیلتر هپا است و از محیط زیست محافظت می‌کند.

کلاس II : دسته دوم هودهای جریان آرام یا لامینار هستند که علاوه بر اینکه از کاربر و محیط کار حفاظت می‌کند حفاظت مناسبی را برای نمونه فراهم می‌نماید. این نوع هودها برای موادی که بالقوه خطرناک هستند کاربرد دارند.

هود جریان لامینار یک ایستگاه کاری محصور است که با استفاده از جریان یافتن هوا به داخل هود و فیلتراسیون از طریق یک یا چند فیلتر HEPA برای ایجاد محیطی عاری از ذرات کار می‌کند.اصل کار هود لامینار بر اساس جریان آرام هوا درداخل هود است. این هودها خود به 5 تیپ A2,A1، B2,B1 وC1 تقسیم می‌شوند. 

هود A1 و A2: در این نوع هودها هوای اتاق از دهانه هود وارد می‌گردد و پس از ورود به اسلات‌ها از طریق کانال به پلنیوم منتقل می‌شود در پلنیوم 70% هوا به داخل هود برگشت داده شده و از فیلتر هپا می‌گذرد تا هوای تمیز طی یک جریان آرام یا لامینار وارد محفظه هود یا فضای کار شود هوای برگشتی و هوای ورودی از سمت کاربر، مجدد وارد اسلات می‌شود. عمده‌ترین تفاوت هود کلاس A1 و A2 در سرعت هوای ورودی به هود است. در هود کلاس A1 سرعت جریان هوای ورودی 75 فوت بر دقیقه و در هود کلاس A2،  100 فوت بر دقیقه است.

هودهای B1: در این نوع هودها سرعت هوای ورودی از سمت کاربر 100 فوت بر دقیقه توصیه شده است. کاربری این نوع هودها مشابه هودهای کلاس A2 است با این تفاوت که فقط 30% هوا به داخل هود برگشت داده می‌شود.

هودهای B2: این نوع هودها به هودهای 100% اگزاست نیز معروفند به این معنی که کل هوای مکش شده به خارج اگزاست شده و هوای برگشتی وجود ندارد بنابراین هوای ورودی به محفظه این هودها از هوای اتاق گرفته شده و از هپا می‌گذرد و به صورت جریان هوای لامینار از روی نمونه عبور می‌کند. سرعت هوای ورودی به این هود از سمت شخص آزمایش‌گر 100 فوت بر دقیقه است.

هودهای کلاس C1: در این نوع هودها هوای ورودی از سمت کاربر وارد اسلات‌های جلویی محفظه هود شده و هوای برگشتی در داخل محفظه هود تقسیم شده مقداری از آن، از طریق اگزاست پس از عبور از فیلتر هپا خارج می‌شود و مقداری از آن نیز به همراه هوای ورودی اتاق از طریق دمنده و پس از عبور از فیلتر هپا به داخل هود برگشت داده می‌شود.

کلاس III: این هودها بیشترین سطح حفاظت از کاربر، محیط و نمونه را فراهم می‌کنند. آن‌ها بهترین انتخاب هنگام کار با مواد عفونی و پاتوژن‌های انسانی هستند. هودهای دستکش‌دار (Glove Box) نمونه‌ای از این هودها می‌باشند. این هود‌ها برای کار با مواد شیمی درمانی بهترین گزینه می‌باشند.  

     

 قسمت های مختلف هود لامینار
1. بدنه داخل هود از فولاد زنگ نزن (استیل) ساخته شده است که از جمع شدن میکروارگانیسم‌ها جلوگیری می‌کند. قسمت جلویی هود دارای محافظ شیشه‌ای است که در برخی از هود های لامینار به طور کامل باز می‌شود یا در برخی دارای دو دهانه برای ورود دستان کاربر به داخل هود است.
2. سطح کار یک ایستگاه کاری مسطح در داخل هود برای انجام کلیه فرآیندها وجود دارد.صفحات کشت، مشعل و حلقه ها همگی در ایستگاه کاری که در آن عملیات انجام می‌شود قرار می‌گیرند.میز کار نیز از فولاد زنگ نزن (استیل) برای جلوگیری از زنگ زدگی ساخته شده است.
3. پیش فیلتریک پیش فیلتر در بالای هود وجود دارد که هوا از طریق آن به داخل هود میرود. پیش فیلتر از ورود ذرات گرد و غبار و برخی میکروب ها به داخل هود جلوگیری می‌کند.
4. فن دمنده یک فن در زیر پیش فیلتر وجود دارد که هوا را مکش می‌کند و آن را در هود حرکت می‌دهد.
5. لامپ UVبرخی از هودهای جریان آرام ممکن است دارای یک لامپ میکروب کش UV باشند که قبل از آزمایش، داخل هود و محتویات آن را استریل می‌کند. لامپ UV باید 15 دقیقه قبل از آزمایش روشن شود و در حین آزمایش خاموش می‌گردد تا کاربر در معرض اشعه ماوراء بنفش قرار نگیرد.
6. لامپ فلورسنت چراغ فلورسنت در داخل هود قرار میگیرد تا نور مناسب در حین کار تامین شود.
7. فیلتر HEPAفیلتر با راندمان بالا در داخل هود وجود دارد که محیط را برای عملیات استریل‌تر میکند. هوایی که از پیش فیلتر عبور کرده از فیلتر هپا نیز عبور میکند که قارچ ها، باکتری ها و سایر ذرات گرد و غبار را به دام می‌اندازد.فیلتر شرایط استریل داخل هود را تضمین می‌کند و در نتیجه احتمال آلودگی را کاهش می‌دهد.

• هودهای کناری اسلات‌دار آزمایشگاهی
  این نوع از هودها در شرایط خاص مانند زمانی که فعالیت‌های آزمایشگاهی نظیر رنگ آمیزی بر روی کابینت ها و یا میز انجام می‌پذیرد و امکان استفاده از هودهای محصور وجود ندارد، مورد استفاده قرار میگیرد.

• هودهای کنوپی
  هودهای سایبانی یا کنوپی به طور خاص برای تخلیه مواد غیر سمی مانند گرما، بخار و بو از دستگاه‌های بزرگ یا حجیم مانند اجاق، حمام بخار و اتوکلاو که به حضور اپراتور نیاز ندارند ، طراحی شده اند. این هودها ممکن است بر روی دیوار نصب شود یا برای مکان های شبه جزیره ای و گوشه ای از سقف آویزان شود.

 تهویه عمومی آزمایشگاه

راهنمای فنی OSHA همچنین توصیه می‌کند که اتاق های آزمایشگاهی به 4 تا 12 تعویض هوا در ساعت نیاز دارند. تهویه عمومی برای حفظ راحتی کارمندان در اتاق و حذف سطوح پایین آلاینده‌هایی که در محل انتشار آلودگی به سختی قابل کنترل است، مهم است. تهویه عمومی در آزمایشگاه بصورت عمده از نوع فشار منفی میباشد به این معنا که هوای داخل آزمایشگاه توسط اگزاست فن‌ها به خارج از محیط مکش می‌گردد تا میزان آلودگی محیط به کمترین حد خود کاهش یابد. میزان هواگذر حجمی مورد نیاز برای تهویه عمومی براساس میزان حجم اتاق و تعداد تعویض هوا براساس استاندارد محاسبه میگردد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه تهویه و هودهای آزمایشگاهی به دانشنامه ما مراجعه کرده و از سری کتاب‌ها و منابع ما بهره‌مند شوید. همچنین می‌توانید با مراجعه به بخش پروژه‌های آریامهار با سری پروژه‌های ما آشنا شوید .