Ottimizzazione del controllo della qualità dell'aria con controlli ingegnerizzati alternativi

May 28, 2023

Jesse Corio ha oltre 20 anni di esperienza nella fornitura di soluzioni ai mercati biofarmaceutico, farmaceutico, dei dispositivi medici e dell'istruzione, con la sua specializzazione focalizzata su soluzioni di filtrazione dell'aria per...

I controlli tecnici, come le cappe chimiche, sono parte integrante della pianificazione della maggior parte delle strutture di laboratorio. Le cappe chimiche hanno un impatto significativo sulle infrastrutture degli edifici, consumano molta energia e, fondamentalmente, rimuovono l'aria condizionata dall'edificio. L'aria estratta deve quindi essere riportata nell'edificio affinché l'HVAC possa bilanciare adeguatamente temperatura, umidità e pressione. Le cappe chimiche canalizzate influiscono sulla necessità dell'edificio di unità di trattamento dell'aria, caldaie, refrigeratori, torri di raffreddamento e ventilatori di scarico più grandi a causa della quantità di aria che deve essere trattata.

Gli studi hanno calcolato che i laboratori consumano da cinque a dieci volte più energia per metro quadrato rispetto agli edifici adibiti ad uffici convenzionali. Come possiamo affrontare questi problemi raggiungendo la neutralità del carbonio?

Una risposta sono i sistemi di controllo ingegnerizzati alternativi, comprese le cappe chimiche con filtraggio senza condotto.

Quando un laboratorio è progettato con cappe chimiche senza condotto come sistema di controllo ingegnerizzato primario, l’impatto include la riduzione delle emissioni di carbonio. Poiché miriamo alla neutralità del carbonio entro il 2030, la cappa chimica senza condotto svolge un ruolo significativo nel raggiungimento di questo obiettivo. È possibile riscontrare evidenti risparmi riducendo la produzione di picco di scarico, ma la riduzione della produzione di aria di scarico consente agli edifici di ottenere molto di più. Diamo un'occhiata all'impatto della sostituzione delle cappe chimiche canalizzate con cappe chimiche senza condotto in un esempio reale: il Bristol Community College del Massachusetts.

Le cappe chimiche e i dispositivi di contenimento dovrebbero essere progettati dando priorità alla sicurezza.

Il laboratorio ad alte prestazioni di Bristol è stato originariamente progettato per includere 22 cappe chimiche canalizzate, che avevano un'aspirazione e uno scarico combinati di 70.000 piedi cubi al minuto (CFM). Richiedeva tre unità di trattamento dell'aria (AHU), una con recupero di calore a circuito circolare e una con recupero di energia con ruota entalpica. La riprogettazione proposta ha sostituito tale attrezzatura con:

Insieme alla riduzione dell’aria, la riprogettazione includeva una combinazione di pompe di calore geotermiche e ad aria, ruote di recupero del calore entalpico, ventilconvettori, monitoraggio centralizzato della qualità dell’aria interna e ventilazione naturale. Ha ridotto i componenti meccanici, elettrici e idraulici (MEP) a solo il 14% della metratura lorda. Inoltre, i campi fotovoltaici, metà dei quali avrebbero alimentato le 22 cappe canalizzate, vengono ora utilizzati per recuperare energia.

Le cappe chimiche e i dispositivi di contenimento dovrebbero essere progettati dando priorità alla sicurezza. Quando si considerano le cappe chimiche senza condotto, è necessario valutare le esigenze di gestione dei prodotti chimici per determinare se sono adatte alla filtrazione. In tal caso, è necessario proporre un ciclo di vita del filtro basato sull'analisi utilizzando gli standard AFNOR NF X 15 211, ANSI z9.5-2022, CSA Z316.5-2020 e NFPA 45-2023.

In condizioni operative normali, una cappa chimica senza condotto deve anche essere in grado di garantire la protezione dell'utente con la garanzia che il rilascio non supererà mai l'1% del TLV oltre lo scarico del filtro. Successivamente la cappa deve eseguire anche due ulteriori fasi operative: rilevazione e sicurezza, garantendo in ogni fase un livello di protezione secondo la norma AFNOR NF X 15 211.

Un malinteso sulle cappe chimiche senza condotto è che possano essere utilizzate solo per piccole quantità di prodotti chimici o solo per attenuare gli odori. In realtà, alcune cappe chimiche senza condotto sono approvate, tra le altre, per la maggior parte delle applicazioni farmaceutiche, di chimica organica, di agricoltura e di aromi e fragranze.

La sicurezza non si ferma alla cappa chimica ma continua durante tutto il ciclo di vita dei prodotti chimici. Devono essere predisposti controlli adeguati per proteggere le zone di respirazione delle persone che lavorano in laboratorio. Questi risultati si ottengono attraverso una combinazione di stoccaggio filtrante, filtrazione dell'aria dell'intera stanza, pacchetti di filtrazione integrati per armadi di sicurezza e cappe chimiche filtranti.

Dovrebbero essere monitorati i vari aspetti della sicurezza: velocità frontale, efficienza di filtrazione e inquinamento dell'aria ambiente. Il monitoraggio continuo fornisce parametri di sicurezza critici e aiuta a stabilire protocolli di sicurezza di laboratorio più efficaci.