ICARELIFE — Техническое руководство
Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (ОВК) для патологоанатомических лабораторий: давление, воздухообмен и вытяжка в больничных лабораториях.
Проектирование систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в патологических лабораториях защищает персонал от формальдегида и ксилола, одновременно предотвращая загрязнение образцов и проведение молекулярных исследований. В данном руководстве изложены параметры регулирования давления, скорости воздухообмена, местной вытяжки и датчиков, которые должны быть указаны подрядчиками, инженерами-механиками и консультантами.
Быстрый ответ
- При проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в патологической лаборатории приоритет отдается изоляции: прямоточная вентиляция, отрицательное давление и вытяжка у каждого источника дыма.
- Каскад опорного давления постепенно снижается с +5 Па в чистых помещениях до −15–30 Па в загрязненных помещениях.
- Расчетные значения для помещений для первичной обработки и окрашивания составляют 6 ACH свежего воздуха и 8 ACH вытяжной вентиляции.
- Датчики формальдегида и ксилола, подключенные к системе управления батареей (BMS), должны автоматически увеличивать подачу выхлопных газов.
Чем отличается система вентиляции патологоанатомической лаборатории от вентиляции палаты?
Вентиляция палат предназначена для обеспечения комфорта и контроля инфекций. Патологические и гистологические лаборатории проектируются с учетом требований химической безопасности.
В процессе макроскопического исследования, обработки тканей, окрашивания и иммуногистохимического анализа (ИГХ) ежедневно выделяются пары формальдегида и ксилола. Международное агентство по исследованию рака (IARC) классифицирует формальдегид как канцерогенное вещество для человека (группа 1). Ксилол не классифицируется как канцерогенное вещество (группа 3), но является легковоспламеняющимся растворителем со своими собственными пределами воздействия. В Соединенных Штатах OSHA ограничивает воздействие формальдегида до 0.75 ppm в среднем за 8 часов и до 2 ppm за любые 15 минут.
Одна ошибка в проектировании может подвергнуть персонал опасности и привести к провалу проверки. Четыре принципа отличают систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в патологоанатомическом отделении от стандартной системы в больничной палате.
Политика сдерживания
Опасные пары остаются внутри технологического помещения, а не распространяются в коридоры и офисы.
Быстрое удаление канцерогенов
Вытяжная система непосредственно у источника, например, в местах сбора отработанного воздуха и вытяжных шкафах, улавливает пары до того, как они достигнут зоны дыхания.
Строго направленный поток воздуха
Воздух перемещается только из чистых зон в загрязненные, удерживаясь на месте ступенчатым каскадом отрицательного давления.
100% резервирование
В случае отказа вентилятора, работающего в обычном и резервном режимах, приточные и вытяжные вентиляторы с автоматическим переключением обеспечивают герметичность.
Основные требования к проектированию
В основе используемой в данном руководстве методологии проектирования лежат четыре требования. Каждое из них должно быть подтверждено в соответствии с редакцией кодекса, принятой местными органами власти, и собственной оценкой рисков проекта.
-
Проточная вентиляция в загрязненных и частично загрязненных зонах.
Весь воздух в помещении выводится наружу без рециркуляции, обычно заменяясь наружным воздухом, поэтому пар никогда не возвращается в помещения, где находятся люди.
-
Каскад отрицательного давления
Чистый (+5 Па) → частично загрязненный (−5 Па) → загрязненный (−15–30 Па).
-
В каждой загрязненной зоне должны быть установлены резервные приточные и вытяжные вентиляторы.
В случае отказа основного вентилятора вентиляторы автоматически запускаются в режиме ожидания.
-
В качестве первичной обработки не используются электростатические или ионные очистители.
Генераторы ионов и некоторые электронные очистители воздуха производят озон и, согласно данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA ), не удаляют газы или запахи, поэтому они не могут контролировать пары формальдегида или растворителей. См. также Плазма, создаваемая кулоновскими силами, против электростатического электростатического фильтра (ЭСФ).
Ступенчатый каскад давления: воздух постоянно движется из чистой зоны в загрязненную.
Скорость воздухообмена и давление в патологической лаборатории
Скорость воздухообмена (ACH) равна расходу воздуха в м³/ч, деленному на объем помещения в м³. В таблице приведены эталонные проектные значения ICARELIFE для основных помещений патологической лаборатории. Опубликованные минимальные значения, если таковые имеются, указаны в примечаниях.
| Комната | Свежий воздух (ACH) | Выхлоп (ACH) | Давление | Критические замечания |
|---|---|---|---|---|
| Сбор/прием образцов | 6 | 8 | −90 000 Па | Самый высокий источник формальдегида |
| Обезвоживание и окрашивание | 6 | 8 | −90 000 Па | Ксилол + формальдегид |
| ПЦР-амплификация | 15 | 18 | −90 000 Па | Сверхчистый, высококачественный выхлоп |
| Иммуногистохимия (ИГХ) | 6-12 | 8-12 | −90 000 Па | DAB и формамид являются опасными реагентами; следуйте инструкциям в каждом паспорте безопасности (SDS). |
В руководящих принципах Министерства здравоохранения Китая для клинических лабораторий амплификации генов (ПЦР) (医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则, изданные вместе с документом 卫办医政发〔2010〕194号) определены четыре физически разделенные зоны: хранение и подготовка реагентов, подготовка образцов, амплификация и анализ продукта. Рекомендуется, чтобы потоки воздуха и снижение давления происходили в указанном порядке. Значение −30 Па, указанное выше, является эталонным проектным значением для помещения для амплификации, а окончательное давление должно быть установлено инженером-проектировщиком. Сверхчистые зоны могут быть спланированы с учетом классов помещений в соответствии со стандартами ISO 5–8 для чистых помещений больниц.
Проектирование операционной с отрицательным давлением
Как в помещении с отрицательным давлением взаимодействуют перепады давления, баланс притока и оттока воздуха, а также управление дверями.
Вытяжная вентиляция: вытяжные шкафы и станции отбора проб.
Общая вентиляция помещения разбавляет пары. Местная вытяжная вентиляция улавливает их в источнике и является основным средством контроля воздействия формальдегида и растворителей. Приведенные ниже значения являются типичными показателями оборудования; определяющими являются данные из технической документации производителя.
| Подобрать оборудование | Воздушный поток | Скорость лица |
|---|---|---|
| Станция валовой выработки | 2,000 м ³ / ч | 0.5 м / с |
| Химический вытяжной шкаф (ИГХ, окрашивание) | 2,400–2,500 м³/ч | 0.5–0.6 м / с |
| Класс II B2 BSC (молекулярный) | 1,400–2,100 м³/ч | – |
Расход отработанного воздуха равен произведению скорости потока на площади открытой створки. Пример: для проема шириной 1.8 м и высотой 0.7 м (1.26 м²) со скоростью потока 0.55 м/с требуется около 2,500 м³/ч. Таким образом, расход воздуха изменяется в зависимости от ширины вытяжного колпака и высоты створки, а окончательные значения следует брать из технической документации на оборудование и подтверждать на месте.
Энергетические затраты на прямоточную вентиляцию
Вывод воздуха из помещения наружу означает, что каждый кубический метр воздуха должен быть заменен охлажденным, осушенным или нагретым наружным воздухом. Замена этого воздуха может составлять значительную часть эксплуатационных расходов системы отопления, вентиляции и кондиционирования, поэтому ее следует учитывать на этапе проектирования.
Нагрузка на систему охлаждения наружного воздуха в кВт рассчитывается как расход воздуха (м³/ч) × 1.2 кг/м³ ÷ 3,600 × разница энтальпий между наружным и внутренним воздухом (кДж/кг). Пример для жаркого, влажного климата с разницей энтальпий около 35 кДж/кг:
| Вытяжной/приточный воздушный поток | Приблизительная тепловая нагрузка |
|---|---|
| 1,000 м ³ / ч | около 12 кВт, непрерывный режим работы |
| 2,000 м³/ч (общая производительность) | около 23 кВт |
| 2,400 м³/ч (вытяжной шкаф) | около 28 кВт |
Способы снижения нагрузки без ослабления герметичности.
-
Вытяжные шкафы с регулируемым объемом
Датчики на створке уменьшают поток вытяжной воздуха, когда створка закрыта, при этом скорость потока воздуха на лицевой стороне сохраняется. Один из источников в отрасли сообщает о снижении потока воздуха на 60–80 процентов при закрытой створке. Вытяжные шкафы часто составляют значительную часть энергопотребления лабораторий.
-
рекуперация тепла при движении катушки
Жидкостный контур передает энергию между вытяжным и подающим змеевиками, поэтому два воздушных потока никогда не смешиваются.
-
Снижение уровня незанятых помещений с помощью усиления сигнала датчика
В нерабочее время поток воздуха уменьшается, а при срабатывании газового датчика автоматически увеличивается. Каскадное изменение давления должно поддерживаться на протяжении всего процесса.
-
Зонирование
Сквозная вентиляция применяется только в помещениях, выделяющих пары формальдегида или растворителей. В офисах и комнатах для отчетов можно использовать стандартные системы вентиляции.
-
Меньше общих выхлопных труб
Объединение оборудования и работа с формалином в закрытых системах, где это возможно, позволяет сократить объем отработанных газов, которые необходимо заменять.
Датчики газа и системы управления выхлопными газами
Датчики превращают стационарную систему вентиляции в адаптивную. Они обнаруживают утечку и поднимают уровень вытяжного воздуха до того, как уровень воздействия на персонал начнет повышаться.
-
датчики формальдегида
Зоны для макроскопического исследования, замороженных срезов и хранения образцов.
-
датчики ксилена
Помещения для заливки, обезвоживания и окрашивания.
-
Автоматическое повышение давления в выхлопной системе на 50–100% с сигнализацией.
Срабатывает при превышении концентрации 0.3 мг/м³, что является установленным значением концентрации формальдегида, используемым в данном руководстве.
-
Полная интеграция с системой управления зданием (BMS) с локальными панелями управления.
Централизованный мониторинг и регистрация данных с ручным управлением в помещении.
Контроль содержания летучих органических соединений в модульных операционных.
Как осуществляется мониторинг и контроль летучих органических соединений в закрытых клинических помещениях.
Контрольный список соответствия требованиям к системам отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) для патологоанатомического отделения и шаблон схемы размещения датчиков.
Контрольный список для проверки проекта и шаблон размещения датчиков в помещениях для первичной обработки, окрашивания и хранения образцов.
Контрольный список для ввода в эксплуатацию системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в патологической лаборатории
Система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в патологоанатомическом отделении считается соответствующей требованиям только после измерения ее рабочих характеристик. Эти проверки превращают проектные параметры в доказательства.
-
Перепад давления
Проведите измерения между каждой парой смежных зон при закрытых дверях и понаблюдайте за восстановлением сигнала после открытия двери.
-
Скорость лица
Измерьте расстояние по открытой ширме каждого вытяжного шкафа и на каждом рабочем месте для сбора образцов.
-
Направление воздушного потока
Используйте визуализацию дымом щелей в дверях и проемах вытяжных колпаков, чтобы подтвердить движение воздуха в сторону загрязненной зоны.
-
Фанаты ожидания
Имитируйте отказ рабочего вентилятора и подтвердите автоматическое переключение и подачу сигнала тревоги.
-
Цепочка датчиков
Откалибруйте каждый датчик и проверьте полную последовательность срабатывания сигнализации, проверки наддува выхлопных газов и записи в журнал системы управления батареей (BMS).
Распространенные ошибки дизайна
Эти ошибки вытекают из вышеизложенных принципов проектирования, и их стоит проверять при каждом обсуждении проекта.
Распространенные ошибки
- Рециркуляция воздуха из помещений для макроскопического исследования, окрашивания или иммуногистохимического анализа, которая распространяет пар в чистые зоны.
- Использование электростатических или ионных очистителей, которые, по данным Агентства по охране окружающей среды США, не удаляют газы.
- Расчет параметров вытяжной вентиляции помещения только на основе воздухообмена и без учета вытяжной вентиляции вытяжных колпаков и шкафов приводит к дисбалансу между подачей воздуха и давлением.
- Использование одной заданной точки срабатывания сигнализации для формальдегида и ксилола.
- Установка одного вытяжного вентилятора без резервного режима приводит к нарушению герметичности системы в случае его выхода из строя.
- Указание давления −30 Па без конструкции двери и шлюза затрудняет открытие дверей и приводит к обрушению каскада.
Расположение вытяжной решетки также влияет на улавливание и короткое замыкание. Принципы размещения см. в разделе «Воздухозаборные и вытяжные решетки для операционных» , а выбор установки для подачи наружного воздуха — в разделе «Выбор вентиляционной установки для операционных».
Часто задаваемые вопросы
В данном руководстве в качестве эталонных значений указаны 6 ACH свежего воздуха и 8 ACH вытяжной вентиляции для помещений для макроскопического исследования и окрашивания, 6–12 ACH свежего воздуха и 8–12 ACH вытяжной вентиляции для иммуногистохимии, а также 15 ACH свежего воздуха и 18 ACH вытяжной вентиляции для ПЦР-амплификации. Стандарт ASHRAE 170 устанавливает нижний предел в 6 ACH общего объема, включая 2 ACH наружного воздуха, для гистологических и патологических лабораторий. В тех случаях, когда вытяжные шкафы или рабочие места для макроскопического исследования выводят больше воздуха, чем минимально допустимый объем в помещении, местная вытяжная вентиляция определяет поток воздуха, и подачу воздуха необходимо увеличить соответствующим образом.
В процессе макроскопического исследования, обработки тканей и окрашивания выделяются пары формальдегида и ксилола. Рециркуляция этого воздуха приведет к возвращению паров в помещения, где находятся люди, и в чистые зоны. Стандарт ASHRAE 170 требует, чтобы воздух в гистологических и патологических лабораториях выводился непосредственно наружу, а в качестве замещающего воздуха обычно используется наружный воздух. Стандарт не устанавливает минимальную долю наружного воздуха, и местные нормы могут отличаться: в Китае стандарт GB 51039-2014 требует наличия отдельной системы подачи 100% свежего воздуха в помещениях для вскрытий. Резервные приточные и вытяжные вентиляторы с автоматическим переключением обеспечивают герметичность в случае отказа одного из вентиляторов.
В данном руководстве эталонная каскадная схема показывает, что в помещениях для первичной обработки образцов и приема образцов давление составляет −15 Па. В чистых зонах давление составляет +5 Па, в полузагрязненных — −5 Па, а в загрязненных помещениях — от −15 до −30 Па, поэтому воздух постоянно перемещается из чистых помещений в загрязненные. Перепад давления следует проверять измерениями во время ввода в эксплуатацию, как при закрытых, так и при открытых дверях.
Нет. Они не заменяют вентиляцию. Генераторы ионов и некоторые электронные очистители воздуха производят озон и, по данным Агентства по охране окружающей среды США, не удаляют газы или запахи, поэтому они не могут контролировать выбросы формальдегида или паров растворителей. Основными методами контроля остаются разбавление наружным воздухом и локальная вытяжка непосредственно у источника.
Датчики формальдегида следует размещать в зонах подготовки макроскопических образцов, замороженных срезов и хранения образцов. Датчики ксилола следует размещать в помещениях для заливки, обезвоживания и окрашивания. Оба датчика должны быть подключены к системе управления зданием, чтобы при срабатывании сигнализации автоматически включалось усиление вытяжки на 50–100%, с возможностью локального управления для персонала. Для каждого газа требуется своя заданная точка срабатывания сигнализации.
Расход вытяжного воздуха равен произведению скорости потока воздуха на площадь открытой створки. Для вытяжного колпака с шириной створки 1.8 м и высотой 0.7 м при скорости потока 0.55 м/с требуется около 2,500 м³/ч (1.26 м² × 0.55 м/с × 3,600 с/ч). Окончательный расход воздуха следует брать из технической документации производителя вытяжного колпака и проверять на месте.
Стандарты и ссылки
Приведенные в этом руководстве значения воздухообмена, давления, расхода вытяжного воздуха и показаний датчиков для каждой комнаты являются эталонными проектными значениями ICARELIFE. Они не взяты из отдельных пунктов нормативных документов. Опубликованные минимальные значения, где они указаны, взяты из источников, перечисленных ниже. Данное руководство предназначено для проверки проектной документации и не заменяет расчеты инженера-проектировщика или местные нормативные документы.
- Стандарт ANSI/ASHRAE/ASHE 170, Вентиляция медицинских учрежденийТаблица 7-1 (используйте версию, принятую на местном уровне).
- ГБ 51039-2014, Кодекс проектирования зданий многопрофильных больницпункт 7.5.7 (вентиляция помещений для вскрытия и подготовки образцов).
- Монографии МАРК: классифицированные агенты (формальдегид — группа 1, ксилолы — группа 3).
- OSHA 29 CFR 1910.1048, Формальдегид (8-часовой средневзвешенный показатель, среднесуточный уровень воздействия и уровень готовности).
- Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям: о-ксилен (Предельно допустимая концентрация вредных веществ по стандартам OSHA и класс воспламеняемости).
- Агентство по охране окружающей среды США: Что такое ионизаторы и другие воздухоочистители, генерирующие озон?
- Министерство здравоохранения (Китай), 医疗机构临床基因扩增检验实验室工作导则, выдано 卫办医政发〔2010〕194号 (зонирование лаборатории ПЦР и поток воздуха).
- Рекуперация энергии для вентиляционного воздуха в лабораториях (Сводка по перекрестному загрязнению и стандарту NFPA 45).
ICARELIFE — Лабораторная инфраструктура
Планируете открыть патологоанатомическую или диагностическую лабораторию?
Подрядчики и застройщики больниц могут представить спецификацию помещений и целевые параметры распределения давления для скоординированной проверки ограждающих конструкций стен и потолков, дверей и систем вентиляции для каждой зоны.
