متطلبات تصميم المختبرات ذات درجة الحرارة والرطوبة الثابتة

تتمثل المبادئ الأساسية لتصميم المختبرات ذات درجة الحرارة والرطوبة الثابتة في تقسيم المناطق الواضح، والتدفق السلس، والإغلاق المحكم، وفرق الضغط القابل للتحكم، وتدفق الهواء المنتظم، وعزل الاهتزازات.

أولاً: اختيار الموقع والتصميم العام

بعيدًا عن مصادر التداخل: تجنب أشعة الشمس المباشرة، والاهتزازات (المسافة من المعدات الثقيلة/المترو > 50 مترًا)، والتداخل الكهرومغناطيسي (قوة المجال < 1 فولت/متر)، ومصادر التلوث.

شروط البناء: ارتفاع الأرضية ≥ 3 أمتار، قدرة تحمل الأحمال ≥ 500 كجم/م²؛ من الأفضل أن تكون المناطق عالية الدقة موجودة في وسط المبنى، بعيدًا عن الجدران الخارجية والنوافذ.

مبادئ تقسيم المناطق: يجب الفصل التام بين منطقة التحكم الأساسية، ومنطقة العزل/غرفة معادلة الضغط، ومنطقة المعدات المساعدة، ومنطقة تحضير العينات، ومنطقة المكاتب. كما يجب فصل مسارات تدفق الأفراد والمواد لتجنب التلوث المتبادل.

تدرج فرق الضغط: منطقة اللب → غرفة عازلة → منطقة غير خاضعة للتحكم: +10～+15Pa، +5～+10Pa، 0Pa، على التوالي، لمنع التسرب الخارجي.

ثانياً: تحسين تقسيم المناطق الوظيفية

منطقة التجارب الأساسية (المنطقة الخاضعة للتحكم): تقع في أكثر المواقع استقرارًا، بعيدًا عن الأبواب والنوافذ والجدران الخارجية والمعدات ذات الحرارة العالية. يجب ألا تتجاوز نسبة استخدام المنطقة 70%، ويجب ألا تعيق العينات/الأجهزة فتحات تهوية الهواء الداخل والخارج، مع مراعاة مسافة لا تقل عن 0.3 متر.

الأرضية: 2 مم إيبوكسي ذاتي التسوية (مضاد للكهرباء الساكنة)؛ الجدران: 50 مم صفيحة فولاذية ملونة من الصوف الصخري المقاوم للحريق من الفئة أ؛ السقف: صفيحة ألومنيوم مثقبة دقيقة (معدل الفتحات ≈30٪).

غرفة عازلة/غرفة معادلة الضغط (مطلوبة): يجب على الأفراد البقاء لمدة 3-5 دقائق قبل دخول المنطقة الأساسية، مع دش هوائي (≥20 م/ث، ≥30 ثانية) + تغيير الملابس + غسل اليدين.

يجب أن تكون الأبواب متشابكة لمنع الفتح المتزامن؛ عرض ≥ 1.2 متر للسماح بدخول وخروج المعدات/العينات.

منطقة المعدات (تكييف الهواء / التبريد / الكهرباء): حجرة مستقلة، قريبة من المنطقة الأساسية ولكنها معزولة ومغلقة، تقليل الضوضاء ≤60 ديسيبل.

يجب أن يكون لوحدات تكييف الهواء مساحة صيانة لا تقل عن 0.8 متر حولها؛ يجب أن تكون الوحدات المبردة بالهواء على بعد 1.2 متر على الأقل من الجدار، ويجب أن تكون الوحدات المبردة بالماء قريبة من برج التبريد.

تم تجهيز المعدات ذات الحرارة العالية (الأفران والمفاعلات) بـ "مناطق ساخنة" مستقلة، مفصولة بحاجز مقاوم للحريق بطول 1.2 متر وتهوية عادم علوية مستقلة (≥10 مرات في الساعة).

منطقة تحضير/نقل العينات: تقع بالقرب من المدخل لتسهيل استلام العينات وتخزينها مؤقتًا ومعالجتها مسبقًا دون التأثير على منطقة اللب.

تم توفير رفوف العينات ومنصات الوزن، وهي متشابكة مع نافذة نقل العينات في المنطقة الأساسية.

منطقة المكتب/معالجة البيانات: معزولة تمامًا عن منطقة التجارب، مع نوافذ مراقبة ذات زجاج مزدوج؛ لا يؤثر نشاط الموظفين على استقرار درجة الحرارة والرطوبة.

ثالثًا: هيكل الغلاف والإغلاق

الجدران/الأسقف: ألواح فولاذية ملونة متصلة بإحكام ذات زوايا مستديرة، مما يزيل الزوايا الميتة وتراكم الغبار.

الأبواب والنوافذ: نوافذ زجاجية مزدوجة مع شرائط مانعة للتسرب عالية الكفاءة؛ الأبواب محكمة الإغلاق ومثبتة قدر الإمكان لتقليل الفتح.

فتحات الجدران: يتم إغلاق خطوط الأنابيب التي تخترق ألواح الجدران بشكل كامل لمنع الجسور الباردة وتسرب الهواء.

رابعاً: تصميم تدفق الهواء وتكييف الهواء

تنظيم تدفق الهواء: إمداد علوي وعودة سفلية / إمداد جانبي وعودة جانبية، سرعة الهواء 0.2-0.5 م/ث، توحيد درجة الحرارة والرطوبة ≤ ±0.5 درجة مئوية / ±3% رطوبة نسبية.

نظام تكييف الهواء: نظام مستقل عالي الدقة (±0.1 درجة مئوية / ±1.5٪ رطوبة نسبية)؛ يمكن تقسيم النظام القياسي إلى مناطق، مع تشغيل مستمر / متقطع منفصل.

معالجة الهواء النقي: يتم تسخين/تبريد الهواء النقي مسبقًا → إزالة الرطوبة منه بواسطة مزيل الرطوبة الدوار → إعادة تبريده/تسخينه، ومعالجته بعمق قبل تزويده.

خامساً: تدفق الأفراد والمواد

حركة الأفراد: المدخل ← غرفة تغيير الملابس ← دش الهواء ← غرفة عازلة ← المنطقة الأساسية، باتجاه واحد وبدون تقاطع.

تدفق المواد: المدخل → منطقة التحضير → نافذة المرور → المنطقة الأساسية؛ قناة مخصصة للتخلص من النفايات لمنع تلوث المناطق النظيفة.

سادساً: السلامة والصيانة

الممرات: الممر الرئيسي ≥ 1.5 متر، أبواب الإخلاء تفتح للخارج، متوافقة مع لوائح السلامة من الحرائق.

المراقبة: مراقبة في الوقت الحقيقي لدرجة الحرارة والرطوبة وفرق الضغط وسرعة الهواء؛ تخزين البيانات لمدة سنة واحدة على الأقل.

الاستجابة للطوارئ: مصدر طاقة احتياطي، إضاءة طوارئ، نظام إنذار؛ تكوين احتياطي للمعدات الحيوية.

سابعاً: مفاهيم خاطئة شائعة حول التخطيط

❌ منطقة مركزية بالقرب من الجدران/النوافذ الخارجية، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في درجة الحرارة والرطوبة.

❌ لا توجد منطقة عازلة، وحركة الأفراد المتكررة تسبب اضطراباً.

❌ معدات توليد الحرارة العالية مختلطة في المنطقة الأساسية، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة الموضعي.

❌ فتحات تهوية الهواء الداخل والخارج مسدودة، مما يتسبب في حدوث قصر في تدفق الهواء وضعف في التوزيع.