Labore mit Regelsystemen
EASYLAB – LABCONTROL sicher betreiben

Labore mit Regelsystemen EASYLAB – LABCONTROL sicher betreiben
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01.03.2018 | Sicherheit und Energieeinsparung sind heutige Anforderungen an die technische Ausrüstung von Laboren. Die Sicherheit am Arbeitsplatz hat dabei oberste Priorität und muss zu jedem Zeitpunkt gewährleistet sein. Dies gilt insbesondere für Arbeitsplätze mit erhöhtem Risikofaktor. Welche Rolle dabei die Lüftungstechnik spielt, beschreibt folgender Beitrag.

Wenn es in einem Labor zu einem Unfall kommt, kann schnell eine gesundheitsschädigende oder sogar lebensbedrohliche Schadstoffkonzentration in der Raumluft erreicht werden. Aus diesem Grund spielt die Lüftungsanlage eine Schlüsselrolle für die Sicherheit der Mitarbeiter an ihrem Arbeitsplatz. Denn bei einem Zwischenfall ist es nicht damit getan, ein Fenster zu öffnen, um damit für die nötige Raumdurchspülung zu sorgen. Es braucht eine Zwangslüftung, welche neben einer Filtrierung für höchste Reinheitsgrade auch folgenden Ansprüchen gerecht werden muss:
Hohe Luftwechselrate bei meist kleiner Personenbelegung, Turbulenzen, punktuelle Wärmelasten, Einströmgeschwindigkeiten, Lärmpegel und vor allem die sich ständig ändernden Volumenströme beim Betreiben von Laborabzügen und Sicherheitsschränken.

Das Luftmanagementsystem

Um ein Höchstmass an Sicherheit zu erreichen, empfiehlt es sich, ein Luftmanagementsystem zu installieren. Dieses System arbeitet unter anderem mit variablen Volumenstromreglern, die je nach Situation eine erhöhte oder reduzierte Abluftmenge an jedem einzelnen Abzug individuell regeln. Dabei werden die Zu- und Abluftvolumenströme je nach Anforderung an den Raumdruck im richtigen Verhältnis zueinander gehalten, ohne die Funktion der einzelnen Abzüge einzuschränken. Dies garantiert nicht nur Sicherheit, sondern reduziert gleichzeitig die Betriebskosten der Lüftungsanlage.

An erster Stelle steht jedoch immer die Anforderung, Gefahrenstoffe in der Luft abzuführen. Zudem sollen benachbarte Bereiche der Laborräume vor potenziell gefährdenden Stoffen geschützt werden.


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Der Laborabzug
 
Der Laborabzug hat im Bereich des Personenschutzes in Laboratorien eine besondere Aufgabe.
 
Drei Schutzziele stehen im Vordergrund:
  1. Rückhaltevermögen: Abzüge müssen verhindern, dass
    Gase, Dämpfe oder Staub in gefährlicher
    Konzentration aus dem Innern des Abzuges in das
    Labor gelangen.
     
  2. Spülung: Abzüge müssen verhindern, dass sich in
    ihrem Innern eine zündfähige
    (explosionsfähige) Atmosphäre bilden kann.
     
  3. Spritz- und Splitterschutz: Abzüge müssen verhindern,
    dass Mitarbeiter durch Spritzer oder
    umherfliegende Teile zu Schaden kommen.
Während der letzte Punkt rein durch die Bauart des Abzuges sichergestellt wird, ist für die ersten beiden Punkte die lufttechnische Regelung von entscheidender Bedeutung. Trotz der Vielzahl an unterschiedlichen Anwendungen und Anforderungen in Laboratorien decken heutige Regelsysteme alle gängigen Regelstrategien ab. 
 
Regelungskonzepte
 
Mit den Luftmanagementsystemen können verschiedene Konzepte zur Regelung der Zu- und Abluft in Räumen, von Laborabzügen sowie des Raum- und Kanaldrucks realisiert werden. Das System verknüpft die Regelung mit Energiemanagement- und Überwachungskonzepten sowie individuellen Raumbetriebsarten.
 
- Raumregelung: Ein Luftmanagementsystem regelt die
  Volumenstrombilanzen in unterschiedlichsten
  Raumszenarien und Laborabzügen aus. Damit die
  Regelung stabil ist, müssen die Ist-Volumenströme
  genau erfasst und die ermittelten Sollwerte präzise und
  schnell ausgeregelt werden.
 
- Druckregelung: Raum- und Kanaldruckgeregelte
  Bereiche werden in speziell abgestimmten
  Regelstrategien berücksichtigt. Der Einsatz von
  Kaskadenregelungen im Vergleich des Drucks mit
  Regelklappe – ohne Berücksichtigung von speziellen
  Volumenstromgrenzen – ermöglicht deutlich stabilere
  Raumsituationen auch bei schnellen Regelkreisen.
 
- Regelung für explosionsgefährdete Bereiche nach ATEX:
  In Bereichen mit ATEX-zertifizierten Komponenten
  werden Geräte eingesetzt, welche den speziellen
  Ansprüchen an schnelle Volumenstromregler,
  Raumdruckregler und Laborabzugsregler inklusive
  Überwachung erfüllen.
 
- Laborabzugsregelung – schnelle Ausregelung: Liegt die
  Ausregelzeit bei standardmässigen variablen
  Volumenstromreglern bei etwa 120 Sekunden, reduziert
  sich diese Zeit bei den speziell für die Laborlüftung
  entwickelten Reglern auf 3 Sekunden. Diese kurzen
  Ausregelzeiten stellen sicher, dass beispielsweise bei
  Laborabzügen mit variabler, bedarfsgerechter Abluft
  kein Schadstoffausbruch erfolgen kann. Für Folgekreise
  ermöglichen diese schnellen Ausregelzeiten stabile
  Raumsituationen, um die Raumdruckverhältnisse
  entsprechend den Vorschriften sicherzustellen. Speziell
  auf die Reger abgestimmte Stellantriebe setzen die
  Sollwertänderung schnell und präzise um.
 
Schnittstelle zur Gebäudeleittechnik
 
Sicherheitseinrichtungen müssen an übergeordnete Managementebenen angeschlossen werden können. Sie müssen Schnittstellen aufweisen, die eine flexible Anbindung gewährleisten. Neben analogen Ein- und Ausgängen sowie Schaltkontakten für die Systembeeinflussung und Informationsweitergabe, kann eine digitale Netz-Kommunikation Datentransparenz mit geringem Verdrahtungsaufwand sicherstellen.
 
 
Die Gebäudeleittechnik kann somit u.a. folgende Informationen zur Verfügung stellen:
- Volumenstrom und Raumdruck: Soll- und Istwerte
- Lokale Störungen
- Sammelstörmeldungen mit konfigurierbaren Inhalten
- Klappenstellungen der Regelklappen (optimiertes
  Zentralanlagenmanagement)
- Rückmeldung der Betriebsarten
- Einströmgeschwindigkeit bei Laborabzugsregler
 
Zudem kann sie folgende Parameter dem Raum oder einem Laborabzugsregler vorgeben:
- Betriebsart
- Umschaltung zwischen Raumdrucksollwerten
- Volumenstromschiebung (Temperatur- und
  Druckregelung extern)

Kostensenkung durch Energieeinsparung

Die Zu- und Abluftvolumen sind durch nationale und internationale Normen zur Arbeitssicherheit und zum Umweltschutz vorgegeben. Daher kommt dem Luftmanagement eine zentrale Bedeutung zu, wenn der Energiebedarf und die Betriebskosten gesenkt werden sollen. Ein Luftmanagementsystem gewährleistet durch eine bedarfsgerechte Volumenstromregulierung eine hohe Energieeffizienz.

Erläuterungen:

Einsatzbereiche für Luftmanagementsysteme
- Forschungseinrichtungen, Laboratorien mit
  Laborabzügen, Tierställe
- OP- und Steril-Bereiche in Krankenhäusern und
  Gesundheitseinrichtungen
- Reinräume in der Pharma- und Halbleiterproduktion
- Volumenstromregelung in Räumen mit besonderen
  Anforderungen (Büro-, Regie-, Sitzungs- und
  Besprechungsräume)

Wichtige raumlufttechnische Richtlinien und Normen im Überblick.

- EN 779 Partikel-Luftfilter für die allgemeine
  Raumlufttechnik – Bestimmung der Filterleistung
- EN 1822-1 (alle Teile), Schwebstofffilter (HEPA und
  ULPA)
- EN 13779 Lüftung von Nichtwohngebäuden –
  Allgemeine Grundlagen und Anforderungen für
  Lüftungs-, Klimaanlagen und Kühlsystemen
- EN ISO 14644-3 Reinräume und zugehörige
  Reinraumbereiche – Teil 3: Prüfverfahren
- EN 12469 Mikrobiologische Filter
- EN ISO 14698 Biokontaminationskontrolle
- VDI 2083 Blatt 1–18
- VDI 6022 Blatt 1 Hygiene – Anforderungen an
  raumlufttechnische Anlagen und Geräte
- DIN 1946-4
- SWKI Richtlinie 99-3
- ANSI/ASHRAE Standard 170 Ventilation of Health Care
  Facilities
- VMP
- EG GMP 2003/94/EG (Annex 1, 11, 15)

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Rubriken: Lüftungstechnik

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