Sistem Pendingin Udara Laboratorium Medis

(lanjutan dari halaman sebelumnya) — untuk sistem sederhana yang membuang udara langsung ke luar melalui dinding atau jendela—dapat dipilih kipas aliran diagonal model FSJG-3.5F (daya motor N = 0,18 kW); jika sistemnya lebih kompleks, sebaiknya dipilih kipas sentrifugal. Jika jalur saluran udara tidak terlalu kompleks, dapat dipilih model F4-72-3.5A (3.6A) dengan motor berdaya 0,75 kW atau 1,1 kW. Jika klien membutuhkan volume udara yang relatif besar dan sistemnya lebih kompleks, dapat dipilih model F4-72-4A dengan motor berdaya 1,1 kW. Resistansi sistem satu lemari asam adalah sekitar 80–100 Pa, dan resistansi setiap siku saluran adalah sekitar 40–50 Pa. Saat memilih kipas, karena parameter yang ditawarkan produsen dalam negeri mengandung tingkat penggelembungan tertentu, perlu disediakan cadangan yang sesuai. ③ Untuk sistem dengan beberapa lemari asam dan struktur yang kompleks—yaitu sistem ventilasi yang dilengkapi dua atau lebih lemari asam—umumnya diterapkan metode pelepasan udara buang tingkat tinggi di atap atau pelepasan di luar ruangan, dan kipas sentrifugal umumnya menjadi pilihan. Model kipas dapat ditentukan berdasarkan volume total udara buang dan resistansi sistem. Untuk kipas yang mampu memenuhi persyaratan baik volume pembuangan maupun tekanan sistem, sebaiknya pilih kipas dengan ukuran model yang lebih besar dan daya motor yang lebih kecil sejauh mungkin. ④ Untuk sistem di mana satu kipas melayani dua atau lebih lemari asam, guna mengontrol pembukaan dan penutupan setiap lemari asam secara mandiri, katup kontrol volume udara elektronik harus dipasang pada masing-masing lemari asam. Katup kontrol volume udara elektronik umumnya memiliki diameter Φ315 mm.

X. Kondisi Lokasi Pemasangan Sistem Ventilasi

• 1. Kondisi lokasi bangunan
  • 1.1 Jumlah total lantai pada bangunan;
  • 1.2 Tinggi tiap lantai bangunan;
  • 1.3 Lokasi spesifik dan dimensi balok atau benda lain di dalam bangunan yang dapat menghambat pemasangan sistem ventilasi;
  • 1.4 Kondisi lokasi di atap—apakah tersedia ruang untuk memasang unit kipas;
  • 1.5 Apakah terdapat poros udara di dalam bangunan; jika ada, cantumkan lokasi spesifik dan dimensinya;
  • 1.6 Jika tidak ada poros udara di dalam bangunan, tentukan bagian eksterior bangunan mana yang disetujui klien untuk dijadikan jalur saluran udara, tanpa mengurangi efektivitas sistem ventilasi, mengganggu fasilitas lain, atau merusak estetika keseluruhan bangunan.
• 2. Persyaratan dari klien
  • 2.1 Lokasi pemasangan kipas yang diinginkan klien (dalam ruangan, dinding samping, atau permukaan atap);
  • 2.2 Bahan sistem ventilasi yang dibutuhkan klien (PVC, fiberglass, besi lembaran galvanis, baja tahan karat, PP, dll.);
  • 2.3 Apakah klien membutuhkan penyediaan layanan tambahan dari perusahaan seperti pembuatan lubang dinding, pembangunan fondasi peralatan, dan pekerjaan waterproofing;
  • 2.4 Apakah klien membutuhkan sistem pengolahan gas buang untuk instalasi ventilasi;
  • 2.5 Parameter spesifik yang dipersyaratkan klien, misalnya kecepatan permukaan yang harus dicapai oleh peralatan terminal ventilasi;
  • 2.6 Rentang batas kebisingan yang diizinkan klien untuk peralatan terminal ventilasi, dan persyaratan lain sejenisnya.

Bagian 3 Sistem Pendingin Udara Laboratorium Medis

I. Klasifikasi dan Karakteristik Sistem Pendingin Udara

Bangunan laboratorium memiliki karakteristik yang berbeda dari bangunan umum; setiap laboratorium memiliki standar persyaratan yang berbeda untuk parameter seperti suhu, kelembapan, tekanan, dan tingkat kebersihan (teks terpotong di bagian bawah halaman) (dilanjutkan dari halaman sebelumnya), dan aliran udara antar laboratorium yang berbeda tidak boleh menyebabkan kontaminasi silang; aliran udara dari area laboratorium tidak boleh mengalir ke area perkantoran. Oleh karena itu, persyaratan tata udara gedung laboratorium jauh lebih kompleks dibandingkan gedung biasa: zona fungsional harus dibagi secara mandiri, sistem mandiri harus diterapkan, dan prinsip bahwa zona tata udara dapat saling tertutup untuk menghindari infeksi silang melalui jalur udara harus dipatuhi; ruangan dengan persyaratan kebersihan dan ruangan yang sangat terkontaminasi masing-masing harus membentuk sistem terpisah. Berdasarkan pengaturannya, sistem tata udara dapat dibagi menjadi sistem tata udara terdesentralisasi, sistem tata udara terpusat, dan sistem tata udara sebagian terpusat.

1. Sistem Tata Udara Terdesentralisasi

Sistem tata udara terdesentralisasi berarti setiap laboratorium menggunakan unit tata udara mandirinya sendiri; unit yang umum digunakan meliputi AC kaset langit-langit, AC dinding, AC berdiri (kabinet), dan AC jendela. AC kaset langit-langit sering digunakan di laboratorium karena tidak memakan ruang pakai, tingkat kebisingan rendah, dan menawarkan kinerja keseluruhan yang unggul. AC jendela tidak disarankan karena tingkat kebisingannya yang relatif tinggi; AC dinding dan AC berdiri dapat digunakan di laboratorium biasa tergantung pada luas area laboratorium.

Keunggulan sistem tata udara terdesentralisasi adalah pemasangan yang mudah, penggunaan yang fleksibel, pengelolaan yang nyaman, sedikit gangguan timbal balik antar laboratorium, perawatan yang sederhana, kontrol individual, dan hemat energi. Kekurangannya adalah tidak adanya sistem udara segar, jumlah unit luar ruangan yang banyak, jarak terbatas antara unit luar ruangan dan unit dalam ruangan, serta perlu mempertimbangkan penempatan dan estetika unit luar ruangan. Sistem ini cocok untuk laboratorium biasa yang tidak memiliki persyaratan perbedaan tekanan atau kebersihan khusus antar laboratorium, dan umum ditemukan pada proyek konstruksi dengan investasi rendah dan skala kecil.

2. Sistem Tata Udara Terpusat

Sistem tata udara terpusat berarti gedung laboratorium menggunakan sistem tata udara pusat secara keseluruhan, sehingga ketika sistem dinyalakan, tata udara seluruh gedung laboratorium “menyala serentak”. Karena area perkantoran dan area laboratorium umumnya berada bersama di satu gedung laboratorium, dan area laboratorium terdiri dari berbagai laboratorium yang berbeda, muncul beberapa masalah—misalnya: untuk laboratorium yang tidak digunakan secara sinkron, sistem tata udara terpusat membuang banyak energi dan sulit memenuhi persyaratan suhu dan kelembapan yang berbeda dari berbagai jenis laboratorium; untuk laboratorium dengan persyaratan kebersihan yang berbeda, volume udara besar yang dikelola sistem terpusat menyebabkan investasi yang berlebihan dan tidak dapat menyesuaikan dengan persyaratan berbeda ruang instrumen presisi dan laboratorium lain di gedung tersebut; sistem ini juga tidak dapat memenuhi kebutuhan tata udara yang berbeda antara area laboratorium dan area perkantoran. Sistem tata udara terpusat menggunakan instalasi pendingin terpadu dan perpipaan yang diatur secara seragam, serta desain suhu, kelembapan, dan pertukaran udaranya mudah memenuhi persyaratan kenyamanan manusia; sistem ini cocok untuk area perkantoran besar di suatu gedung, tetapi tidak disarankan untuk zona penggunaan campuran di mana area laboratorium dan area perkantoran digunakan secara bersamaan.

3. Sistem Tata Udara Sebagian Terpusat

Sistem pendingin udara terpusat sebagian menggunakan beberapa unit pendingin udara untuk mengontrol zona-zona gedung laboratorium yang memiliki persyaratan lingkungan udara berbeda secara terpisah, sementara sistem kontrol frekuensi variabel menyesuaikan konsumsi energi berdasarkan perubahan zona yang digunakan, sehingga mencapai penghematan energi. Sistem pendingin udara terpusat sebagian menggabungkan keunggulan sistem terdesentralisasi dan terpusat, serta banyak digunakan di gedung-gedung laboratorium.

[Gambar: Tata letak denah lantai pendingin udara — susunan unit/lubang keluaran pendingin udara dalam ruangan di setiap ruang laboratorium, dilengkapi anotasi dimensi dan perpipaan]

II. Faktor yang Dipertimbangkan dalam Desain Sistem Pendingin Udara

Sistem pendingin udara laboratorium harus memenuhi persyaratan penelitian laboratorium. Selain kontrol suhu dan kelembapan yang ketat, diperlukan volume ventilasi yang cukup untuk menangani asap, bau, dan kontaminan udara, serta memenuhi kebutuhan ventilasi peralatan pembuangan udara dan beban panas laboratorium. Sistem pendingin udara harus mempertimbangkan keandalan sistem secara menyeluruh dan menyediakan kapasitas cadangan. Zona dengan sifat berbeda membutuhkan tekanan relatif yang berbeda, dan penghematan energi harus dipertimbangkan sesuai dengan standar yang relevan. Selain faktor yang dipertimbangkan dalam pendingin udara konvensional, desain sistem pendingin udara laboratorium juga harus memperhitungkan karakteristik laboratorium, menganalisis berbagai faktor secara komprehensif sebelum memilih sistem pendingin udara yang sesuai.

III. Organisasi Aliran Udara

Laboratorium harus mempertahankan gradien suhu dan kondisi aliran udara tertentu. Dalam keadaan normal, laboratorium dijaga pada tekanan negatif relatif terhadap koridor dan area non-laboratorium, dengan aliran udara bergerak dari zona risiko rendah ke zona risiko tinggi; seluruh gedung harus dijaga pada tekanan positif relatif terhadap lingkungan luar untuk mencegah infiltrasi udara berbahaya yang tidak tersaring.

Udara suplai ke koridor harus memperhitungkan udara pengganti untuk laboratorium dan persyaratan tekanan positif seluruh gedung. Dengan premis denah gedung yang rasional, lokasi lubang keluaran udara suplai, udara balik, dan udara buang serta kecocokan volume udara suplai, balik, dan buang harus dipertimbangkan secara menyeluruh untuk membentuk gradien tekanan yang rasional antar ruangan, memastikan pergerakan udara yang teratur, dan mencegah kontaminasi silang. Desain laboratorium tidak hanya harus mempertimbangkan arah aliran udara, tetapi juga laju aliran dan perbedaan tekanan antar ruangan dengan kelas kebersihan atau fungsi berbeda — biasanya 5–10 Pa; untuk laboratorium keamanan hayati, perbedaan tekanan antar ruang berdekatan dengan fungsi berbeda biasanya 10–15 Pa. Rute aliran personel dan material harus dipertimbangkan secara menyeluruh untuk meminimalkan aliran balik dan turbulensi di dalam ruangan, serta mencegah kontaminan menyebar di dalam ruangan dan membahayakan keselamatan personel serta lingkungan. Perhatian khusus harus diberikan pada pengaruh lemari asam terhadap organisasi aliran udara dalam ruangan; turbulensi harus dihindari sejauh mungkin di area dekat lemari asam laboratorium dan lemari keamanan hayati, karena pengaruh turbulensi di sisi lemari jauh lebih besar daripada di bagian depan.

1. Kontrol Tekanan Udara pada Aliran Udara

Kontrol tekanan laboratorium terutama menggunakan metode kontrol perbedaan tekanan langsung dan metode kontrol volume udara berlebih (offset aliran udara).

1.1 Metode Kontrol Perbedaan Tekanan Langsung

Metode kontrol perbedaan tekanan langsung mengukur perbedaan tekanan relatif terhadap zona referensi menggunakan sensor perbedaan tekanan; setelah dibandingkan dengan perbedaan tekanan yang ditetapkan, pengendali menyesuaikan volume udara suplai (atau buang) berdasarkan deviasi untuk mencapai perbedaan tekanan yang dibutuhkan. Ini merupakan kontrol umpan balik; waktu respons sistem lama dan akurasi kontrolnya rendah.

1.2 Metode Kontrol Volume Udara Berlebih (Offset Aliran Udara)

Menjaga perbedaan volume udara tertentu (disebut kelebihan volume udara) antara volume udara suplai dan udara buang laboratorium secara tidak terhindarkan menciptakan perbedaan tekanan tertentu antara bagian dalam dan luar laboratorium. Ketika total volume udara suplai lebih besar daripada total volume udara balik dan udara buang, udara dibuang melalui katup tekanan berlebih dan celah ruangan, sehingga terbentuk tekanan positif relatif terhadap zona sekitarnya dan mencegah kontaminan lingkungan masuk ke dalam ruangan—cocok untuk tempat yang membutuhkan tingkat kebersihan tinggi.

Ketika total volume udara suplai ruangan lebih kecil daripada total volume udara balik dan udara buang, udara masuk ke ruangan dari ruang sekitar dan dari luar ruangan, dan ruangan tersebut berada pada tekanan negatif; sistem bertekanan negatif semacam ini menjamin keamanan lingkungan, memastikan kontaminan yang tidak diolah tidak mengalir ke luar—misalnya laboratorium biosafety dan ruang hewan bertekanan negatif. Kelebihan metode kelebihan volume udara: kontrol perbedaan tekanan yang akurat, fluktuasi sistem yang kecil, dan penyeimbangan yang cepat. Jika tidak ada gangguan eksternal, sistem ini menggunakan kontrol umpan maju dengan waktu respons yang singkat dan akurasi kontrol yang tinggi; sebagian besar ruang bersih menggunakan metode kontrol tekanan ini.

Untuk tempat yang membutuhkan kontrol tekanan dengan tekanan stabil (seperti laboratorium biosafety), metode kelebihan volume udara sebagian besar digunakan sebagai metode kontrol dasar, dengan penambahan sensor tekanan dan pengontrol untuk mengatur kelebihan volume udara. Volume udara suplai dan buang ditentukan berdasarkan kelebihan volume udara yang menghasilkan perbedaan tekanan, dan kelebihan volume udara tersebut dipantau; ketika kelebihan volume udara menyimpang dari nilai yang telah ditetapkan hingga batas tertentu, sistem akan memberikan alarm secara otomatis, pada saat itu perangkat pengukur atau peralatan yang berpotensi mengalami kebocoran (seperti sistem saluran udara atau selubung bangunan) harus ditangani. Penggabungan kontrol kelebihan volume udara dengan kontrol tekanan memungkinkan kontrol dinamis sistem, sehingga menjamin akurasi perbedaan tekanan sistem.

2. Peralatan Buang Udara

Jumlah dan volume buang dari peralatan buang udara laboratorium merupakan faktor penting yang dipertimbangkan dalam desain sistem penyejuk udara laboratorium. Peralatan buang udara laboratorium yang umum meliputi lemari asam, lengan hisap artikulasi, hood penyerapan atom, hood ventilasi atas meja, lemari keamanan hayati, lemari reagen berventilasi, dan kotak sarung tangan.

3. Faktor Beban Pendinginan dan Pemanasan

Desain sistem penyejuk udara laboratorium harus mempertimbangkan sepenuhnya sumber panas dan dingin potensial di laboratorium, sehingga kapasitas pendinginan yang akurat secara ilmiah dapat dihitung dan penyejuk udara frekuensi variabel dapat diadopsi untuk mencapai penghematan energi. Beban pendinginan dan pemanasan yang umum di laboratorium meliputi panas sensibel dari personel, panas sensibel dari hewan, instrumen dan peralatan laboratorium, komputer, pencahayaan, ruang dingin, dan ruang hangat.

IV. Sistem Penyejuk Udara untuk Laboratorium Biasa

Sistem penyejuk udara laboratorium biasa adalah sistem yang tidak memiliki persyaratan kebersihan khusus; secara umum dapat dirancang sebagai penyejuk udara kenyamanan. Suhu yang sesuai adalah 18–28°C pada musim panas dan 16–20°C pada musim dingin, dan kelembapan sebaiknya berada di antara 40% (musim dingin) dan 70% (musim panas). Untuk memastikan aliran udara laboratorium tidak mencemari area publik di sekitarnya, tekanan negatif ringan secara umum dipertahankan relatif terhadap area publik.

Beberapa ruang instrumen presisi membutuhkan suhu dan kelembapan konstan untuk menjamin pengoperasian instrumen yang normal. Instrumen presisi seperti spektrometer prisma memiliki persyaratan suhu dan kelembapan yang lebih tinggi lagi: karena indeks bias prisma berubah seiring suhu, fluktuasi suhu yang besar dapat memengaruhi akurasi pengukuran panjang gelombang secara signifikan; oleh karena itu spektrometer prisma memiliki persyaratan lingkungan yang ketat, secara umum membutuhkan suhu ruang spektrometer sebesar 20 ± 5°C dan kelembapan relatif sebesar 65% ± 5%. Untuk laboratorium fisika dan kimia yang memiliki banyak lemari asam, selain menggunakan sistem kontrol VAV pada sistem ventilasi, sistem udara segar tambahan dari sistem penyejuk udara harus dikonfigurasi secara rasional untuk mencapai penghematan energi dan menghindari tekanan negatif berlebih yang disebabkan oleh terlalu banyak udara yang disedot keluar dari laboratorium; ketika perbedaan suhu dalam dan luar ruangan besar, udara tambahan juga harus dipanaskan atau didinginkan terlebih dahulu.

V. Sistem Penyejuk Udara untuk Laboratorium Bersih

Perbedaan utama antara sistem penyejuk udara ruang bersih dan sistem penyejuk udara biasa adalah sistem ini menggunakan teknologi filtrasi bertingkat, langkah-langkah khusus untuk mencegah partikel debu masuk ke dalam sistem dan ruang bersih, serta organisasi aliran udara yang memenuhi persyaratan ruang bersih.

Laboratorium bersih adalah lingkungan yang tertutup sepenuhnya; melalui filter primer, menengah, dan efisiensi tinggi pada sistem suplai dan pengembalian udara penyejuk udara, udara dalam ruangan terus disirkulasikan dan difilter sehingga konsentrasi partikel udara dikendalikan pada tingkat yang ditentukan. Parameter utama yang harus dikendalikan di laboratorium bersih adalah perbedaan tekanan, suhu, kelembapan, jumlah partikel debu, jumlah koloni, laju pergantian udara, iluminasi, dan kebisingan.

[Gambar: Denah lantai penataan outlet udara di laboratorium bersih. Ruang/area yang dapat dibaca meliputi: ruang binatu, ruang pencucian dan disinfeksi, lemari udara bersih, cadangan, ruang persiapan, ruang kultur 3, ruang kultur 2, ruang kultur 1, ruang kontrol kualitas, ruang pemisahan sel 2, ruang pemisahan sel 1, ruang ganti kedua, ruang ganti sepatu, ruang persiapan, pengujian 1, pengujian 2, ruang penyimpanan, ruang distribusi daya, serta koridor limbah, koridor bersih, koridor zona umum, dll.; outlet suplai HEPA dan outlet kisi pengembalian udara ditata pada gambar tersebut.]

Gambar 6-33 Penataan Outlet Udara