Ventilasi laboratorium merupakan komponen yang tidak terpisahkan dalam desain laboratorium. Untuk mencegah personel laboratorium menghirup atau menelan zat kimia dan organisme yang beracun, patogen, atau belum diketahui sifat toksikologisnya, laboratorium harus memiliki ventilasi yang baik untuk melindungi kesehatan fisik dan mental personel laboratorium. Untuk mencegah penyerapan uap, gas, dan partikel tertentu (asap, jelaga, debu, dan aerosol), polutan harus dibuang melalui lemari asam, tudung pembuangan, atau ventilasi lokal. Lemari asam adalah salah satu peralatan keselamatan terpenting di laboratorium: lemari ini merupakan sarana perlindungan lokal yang efektif, menjauhkan pengguna dan personel laboratorium lainnya dari reagen kimia dan zat berbahaya lainnya, serta tahan api dan tahan ledakan.

I. Lemari Asam

1. Struktur

Lemari asam memiliki struktur atas-bawah: bagian atas memiliki lubang pembuangan tempat kipas dapat dipasang. Kabinet bagian atas dilengkapi deflektor (pembelok udara airfoil), sakelar sentuh yang dikendalikan sirkuit, stopkontak, dan lain-lain; jendela pandang terbuat dari kaca tempered dan dapat digeser ke kiri/kanan maupun ke atas/bawah untuk keperluan pengoperasian. Kabinet bagian bawah mengikuti model meja samping laboratorium, dengan meja kerja di bagian atas dan badan kabinet di bawahnya. Wastafel kecil dan keran dapat dipasang di atas meja kerja. Lihat Gbr. 7-39.

Lemari asam terbuat dari berbagai bahan seperti konstruksi baja penuh, baja-kayu, kayu penuh, aluminium-kayu, plastik-baja, dan PVC; meja kerja yang bersentuhan langsung dengan sampel eksperimen biasanya terbuat dari papan resin epoksi, laminat padat kompak (papan fisik-kimia), baja tahan karat, PVC, keramik, dan bahan lainnya. Lihat Gbr. 7-40.

Lemari asam model lama sebagian besar terbuat dari kayu, sedangkan lemari asam modern sebagian besar terbuat dari baja berlapis epoksi. Lebar kabinet yang umum adalah 1200 mm, 1500 mm, 1800 mm, dan 2000 mm, dengan kedalaman 700–900 mm dan tinggi 1900–2400 mm. Lemari ini dapat digunakan oleh 1–3 orang secara bersamaan. Lemari asam umumnya dipasang menempel pada dinding.

Di bagian tengah sisi depan terdapat jendela transparan yang dapat digerakkan secara vertikal (biasanya kaca) dengan tinggi bukaan umumnya 100–550 mm. Di belakang jendela terdapat meja kerja tempat eksperimen dilakukan, yang dilengkapi sambungan yang dibutuhkan untuk eksperimen seperti pipa air, saluran pembuangan, listrik, pompa vakum, dan saluran gas, serta pencahayaan berpelindung di bagian atas. Udara dihisap dari bagian depan atas bagian dalam kabinet oleh kipas pembuangan, kemudian dialirkan melalui saluran ke tempat lain (disebut ventilasi pembuangan penuh) atau disaring dan disirkulasikan kembali (disebut ventilasi tanpa saluran).

Sebagian besar lemari asam akan membunyikan alarm ketika volume udara pembuangan terlalu rendah atau jendela kaca depan dibuka terlalu lebar, untuk memberi peringatan kepada operator. Kecepatan kipas pembuangan internal dan lampu keduanya memiliki sakelar yang dapat diatur.

Selama penggunaan, operator berdiri atau duduk di depan kabinet, menjaga posisi jendela kaca serendah mungkin, dan menjangkau ke dalam kabinet di bawah jendela untuk melakukan eksperimen. Karena kipas pembuangan menghisap udara ke dalam melalui jendela yang terbuka, dalam kondisi normal gas berbahaya tidak akan keluar dalam jumlah banyak.

[Gambar: Gbr. 7-39 Struktur lemari asam (gambar struktur penampang; dimensi: lebar 1800 mm, kedalaman 800 mm, tinggi kabinet atas 1500 mm, tinggi total 2350 mm, tinggi kabinet dasar 850 mm; komponen: lubang pembuangan berdiameter 250 mm, wastafel dan keran, meja kerja dari papan PP putih porselen setebal 8 mm, sakelar sentuh, badan kabinet dari papan PP putih porselen setebal 8 mm, jendela pandang transparan dari kaca tempered setebal 5 mm, pintu akses, deflektor, stopkontak, gagang PP biru, bibir penahan tumpahan PP, engsel PP biru, 4 kaki penyeimbang di dasar kabinet; catatan: lemari asam dilengkapi lampu fluoresen dengan pelindung)]

[Gambar: Gbr. 7-40 Lemari asam baja penuh (foto produk asli)]

2. Jenis-Jenis

2.1 Lemari asam ekstraksi atas: memiliki ciri struktur yang sederhana dan mudah dibuat; cocok untuk aplikasi yang menghasilkan panas. 2.2 Lemari asam slot (beralur): terdapat lubang pembuangan berbentuk slot di bagian atas dan sisi belakang; memberikan kinerja yang baik di berbagai situasi, namun strukturnya lebih kompleks dan proses pembuatannya lebih rumit.

2.3 Lemari asam bypass: sangat ideal digunakan ketika laboratorium perlu membuang sejumlah besar udara dalam ruangan melalui lemari asam, karena pertukaran udara ruangan tidak terpengaruh meskipun sash lemari ditutup sepenuhnya.

2.4 Lemari asam udara tambahan (udara pengganti): sangat cocok untuk laboratorium dengan sistem pendingin udara atau laboratorium bersih, karena hemat energi sekaligus tidak mengganggu organisasi aliran udara ruangan.

2.5 Lemari asam aliran alami: keunggulannya—tidak mengonsumsi listrik; dapat melakukan ventilasi secara terus-menerus sepanjang hari dan malam (tingkat pertukaran udara dalam ruangan yang terukur dapat mencapai 6 kali pergantian udara per jam), bermanfaat bagi ventilasi ruangan; tidak menimbulkan kebisingan maupun getaran; karena tidak memiliki peralatan mekanis, mudah dirawat; memiliki konstruksi sederhana dan biaya rendah. Namun, penggunaannya dibatasi oleh kondisi tertentu: tidak boleh digunakan untuk eksperimen dengan zat sangat beracun atau eksperimen yang tidak menghasilkan panas, dan tidak cocok digunakan di beberapa ruangan pada musim panas.

2.6 Lemari asam bergerak: pada bangunan laboratorium modern, terkadang dibangun laboratorium serbaguna (aula laboratorium) di mana meja kerja laboratorium, lemari asam terintegrasi wastafel, dan peralatan lainnya dapat dipindahkan kapan saja, lalu didorong ke ruang penyimpanan terdekat saat tidak digunakan. Lemari asam jenis ini sebaiknya terbuat dari kayu, plastik, atau logam ringan agar mudah dipindahkan. Lihat Gambar 7-41.

[Gambar: Gambar 7-41 Lemari asam bergerak (foto dua unit lemari asam bergerak)]

3. Klasifikasi

3.1 Berdasarkan Metode Pembuangan Udara

Dibagi menjadi tiga kategori: pembuangan udara bagian atas, pembuangan udara bagian bawah, dan pembuangan gabungan atas-bawah. Untuk memastikan kecepatan udara yang seragam di zona kerja, sistem pembuangan bawah harus digunakan untuk lemari asam proses dingin, sedangkan pembuangan atas untuk lemari asam proses panas; untuk proses dengan pembangkitan panas yang tidak stabil, lubang pembuangan dapat dipasang di bagian atas dan bawah, dengan rasio volume udara pembuangan atas dan bawah yang disesuaikan seiring perubahan keluaran panas di dalam lemari, sehingga tercapai kecepatan udara yang seragam.

3.2 Berdasarkan Metode Asupan Udara

Lemari asam pembuangan penuh: udara dalam ruangan masuk ke dalam lemari, bersirkulasi, kemudian dibuang ke luar ruangan—disebut jenis pembuangan penuh; ini merupakan jenis lemari asam yang sangat banyak digunakan.

Lemari asam udara tambahan (udara pengganti): ketika lemari asam dipasang di ruangan yang memiliki sistem pemanas atau kontrol suhu dan kelembapan, untuk menghemat energi pemanas dan pendingin udara, udara pengganti diambil dari luar ruangan, dialirkan melalui lemari, kemudian dibuang kembali ke luar ruangan—disebut lemari asam udara tambahan.

Lemari asam volume udara variabel (VAV): sistem volume udara konstan biasa mengharuskan pengguna menyesuaikan damper dengan bilah tetap secara manual untuk mengatur volume pembuangan lemari asam; ketika damper disesuaikan ke sudut tertentu, kecepatan muka yang diinginkan akan tercapai. Kontrol VAV mengubah volume udara melalui sensor yang terpasang pada damper untuk mencapai kecepatan muka yang telah ditetapkan. Sistem standar tentu memiliki biaya yang lebih rendah, sedangkan sistem VAV lebih mahal dan cocok untuk aplikasi yang menuntut presisi tinggi.

3.3 Berdasarkan Konfigurasi Penggunaan

Dibagi menjadi jenis integral dengan bagian bawah terbuka, jenis berdiri di lantai, jenis dua sisi, jenis kaca tiga sisi, jenis atas meja, dan jenis gabungan (modular), serta lemari asam tujuan khusus yang dirancang untuk eksperimen radioaktif, eksperimen sintesis, dan eksperimen asam perklorat sesuai dengan kebutuhan eksperimen yang berbeda.

3.4 Berdasarkan Ada Tidaknya Sambungan Saluran Udara Eksternal

Dibagi menjadi lemari asam bersaluran (pembuangan eksternal) dan lemari asam tanpa saluran. Lemari asam bersaluran menyedot gas beracun dan berbahaya yang dihasilkan selama eksperimen langsung ke luar ruangan melalui saluran eksternal. Lemari asam tanpa saluran menyerap gas beracun dan berbahaya yang dihasilkan selama eksperimen secara langsung menggunakan filter karbon aktif. Lihat Gambar 7-42.

[Gambar: Gambar 7-42 Lemari asam tanpa saluran (foto dua unit lemari asam)]

3.5 Fungsi Utama Lemari Asam Fungsi terpenting dari lemari asam adalah fungsi pembuangan udaranya. Di laboratorium kimia, operasi eksperimen menghasilkan berbagai gas berbahaya, bau, uap air, serta zat yang mudah terbakar, mudah meledak, dan korosif. Untuk melindungi keselamatan pengguna dan mencegah polutan eksperimen menyebar ke dalam laboratorium, lemari asam harus digunakan di dekat sumber polusi. Dulu, lemari asam digunakan dalam jumlah sedikit, hanya untuk eksperimen dengan gas yang sangat berbahaya dan berisiko serta eksperimen yang menghasilkan panas dalam jumlah besar; lemari asam hanya menjalankan fungsi tambahan bagi meja laboratorium. Dengan tujuan meningkatkan lingkungan eksperimen, eksperimen yang sebelumnya dilakukan di meja terbuka secara bertahap dipindahkan ke dalam lemari asam, yang menuntut lemari asam memiliki fungsi yang paling sesuai dengan peralatan yang digunakan. Khususnya, sebagian besar laboratorium yang baru dibangun memerlukan sistem penyejuk udara, sehingga jumlah lemari asam harus dimasukkan ke dalam rencana sistem penyejuk udara pada tahap desain awal bangunan. Karena lemari asam menempati posisi yang sangat penting di laboratorium biokimia, jumlah penggunaannya meningkat pesat dalam upaya meningkatkan lingkungan laboratorium, memperbaiki kondisi higienitas kerja, dan meningkatkan efisiensi kerja. Seiring dengan hal tersebut, saluran ventilasi, perpipaan, pengkabelan, dan pembuangan udara semuanya menjadi topik penting dalam pembangunan laboratorium.

Tujuan utama penggunaan lemari asam adalah untuk membuang gas berbahaya yang dihasilkan dalam eksperimen dan melindungi kesehatan personel laboratorium—yaitu, untuk memberikan tingkat keselamatan yang tinggi dan operabilitas yang unggul. Hal ini menuntut lemari asam memiliki fungsi-fungsi berikut:

Fungsi pelepasan: harus ada mekanisme yang mengencerkan gas berbahaya yang dihasilkan di dalam lemari asam dengan menarik udara dari luar lemari dan membuangnya ke luar ruangan.

Fungsi anti aliran balik: harus mencegah aliran udara yang dihasilkan oleh kipas pembuangan membawa gas berbahaya dari dalam lemari asam kembali ke dalam ruangan. Untuk memastikan fungsi ini, metode terbaik adalah menghubungkan satu lemari asam ke satu kipas pembuangan dengan saluran khusus tunggal; jika koneksi saluran tunggal tidak memungkinkan, hanya lemari asam di lantai yang sama dan di ruangan yang sama boleh dihubungkan secara paralel, dan kipas pembuangan harus dipasang di ujung saluran (atau di atap) sejauh mungkin.

Fungsi isolasi: di bagian depan lemari asam harus terdapat jendela pandang kaca anti selip yang memisahkan bagian dalam dan luar lemari.

Fungsi penambahan (pengisian ulang) udara: harus ada saluran atau perangkat alternatif yang menarik udara dari luar lemari asam saat gas berbahaya sedang dibuang.

Fungsi kontrol kecepatan muka: untuk mencegah gas berbahaya keluar dari lemari asam, diperlukan kecepatan masuk udara tertentu. Faktor-faktor yang menentukan kecepatan masuk udara lemari asam adalah panas yang dihasilkan oleh konten eksperimen dan hubungannya dengan laju pergantian udara; faktor utamanya adalah konten eksperimen dan sifat zat berbahaya. Standar nasional menetapkan kecepatan muka lemari asam sebesar 0,5 m/s ± 10%. Untuk memastikan kecepatan ini, kipas pembuangan harus memiliki tekanan statis yang diperlukan—yaitu hambatan gesek udara yang melewati saluran ventilasi. Saat menentukan kecepatan, kebisingan juga harus dipertimbangkan: kecepatan udara di dalam saluran harus dibatasi hingga 7–10 m/s; kebisingan akan muncul jika kecepatan di atas 10 m/s. Batas kebisingan umum untuk laboratorium (tingkat kebisingan latar dalam ruangan) adalah 70 dBA; peningkatan luas penampang saluran akan menurunkan kecepatan dan sekaligus menurunkan kebisingan. Dengan mempertimbangkan biaya saluran dan masalah konstruksi, daya saluran dan kipas pembuangan harus dipilih dengan hati-hati. Ketahanan terhadap korosi panas, asam, dan basa: beberapa lemari asam perlu menampung tungku listrik, dan beberapa eksperimen menghasilkan gas beracun dan berbahaya yang sangat korosif dalam jumlah besar seperti asam dan basa. Meja kerja, lapisan dalam, panel samping lemari asam, serta perlengkapan air dan gas yang dipilih semuanya harus tahan korosi. Di tempat yang menggunakan asam kuat seperti asam sulfat, asam nitrat, dan asam fluorida dalam industri semikonduktor atau dalam eksperimen korosif, seluruh bahan lemari asam harus tahan asam dan basa, biasanya terbuat dari baja nirkarat, PVC, atau PP.

4. Keamanan

Keamanan adalah misi utama yang diupayakan oleh lemari asam; penggunaan lemari asam di laboratorium bertujuan sepenuhnya untuk menjamin keselamatan pengguna dan mencegah kontaminasi lingkungan sekitar.

4.1 Struktur pembuangan bercelah secara efektif membuang gas berbahaya.

4.2 Pegangan berbentuk streamline dengan celah antara pegangan dan kaca; karena aliran udara di atas meja kerja bersifat rotasi, asupan udara yang efektif terjamin.

4.3 Pin anti-jatuh selempang kaca: jika kabel baja putus dan selempang kaca jatuh secara tiba-tiba, pin anti-jatuh akan menahannya, mencegah cedera pada personel.

4.4 Selempang kaca terbuat dari kaca tempered; bahkan jika kaca pecah atau hancur secara tidak sengaja, tidak akan terjadi kecelakaan cedera.

4.5 Lubang ventilasi disediakan di bagian atas lemari asam, sehingga udara dapat masuk bahkan ketika selempang kaca tertutup, menghindari tekanan negatif yang berlebihan.

4.6 Cangkang lemari asam terbuat dari logam—tahan api dan tidak dapat terbakar. Lapisan dalam menggunakan bahan penghambat api atau bahan tidak dapat terbakar seperti laminat kompak atau baja nirkarat, dan meja kerja menggunakan laminat kompak padat atau baja nirkarat untuk ketahanan terhadap asam/basa, ketahanan panas, dan sifat penghambat api.

4.7 Tinggi efektif selempang kaca adalah 800 mm, rongga bagian dalam adalah 1200 mm, dan tinggi meja kerja adalah 800 mm—bersifat ergonomis, nyaman dioperasikan, dengan ruang pakai yang luas dan peningkatan keamanan.

4.8 Perlengkapan air dan gas memiliki pegangan pengoperasian jarak jauh di luar kabinet, yang lebih nyaman dan lebih aman dibandingkan pengoperasian langsung dengan tangan.

5. Tindakan Pencegahan

5.1 Sebelum memulai eksperimen, pastikan lemari asam sudah beroperasi sebelum melakukan operasi eksperimen.

5.2 Sebelum mengakhiri eksperimen, lemari asam harus terus berjalan selama setidaknya 5 menit lagi sebelum kipas dimatikan, untuk membuang sisa gas di dalam saluran. Pemasangan relai penundaan waktu pembuangan juga dapat dipertimbangkan untuk menjamin pengoperasian kipas yang tertunda.

5.3 Selama eksperimen, jangan letakkan peralatan apa pun dalam jarak 150 mm dari selempang kaca; peralatan eksperimen berukuran besar membutuhkan ruang yang cukup dan tidak boleh menghalangi aliran udara; selempang depan harus ditutup semaksimal mungkin selama penggunaan.

II. Lengan Ekstraksi Beruas (Tudung Pembuangan Universal)

Lengan ekstraksi beruas terutama merupakan perangkat untuk membuang dengan cepat debu skala kecil, udara panas, gas volatil, gas berbahaya, serta materi partikel tersuspensi kecil atau gas lain yang dihasilkan selama eksperimen atau proses produksi; perangkat ini dapat mengekstraksi seluruh gas berbahaya secara menyeluruh dan merupakan salah satu peralatan keselamatan yang sangat diperlukan di laboratorium.

[Gambar: Gbr. 7-43 Lengan ekstraksi beruas sendi tunggal]

[Gambar: Gbr. 7-44 Lengan ekstraksi beruas sendi ganda]

[Gambar: Gbr. 7-45 Lengan ekstraksi beruas sendi tiga]

[Gambar: Gbr. 7-46 Lengan ekstraksi yang dipasang di dinding]