Большой научно-исследовательский институт

1. Project Overview

A large scientific research institute—comprising multiple departments such as molecular biology, nanotechnology, advanced materials, and pharmaceutical sciences—initiated a major infrastructure upgrade to centralize its high‑containment and high‑sensitivity research capabilities. The institute required a flexible, scalable cleanroom facility capable of supporting diverse research activities ranging from cell culture and viral vector production to nanofabrication and analytical chemistry.

Unlike a single‑owner pharmaceutical company, the institute hosts dozens of independent research groups, each with varying cleanliness, safety, and equipment requirements. The primary challenge was to design a shared cleanroom equipment ecosystem that could serve multiple users without cross‑interference, while maintaining compliance with institutional biosafety levels (BSL‑2 and BSL‑3) and ISO 14644 standards.

2. Client Requirements

• Multi‑User Flexibility: Cleanroom zones that can be reconfigured for different research protocols (e.g., sterile cell work one week, nanoparticle synthesis the next).

• Segregated Containment: Isolated modules for BSL‑2, BSL‑3, and low‑humidity nanofabrication processes, each with dedicated HVAC and airlock systems.

• Высокая надежность & Время работы:   Работа 24/7/365 с избыточным оборудованием чистой комнаты, чтобы избежать простоя исследований.

• Energy Efficiency: Given the large footprint (3,500 m²), the institute demanded low‑energy cleanroom HVAC and filtration solutions.

• Учебная подготовка и Доступность: Equipment interfaces designed for easy operation by rotating students, postdocs, and visiting scientists.

3. Cleanroom Equipment Engineering Solution

Наша инженерная команда поставила  централизованный пакет оборудования чистой комнаты   адаптированные к исследовательской среде с несколькими арендаторами:

A. Zoned HVAC and Filtration

• Dedicated AHU per cleanroom class:   Отдельные блоки обработки воздуха для ISO  Class 5, Класс  6, и класс  7 зоны.

• HEPA/ULPA filter banks: Ceiling‑mounted filter modules with adjustable airflow for research‑grade unidirectional or non‑unidirectional patterns.

• Низкоскоростная перемещенная вентиляция   в зонах с низкой турбулентностью (например, для подготовки к электронной микроскопии).

B. Modular Cleanroom Architecture

• Demountable hardwall panels: Allow reconfiguration of lab layouts without structural modifications.

• Цветно-кодированные модульные стены:   Визуальная дифференциация уровней чистоты (например, белый = ISO)  7, синий = ISO  6, желтый = BSL-3).

• Interlocked pass‑through autoclaves and chemical dunk tanks: For safe material transfer between containment levels.

C. Общее оборудование для хранения и производства

• Multiple Class II Type A2 biosafety cabinets (BSCs): Each equipped with individual monitoring but connected to a common exhaust plenum.

• Портативные изоляторы перчаток:   Для исследований чувствительных к кислороду/влаге материалов.

• Централизованные вакуумные и газовые системы:   Азот сверхвысокой чистоты, аргон и чистый сухой воздух, распределяемые через коллекторы из нержавеющей стали.

D. Центральный контроль и Контроль доступа

• EMS/BMS для каждой комнаты:   Давление в режиме реального времени, количество частиц, температура, RH и состояние блокировки двери.

• Система доступа на основе RFID:   Ограничивает пользователей авторизованными классами чистой комнаты и записывает использование для выставления счетов / подотчетности.

• Визуальные сигнальные маяки   в каждой записи для уведомления о сбоях быстрого каскада давления.

4. Ключевые инженерные проблемы и Решения

5. Валидация и Соблюдение

Все оборудование чистой комнаты было квалифицировано к ISO 14644‑1:2015   Институциональные требования биобезопасности:

• DQ:   Моделированные многопользовательские сценарии (например, одновременная клеточная культура и синтез наночастиц).

• IQ:   Проверенные коммунальные соединения, сертификаты фильтров и монтаж оборудования.

• OQ:   Проверенные скорости изменения воздуха (20 & ndash; 60   ACH в зависимости от класса), каскадов давления и времени восстановления ( < 15)   мин до ISO  Class 5).

• PQ:   Тримесячный динамический мониторинг с помощью фактических протоколов исследования, включая отбор проб микробного воздуха.

Результаты:   Институт получил полную оперативную сертификацию с нулевые события перекрестного загрязнения   в период валидации.

6. Результаты проекта

• Площадь чистой комнаты:   3,500  m² (ISO 5: 400  m² , ISO 6: 1,200  m² , ISO 7: 1,900  m²)

• Потенциальность пользователя:   До 150 исследователей в день в 28 независимых лабораторных модулях

• Энергоэкономия:   Сокращение на 32% энергии ОВК за счет вентиляторов с переменной скоростью и контролируемой вентиляцией

• Коэффициент использования:   > 85% в течение шести месяцев после открытия, вместимость 12 исследовательских групп из 4 факультетов

В настоящее время научно-исследовательский институт работает  по-настоящему общее, высокопроизводительное чистое помещениепозволяет осуществлять междисциплинарные проекты, которые ранее были невозможны из-за загрязнения или конфликтов в области сдерживания.

7. Вывод

Для крупных научно-исследовательских институтов инженерия оборудования чистых комнат должна быть приоритетной;гибкость, сегрегация и ориентированный на пользователя дизайн   гораздо больше, чем в специализированном фармацевтическом учреждении. Этот проект демонстрирует, что с помощью зонированного HVAC, модульной архитектуры жестких стен и централизованного мониторинга один комплекс чистой комнаты может безопасно обслуживать сотни исследователей в BSL-2, BSL-3 и дисциплинах нанофабрикации. При сохранении ISO  Class 5 целостность и энергоэффективность.