تتقدم أعمال إنشاء البنية التحتية الأساسية لمختبرات الفيزياء والكيمياء إلى مستوى جديد

مع تزايد متطلبات البحث العلمي والاختبارات، باتت أعمال إنشاء البنية التحتية الأساسية لمختبرات الفيزياء والكيمياء محط اهتمام واسع. إذ تشكّل أنظمة الإمداد بالمياه والصرف الصحي، وتزويد الغاز، والكهرباء، والإضاءة الحديثة «شريان الحياة» لتشغيل المختبرات، ما يوفّر ضمانًا موثوقًا لإنجاز عمليات الفحص بدقة.

نظام التزويد بالمياه والصرف الصحي: «شريان الحياة» للمختبر

يُعدّ نظام التزويد بالمياه والصرف الصحي أحد المكوّنات الأساسية للبنية التحتية في المختبرات. وتُزوَّد المختبرات الجديدة عمومًا بأنظمة خاصة للمياه النقية، تشمل معدات متعددة لتوليد المياه مثل التناضح العكسي، والتبادل الأيوني، والتقطير، بما يلبّي متطلبات جودة المياه المختلفة، بدءًا من التحليلات العامة وصولاً إلى قياسات الأجهزة الدقيقة. ويتم نقل المياه النقية عبر أنابيب دائرية إلى مختلف نقاط الاستخدام، مما يضمن استقرار جودة المياه وموثوقيتها.

يأخذ تصميم نظام الصرف الصحي في الاعتبار الكامل المتطلبات البيئية. إذ تُعالج مياه الصرف الحامضية والقلوية في أحواض التعادل لتلبية المعايير البيئية قبل تصريفها، بينما تُجمع مياه الصرف العضويّة بشكل منفصل وتُسلَّم إلى جهة متخصصة للمعالجة. كما يُزوَّد أرضية المختبر بحواجز احتواء ضد التسرب لمنع انتشار السوائل في حال حدوث تسرب غير متوقع. وفي نطاق 30 مترًا حول منطقة التشغيل، تُنصب أجهزة دش الطوارئ وغسالات العين، بكميات كافية وعلامات واضحة، لتوفير حماية فورية للمستخدمين.

نظام إمداد الغاز: أصبح الإمداد المركزي للغاز هو السائد

يتم استبدال نموذج التزويد المجزّأ بالغازات عبر أسطوانات منفصلة بنظام تزويد مركزي. إذ يُوضَع غرفة الأسطوانات بشكل موحّد على أطراف المختبر، وتُنقل الغازات مثل النيتروجين والأرجون والهيدروجين والهواء المضغوط إلى نقاط الاستخدام المختلفة عبر أنابيب فولاذية مقاومة للصدأ. ولا يقتصر فضل هذا التصميم على تقليل مخاطر نقل الأسطوانات فحسب، بل يوفّر أيضًا مساحةً ثمينة داخل المختبر.

تزوّد أنظمة التغذية المركزية بالغاز بمرافق متكاملة: تُجهَّز غرفة أسطوانات الغاز بجهاز إنذار للتسرب يرتبط بنظام التهوية؛ كما تُركّب صمامات إغلاق طارئة على الأنابيب تُفعَّل تلقائيًا في حال حدوث أي خلل؛ وتُزوَّد نقاط الاستخدام بصمامات تخفيض ضغط من الدرجة الثانية لضمان استقرار ضغط الغاز. كما تُجهَّز بعض المختبرات عالية المستوى بأجهزة تنقية للغاز لتلبية المتطلبات الصارمة لنقاوة الغاز اللازمة للتحليلات بالمستويات الضئيلة.

نظام الطاقة: الاستقرار أولوية قصوى

تتطلب الأجهزة الدقيقة مستوىً عالياً جداً من جودة التغذية الكهربائية. وتعتمد المختبرات الجديدة بشكل عام نمط التغذية الكهربائية المزدوج، كما تُزوَّد المعدات الحيوية بمصادر طاقة ثابتة ومصادر طاقة غير متقطعة من النوع المتصل بالشبكة ( UPS)، مما يضمن استمرار تشغيل الأجهزة بشكل طبيعي في حال حدوث تقلبات في الجهد أو انقطاع مؤقت للتيار الكهربائي. كما تم تخصيص هامش قدرة تغذية كهربائية يتراوح بين 20% و30% خلال مرحلة التصميم، لتوفير مساحة لتوسيع قدرة التغذية مستقبلاً مع إضافة أجهزة جديدة.

لا ينبغي إغفال حماية التأريض أيضًا. يُزوَّد المختبر بنظام تأريض مستقل، مع ضبط مقاومة التأريض ضمن أقل من 1 أوم، مما يضمن الوقاية الفعّالة من تداخل الكهرباء الساكنة ومخاطر التسرب الكهربائي. تُوزَّع مقابس التيار الكهربائي بشكل مناسب وفقًا لمناطق الاستخدام، فيما أصبحت المقابس المقاومة للماء والمضادة للتآكل معيارًا في مناطق العمليات الكيميائية.

نظام الإضاءة: استخدام الضوء بشكل علمي لتعزيز الكفاءة

انتقل تصميم الإضاءة من مجرد إضاءة الفضاء إلى استخدام علمي للضوء. تبلغ شدة الإضاءة في منطقة العمل العادية 300–500 لوكس، وتصل في منطقة العمليات الدقيقة إلى 500–750 لوكس. يتجاوز مؤشر تجسيد اللون للمصدر الضوئي 80، مما يضمن دقة تمييز الألوان؛ كما يتم ضبط درجة حرارة اللون بين 4000 و5000 كلفن، لتقارب الضوء الطبيعي وتقليل إجهاد العين.

يُعد التحكم المستقل في كل قسم ميزةً بارزةً أخرى. إذ يمكن تشغيل وإيقاف الأقسام ذات الوظائف المختلفة وضبط شدة الإضاءة فيها بشكل منفصل، مما يلبّي احتياجات التشغيل المتنوعة ويحقق أهداف توفير الطاقة في الوقت نفسه. وفي المناطق النظيفة، تُستخدم مصابيح نظيفة مغلقة مدمجة في السقف، ذات سطح أملس يسهّل عملية التنظيف ولا يترك زوايا مهملة من الناحية الصحية.

أفاد خبراء القطاع بأن البنية التحتية الأساسية تتطور باستمرار نحو الذكاء والتوحيد القياسي وتوفير الطاقة. إذ تتيح أنظمة المراقبة الذكية متابعة فورية لاستهلاك المياه والكهرباء، مع إصدار إنذارات مسبقة عند حدوث استهلاك غير طبيعي؛ كما يسهّل التصميم المعياري عمليات التحديث والتطوير مستقبلاً؛ فيما يؤدي تطبيق تقنيات توفير الطاقة إلى خفض كبير في تكاليف تشغيل المختبرات. وبفضل هذه البنية التحتية المتكاملة، تُبنى قاعدة صلبة تدعم أنشطة البحث العلمي والاختبارات.