Progettazione di ambienti sterili: pianificare correttamente i soffitti e le loro installazioni e realizzarle strutturalmente

Fig. 1: Soffitti a cassettone incernierati non sono soffitti metallici accessibili e sospesi. Le luci e le prese d'aria possono essere integrate in modo quasi uniforme nel sistema. (Copyright: Jens Distelberg)

Fig. 2: Il granulator GPCG di Glatt è stato integrato qui in modo conforme alle norme di ambiente controllato in un soffitto a griglia con supporto a più livelli. (Copyright: Glatt)

Fig. 3: Il lavaggio completamente saldato del locale sterile sviluppato da Glatt in acciaio inossidabile è privo di giunti in silicone e può essere collegato senza soluzione di continuità a tutti i sistemi di copertura per ambienti sterili più diffusi. (Copyright: Jens Distelberg)

Fig. 4: Leuchtmittel, uscite di ventilazione, teste di sprinkler e sensori dovrebbero, per quanto possibile, essere sempre integrati nelle strutture del soffitto a superficie. (Copyright: Jens Distelberg)

Requisiti chiari nelle attuali normative GMP e ulteriori prescrizioni vigenti definiscono come deve essere strutturato un ambiente sterile. Nella realizzazione pratica, si incontrano le esigenze del committente e devono essere considerate nella scelta del sistema e nella sua esecuzione sul posto. Una procedura per la realizzazione di soffitti in ambienti sterili è illustrata da Ronny Töpfer, ingegnere di progetto presso Glatt Ingenieurtechnik, Weimar.

Ciò che vale per la progettazione di porte, vetrature e pareti all’interno di ambienti sterili, naturalmente, riveste un ruolo importante anche per il soffitto sterile: tutte le questioni progettuali devono essere attentamente analizzate prima dell’attuazione di un progetto di ristrutturazione o di nuova costruzione e chiarite in stretta collaborazione con il cliente. Come parte del concetto, devono essere già coordinati in anticipo aspetti riguardanti le installazioni nel controsoffitto, come le luci da installare, le installazioni a soffitto e le prese d’aria. È fondamentale che tutte le attività coinvolte siano strettamente integrate nel processo di pianificazione. Glatt Ingenieurtechnik, ad esempio, si affida a propri specialisti interni per i settori HVAC, EMSR, processo, media neri e sterili. In questo modo, tutte le attività possono essere coordinate direttamente senza attriti. Quando si coinvolgono fornitori esterni, è opportuno integrarli il più possibile nelle strutture del progetto.

Sistemi di soffitto e i loro campi di applicazione

Per i sistemi di soffitto sterile, si distingue sostanzialmente tra soffitti a griglia portante, soffitti a cassette a incastro e soffitti a pannelli. In genere, vengono utilizzati a partire dalla classe di ambiente sterile ISO 8. Per aree con requisiti di sterilità inferiori, è possibile impiegare sistemi di controsoffitto in cartongesso e vernici compatibili con ambienti sterili. Come per i sistemi di pareti, anche qui è importante garantire la tenuta attraverso un minimo di fughe. La realizzazione di soffitti a pannelli sterili è simile a quella dei sistemi di pannelli per pareti. A seconda del fornitore, esistono soffitti sospesi portanti e accessibili fino a una luce di circa sei metri, riducendo così il numero di fughe. Grazie a profili integrati, anche elementi di grandi dimensioni come questi possono essere facilmente fissati al soffitto grezzo o alle strutture di supporto in acciaio. Le luci e le prese vengono installate comodamente prima dell’installazione finale. L’aggiunta di elementi successivamente è possibile, ma più complessa rispetto ad altri sistemi. La domanda se il soffitto debba essere percorribile o meno è un aspetto importante. Nei soffitti a pannelli e a griglia portante, la percorribilità può essere prevista su richiesta, eliminando così la necessità di passerelle o altre strutture aggiuntive. Tuttavia, la capacità portante di tutti i sistemi è limitata e serve più a fini di manutenzione che a sostenere supporti per tubazioni o altri carichi nel controsoffitto.

Opzioni di progettazione dipendenti dal sistema

I soffitti a griglia portante sono costituiti da un sistema di griglie flessibili specifiche del produttore, con profili estrusi. La larghezza delle travi varia a seconda del produttore, ma si possono facilmente integrare elementi come sensori di pressione con una larghezza di circa 80 mm. Le celle del soffitto sono disponibili in dimensioni standard, ad esempio 625 mm x 625 mm, consentendo l’installazione di luci e prese d’aria senza ulteriori fughe. Tuttavia, sul mercato sono disponibili anche altre dimensioni o misure speciali. I soffitti a cassette a incastro sono soffitti metallici sospesi non percorribili. Come per gli altri sistemi, anche qui luci e prese d’aria possono essere integrati quasi a superficie completa nel sistema.

La tenuta del soffitto, già menzionata, riveste un ruolo fondamentale. Analogamente alle pareti sterili, le fughe nel pannello del soffitto possono essere sigillate con silicone compatibile con ambienti sterili. Nei soffitti a cassette a incastro, non si utilizza silicone, poiché sono raccomandati solo per classi di ambiente sterile più basse. Oltre alla sigillatura con silicone, si possono usare anche sigillanti a secco. È importante concordare con il committente in anticipo gli intervalli di apertura del soffitto, ad esempio, per la manutenzione. Una sigillatura in silicone deve essere rifatta ogni volta, mentre quella a secco, applicata sopra le fughe, non necessita di sostituzione durante le aperture del soffitto. Uno svantaggio dei sigillanti a secco è una maggiore perdita di tenuta e un piccolo spacco di natura strutturale.

Stretta collaborazione nella fase di progettazione

Già durante la progettazione dell’ambiente sterile, è importante lavorare in stretta collaborazione con il cliente e l’architetto, anche se, rispetto a una nuova costruzione, per le ristrutturazioni si è naturalmente vincolati alle condizioni architettoniche esistenti. Le esigenze di spazio e le altezze libere sono generalmente determinate dal cliente e dai requisiti del progetto. In questa fase, il pianificatore dello sterile ha poche possibilità di intervento, poiché le condizioni spaziali e le dimensioni delle attrezzature sono definite dal processo. Le variabili architettoniche, come le dimensioni dei contenitori o l’installazione di colonne di supporto, sono influenzate da queste condizioni. Talvolta si può ricorrere a cosiddetti involucri di soffitto per ridurre in modo efficiente il volume dello spazio sterile. Quanto più grande è il volume dello spazio sterile, tanto più elevati sono i requisiti di gestione dell’aria, con conseguenti costi operativi crescenti. Un aspetto molto importante nella pianificazione preliminare di una nuova costruzione è l’altezza del solaio di ogni piano. Spesso, durante la fase di costruzione dell’ambiente sterile e l’installazione di elementi sovrastanti come tubazioni, canali di ventilazione e tubi sprinkler, si scopre che il plenum è molto stretto e che tutte le installazioni devono essere inserite con grande sforzo di ingegneria. È fondamentale prevedere in anticipo una stima accurata della densità di installazione e delle dimensioni, ad esempio, di canali di ventilazione o luci. La possibilità di manutenzione agevole in tutti i punti necessari è imprescindibile e deve essere pianificata e considerata anche nello spazio, soprattutto per componenti di sicurezza come le tubazioni sprinkler. La loro integrazione non va sottovalutata. A seconda del progetto, sono spesso obbligatorie e, in molti casi, anche richieste dall’assicurazione. Le apparecchiature antincendio, in particolare, non possono essere installate ovunque senza restrizioni, poiché sono soggette a normative rigorose. Se il plenum e l’ambiente sterile devono essere sprinklerati, anche lo spazio e le installazioni aumentano sensibilmente in tutti i settori.

Integrazione corretta: installazioni nel soffitto sterile

I soffitti sterili possono ospitare una vasta gamma di installazioni, tutte da integrare correttamente per rispettare la classe sterile richiesta. Le più comuni sono:

– Luci,
– Prese di aria e di uscita,
– Unitá di filtrazione con ventilatore,
– Sensori come termometri, sensori di pressione o umidità,
– Cartelli di uscita di emergenza,
– Rilevatori di fumo,
– Bocchette sprinkler,
– Antenne Wi-Fi e molto altro.

Le prescrizioni per un ambiente sterile, che deve essere liscio e senza fessure, sono ovviamente importanti anche per queste installazioni. Per le luci e le prese d’aria, questo rappresenta meno un problema, poiché i principali produttori di ambienti sterili offrono già componenti a superficie completa compatibili con i loro sistemi di soffitto. È anche possibile adattare i sistemi di soffitto in modo che luci e prese di altri fornitori possano essere installate successivamente in modo compatibile con l’ambiente sterile. I sensori dovrebbero essere preferibilmente integrati nei profili di griglia, per garantire massima libertà di configurazione degli elementi del soffitto. Questo è possibile con molti fornitori. In alternativa, le installazioni possono essere integrate nelle celle del soffitto, limitando ovviamente la libertà di configurazione del pannello. Non tutti i sensori possono essere installati a superficie completa, ma sul mercato sono disponibili numerosi sensori compatibili con ambienti sterili e altri componenti adatti. In particolare, per le bocchette sprinkler, esistono soluzioni speciali compatibili con ambienti sterili, come ugelli che si estendono automaticamente in caso di incendio.

I sistemi di illuminazione sterile sono accessibili dall’alto o dal basso. La versione accessibile dall’alto permette di sostituire facilmente i moduli di illuminazione difettosi, senza interrompere lo stato sterile — un grande vantaggio. Questa soluzione è particolarmente indicata quando l’accesso dall’alto è complicato o impossibile a causa della mancanza di spazio nel plenum. Anche nella pianificazione dell’illuminazione, si conferma il principio fondamentale di ogni progetto sterile: il cliente dovrebbe essere coinvolto fin dall’inizio, per trovare insieme la soluzione migliore per il progetto, e tutte le attività devono essere strettamente coordinate. L’ideale sarebbe che tutte le prestazioni di pianificazione arrivino da un’unica fonte coordinata.