Come progettare zone multistanza per un sistema VHP fisso

Un sistema VHP fisso che serve più stanze solleva una questione di progettazione prima ancora che una questione relativa alle apparecchiature: cosa si intende per “zona trattabile” e su quale base è possibile raggruppare due o più stanze in un unico ciclo? La risposta determina la progettazione della distribuzione e dei sensori, il modo in cui viene calcolata la capacità di trattamento e ciò che le prove di qualificazione devono effettivamente dimostrare. Una definizione errata della zona non si manifesta come un guasto alle apparecchiature, ma emerge in un secondo momento, sotto forma di un ciclo che si comporta in modo diverso da quanto suggerito dalla disposizione della stanza.

Le zone hanno confini chiudibili e controllabili

Una zona di trattamento è un concetto di controllo, non un concetto di planimetria. Due stanze adiacenti su un disegno non costituiscono automaticamente un’unica zona ai fini del VHP, così come due stanze separate da un corridoio non costituiscono automaticamente zone distinte. Ciò che definisce una zona è la possibilità di sigillarne i confini e di impostare e verificare lo stato di tali confini — porte, serrande, flusso d’aria — in relazione allo scenario in questione.

Ciò è importante perché un ciclo VHP presuppone un volume delimitato con percorsi di perdita noti, un comportamento di distribuzione noto e un percorso noto verso l’aerazione. Laddove il confine di una zona proposta non possa essere sigillato in modo definito, il volume effettivamente trattato dal ciclo diventa incerto, così come la concentrazione e il tempo di esposizione che raggiungono ogni superficie al suo interno. Una stanza adiacente a uno spazio non sigillabile, a un passaggio aperto o a una serranda con posizione indefinita durante il trattamento non può essere inclusa in una zona semplicemente perché è fisicamente adiacente a una zona che può esserlo.

È necessario specificare gli stati delle porte e delle serrande per ogni scenario in cui verrà utilizzata la zona, non solo per una condizione rappresentativa. Un confine che risulta a tenuta quando viene trattata una singola stanza da sola potrebbe non mantenere la stessa integrità di tenuta quando quella stanza viene combinata con quella adiacente, poiché la combinazione può modificare quali porte rimangono chiuse, quali serrande cambiano posizione e quali percorsi diventano il percorso previsto per il movimento del gas anziché un percorso di fuga accidentale. Se la logica relativa a porte e serrande per uno scenario combinato non è stata definita, il raggruppamento non costituisce ancora una zona definita: si tratta di un'ipotesi di layout in attesa di una logica di controllo.

L'isolamento del flusso d'aria segue la stessa logica. Le stanze che condividono un percorso del flusso d'aria, anche indirettamente attraverso un ramo di ritorno o di mandata, non possono essere considerate isolate l'una dall'altra durante un ciclo, a meno che tale percorso non sia isolato in modo certo per tutta la durata del trattamento. Laddove non sia possibile definire e dimostrare l'isolamento per un determinato confine, tale confine non può ancora essere considerato un bordo di zona, indipendentemente da quanto la disposizione delle stanze adiacenti possa sembrare conveniente ai fini della pianificazione della produttività.

In pratica, ciò significa che la definizione delle zone dovrebbe essere stabilita nell’ambito di un’attività di controllo e contenimento prima di procedere al dimensionamento delle apparecchiature o alla pianificazione della distribuzione, poiché ogni decisione successiva — potenza del generatore, i punti di iniezione, il posizionamento dei sensori, il percorso dell’aerazione — tutto ciò dipende dalla conoscenza esatta del volume e dei confini che il sistema è progettato per trattare.

I servizi condivisi determinano quali stanze possono essere gestite insieme

Anche nei casi in cui i confini degli ambienti siano in linea di principio sigillabili, la questione di quali ambienti possano effettivamente funzionare in ciclo insieme è determinata da ciò che condividono a monte. Un generatore, un tratto di tubazione, una diramazione dell’impianto di climatizzazione o un percorso di scarico che serve più di un ambiente crea una dipendenza che non rispetta il confine tra tali ambienti. Due ambienti possono avere involucri sigillabili completamente indipendenti ed essere comunque incapaci di funzionare in cicli simultanei e indipendenti se attingono dallo stesso generatore o scaricano il vapore attraverso un percorso condiviso.

Si tratta di un vincolo diverso dalla questione della tenuta affrontata in precedenza. La tenuta determina se il perimetro di una stanza è controllabile; le utenze condivise determinano se il trattamento della stanza può procedere indipendentemente da ciò che accade altrove nel sistema. Una stanza con un involucro completamente sigillabile può comunque diventare indisponibile per un ciclo indipendente se il suo generatore è impegnato nel trattamento di un’altra zona, oppure se il suo percorso di scarico non è in grado di supportare due eventi di aerazione simultanei.

Laddove la rete di tubazioni si dirama verso più locali a partire da un generatore comune, la questione pratica è se la potenza di tale generatore e la capacità di distribuzione della rete di tubazioni siano state dimensionate tenendo conto di una domanda simultanea da più locali, oppure se la configurazione preveda un utilizzo sequenziale. Una configurazione di generatore e rete di tubazioni selezionata e dimensionata per il volume di un singolo locale, come illustrato nelle linee guida su dimensionamento corretto dell'unità VHP in base al volume della stanza e dell'isolatore, non estende automaticamente le proprie ipotesi di prestazione a uno scenario combinato o simultaneo in più ambienti: la dipendenza deve essere definita a livello di sistema, non dedotta dal dimensionamento di un singolo ambiente.

Le dipendenze relative agli impianti di climatizzazione e di aspirazione spesso risultano più vincolanti rispetto alle tubazioni stesse, poiché tali sistemi vengono solitamente dimensionati e controllati a livello di edificio o di blocco piuttosto che a livello di singolo locale. Un sistema di aspirazione progettato per l’estrazione operativa continua potrebbe non disporre di capacità di riserva, valvole di isolamento o sequenze di controllo integrate per supportare una fase di aerazione in corso in una stanza mentre il normale funzionamento prosegue in una adiacente. Laddove tale capacità o isolamento non esistano, le stanze risultano accoppiate indipendentemente dal fatto che i loro confini fisici siano sigillati l’uno dall’altro o meno.

Il risultato è che gli ambienti indipendenti, dal punto di vista della disposizione, possono diventare un unico collo di bottiglia operativo in termini di servizi. Mappare ogni dipendenza condivisa — generatore, tubazioni, impianto di climatizzazione, scarichi — rispetto all’elenco delle zone proposto permette di capire se le zone che sembrano indipendenti sulla carta lo sono effettivamente anche dal punto di vista operativo, oppure se entrano in competizione per la stessa risorsa limitata ogni volta che viene programmato un ciclo.

Gli scenari operativi evidenziano i vincoli relativi alla concorrenza e alla commutazione

Le definizioni delle zone e delle utenze stabiliscono ciò che è fisicamente e logicamente possibile; gli scenari operativi definiscono ciò che accade effettivamente nel corso di un programma di funzionamento, ed è proprio qui che le ipotesi relative alla produttività si rivelano valide o falliscono. Un sistema VHP multistanza richiede che i propri scenari siano definiti in modo esplicito, poiché il comportamento di un sistema in una determinata configurazione non permette di prevederne il comportamento in un’altra.

Considerare una stanza come una zona a sé stante richiede di conoscere lo stato di tutte le altre zone in quel momento, poiché le dipendenze condivise relative a generatore, tubazioni, impianto di climatizzazione o sistemi di scarico, identificate in precedenza, determinano se l’indipendenza di quella stanza sia reale o presunta. Una stanza può funzionare secondo il proprio programma solo se le risorse da cui dipende non sono già impegnate altrove, e ciò deve essere confermato per lo scenario specifico, senza generalizzare in base all’intento progettuale del sistema.

Gli scenari a zone combinate richiedono un ulteriore livello di definizione: è necessario definire gli stati di distribuzione, rilevamento, aerazione e controllo per quella specifica combinazione, poiché una combinazione non è semplicemente la somma dei requisiti individuali delle stanze che la compongono. La distribuzione del gas che raggiunge adeguatamente ogni superficie in due stanze trattate separatamente può comportarsi in modo diverso quando tali stanze vengono considerate come un unico volume collegato, e la logica di controllo che regola tale stato combinato deve essere definita, anziché dedotta dalla logica delle singole stanze.

Una zona non disponibile modifica il quadro della produttività per il resto del sistema. Se una zona è fuori servizio — sia per manutenzione, sia perché un ciclo precedente sta ancora completando l’aerazione, sia per qualsiasi altro motivo — le zone rimanenti disponibili e le loro dipendenze dai servizi determinano ciò che può ancora essere eseguito, e tale quadro può differire sostanzialmente dall’ipotesi che tutte le zone siano disponibili contemporaneamente. La pianificazione della produttività basata sulla piena disponibilità delle zone non descrive il comportamento del sistema durante i periodi in cui una zona è fuori servizio.

Il passaggio da una configurazione di zona alla successiva costituisce un vincolo a sé stante, distinto dai cicli stessi. Il passaggio da un ciclo a stanza singola a un ciclo a zone combinate, o da una combinazione a un’altra, comporta il ripristino degli stati delle porte e delle serrande, la riconferma dell’isolamento del flusso d’aria e la riallocazione della capacità delle utenze condivise — e il tempo e le fasi di controllo che tale transizione richiede determinano il numero di cicli che un sistema può effettivamente completare in un periodo di lavoro, indipendentemente dalla velocità di esecuzione di ogni singolo ciclo.

La definizione di questa serie di scenari — singole stanze, zone combinate, zone non disponibili e il passaggio da una configurazione all’altra — è ciò che fa sì che le ipotesi relative alla produttività si basino sui vincoli effettivi del sistema, piuttosto che su una visione idealizzata della frequenza con cui il sistema potrebbe operare se ogni zona fosse sempre disponibile e ogni combinazione fosse sempre preconfigurata.

I piani relativi a sensori e indicatori devono rispettare la configurazione di ciascuna zona

In un sistema multi-room, la posizione dei sensori e degli indicatori non può essere fissata una volta per tutte e lasciata invariata in ogni scenario operativo, poiché ciò che un sensore deve rilevare varia a seconda della configurazione in esecuzione. Un sensore posizionato per rilevare le condizioni in una singola stanza, considerata isolatamente, fornisce una risposta diversa rispetto a quella che lo stesso sensore fisico dovrebbe fornire se quella stanza entrasse a far parte di una zona combinata.

Il problema di fondo è la rappresentatività. Un sensore o un indicatore serve a confermare che il trattamento abbia raggiunto le condizioni richieste nella sua posizione e, per estensione, che anche posizioni simili abbiano raggiunto tali condizioni. Quando la configurazione delle zone cambia — ad esempio, una stanza passa da un trattamento individuale a far parte di una zona combinata, oppure una combinazione cambia le stanze che ne fanno parte — le posizioni più rilevanti per confermare un trattamento adeguato possono variare. Un posizionamento del sensore adeguato per un ciclo relativo a una singola stanza potrebbe non individuare il punto in cui la distribuzione è più debole in un ciclo a zona combinata, poiché quel punto debole non esisteva, oppure si trovava altrove, nella configurazione a stanza singola.

Ciò significa che il piano relativo ai sensori e agli indicatori deve essere definito per ciascuna configurazione, non una sola volta per l’intero sistema. Laddove un sistema sia progettato per funzionare come singole stanze, come varie zone combinate e attraverso sequenze di commutazione tra di esse, ciascuna di queste configurazioni richiede una propria soluzione riguardo alla collocazione dei sensori e degli indicatori e a ciò che questi dovrebbero mostrare. Un piano basato esclusivamente sulla configurazione utilizzata più frequentemente lascia le altre configurazioni prive di una base definita per confermare che il trattamento sia stato adeguato.

La conseguenza pratica per la pianificazione del progetto è che la disposizione dei sensori e degli indicatori non è una specifica fissa legata alla stanza o al generatore, ma è legata alla configurazione in esecuzione in quella stanza in quel momento. Laddove la matrice di combinazione delle zone cambi dopo la progettazione iniziale, ad esempio perché in un secondo momento viene aggiunto uno scenario di zone combinate, il piano di rilevamento per quel nuovo scenario deve essere elaborato in base alle sue specifiche caratteristiche, anziché presumere che sia già coperto dal sistema di rilevamento già in atto per le singole stanze coinvolte.

La documentazione relativa alle qualifiche dovrebbe coprire la matrice delle combinazioni previste

La fase di qualificazione è quella in cui diventa costoso individuare eventuali ambiguità nella zona e nel piano di scenario, poiché le prove di qualificazione devono corrispondere alla matrice di combinazioni effettiva su cui il sistema è destinato a funzionare — e non a una singola configurazione rappresentativa che si presume valga per tutte le altre.

La qualificazione dell'installazione e quella operativa rispondono a domande diverse, una distinzione illustrata in EudraLex Volume 4 Allegato 15: i controlli di installazione confermano che il sistema sia stato realizzato e installato secondo le specifiche, mentre la qualificazione operativa verifica il funzionamento del sistema nei limiti operativi e nelle condizioni più sfavorevoli. L’Allegato 15 richiede criteri di accettazione predefiniti e la documentazione delle deviazioni come parte di tale processo. Nel caso di un sistema VHP multistanza, i controlli di installazione relativi al generatore, alle tubazioni e ai sensori non sostituiscono le prove operative eseguite per ciascuna combinazione di zone prevista: si tratta di due processi che verificano aspetti diversi e il completamento dell’uno non implica il completamento dell’altro.

La matrice di combinazione stessa deve costituire l’ambito della qualificazione operativa, non un campione di essa. Le prove raccolte per una singola stanza trattata individualmente non sono trasferibili a uno scenario in cui quella stessa stanza venga trattata come parte di una zona combinata, poiché le condizioni di distribuzione, rilevamento e controllo differiscono tra questi scenari nei modi già illustrati. Laddove il sistema sia destinato a gestire diverse combinazioni, le prove devono coprire ciascuna combinazione prevista, non la configurazione che è stata testata per prima o in modo più conveniente.

I punti di caso peggiore all’interno di ciascuna configurazione richiedono un’attenzione particolare. Un punto di caso peggiore in un ciclo relativo a una singola stanza potrebbe non essere più il punto di caso peggiore una volta che tale stanza entra a far parte di una zona combinata, poiché il percorso di distribuzione e le superfici più distanti dal punto di immissione o di circolazione possono variare a seconda della configurazione. La copertura della qualificazione deve seguire la configurazione della zona sottoposta a prova, anziché riutilizzare un punto di caso peggiore identificato in una configurazione diversa.

I criteri di accettazione e le deviazioni rimangono parte integrante di questo stesso registro. I criteri per ogni ciclo di qualificazione devono essere predefiniti per quel sistema e quella configurazione specifici, in linea con il requisito dell’Allegato 15 secondo cui i protocolli devono definire le prove e i limiti effettivi del sistema, anziché basarsi su valori generici. Le deviazioni dal piano predefinito, qualora si verifichino, rimangono parte integrante del registro di qualificazione anziché essere accantonate una volta che un ciclo sembra aver funzionato. Questa stessa logica si estende oltre la qualificazione iniziale: qualora un modello di carico, la posizione di un sensore o il materiale subiscano modifiche dopo la messa in servizio, la documentazione di qualificazione legata alla matrice di combinazione originale deve essere riesaminata per lo scenario modificato, seguendo lo stesso ragionamento su ricalibrazione del ciclo a seguito di modifiche alla configurazione del carico, al sensore o al materiale — una nuova condizione in una parte della matrice non lascia inalterate le informazioni relative al resto della matrice se la modifica interessa la distribuzione, il rilevamento o la logica di controllo condivisi.

Quando un team di progetto collabora con un fornitore come QUALIA su una configurazione VHP fissa, la matrice di zone e scenari elaborata attraverso questo processo di pianificazione diventa la base su cui si fonda il lavoro di configurazione e di revisione del preventivo da parte del fornitore: la matrice definisce ciò che l’impianto di generazione, distribuzione e rilevamento deve effettivamente supportare, anziché lasciare che sia il fornitore a dedurre una matrice combinatoria basandosi esclusivamente sulle dimensioni dei locali.

Domande frequenti

Q: È possibile considerare i locali adiacenti come un’unica zona VHP?
A: Solo quando il gruppo proposto presenta un perimetro sigillabile e gli stati relativi a porta, serranda e isolamento del flusso d’aria possono essere definiti per ogni scenario di trattamento previsto. La semplice vicinanza delle stanze non è sufficiente; occorre inoltre mappare gli stati relativi alla distribuzione, al rilevamento, all’aerazione e al controllo per la zona combinata.

Q: Cosa occorre verificare prima di dare per scontato che due stanze possano funzionare in modo indipendente l'una dall'altra?
A: Verificare se le stanze condividono il generatore, le tubazioni, l'impianto di climatizzazione o il percorso di scarico, quindi definire gli stati richiesti per i servizi e i controlli per ciascun ciclo. Considerare i cicli come indipendenti solo quando tali dipendenze supportano il funzionamento simultaneo previsto.

Q: In che modo le zone non disponibili e i cambi di ciclo dovrebbero essere inclusi nella pianificazione della produttività?
A: Inserirli nella matrice degli scenari operativi insieme ai cicli per singola stanza e per zone combinate. Ciò consente di verificare la sequenza pianificata e le ipotesi relative alla produttività rispetto all'effettiva disponibilità delle zone e a ciascuna transizione tra le diverse configurazioni.

Q: È possibile utilizzare un unico schema di sensori e indicatori per ogni configurazione di zona?
A: Non dare per scontato che sia possibile. Definisci il sistema di rilevamento per ciascuna configurazione prevista, sia per le singole stanze che per le zone combinate, quindi individua le posizioni più sfavorevoli che il protocollo di qualificazione deve mettere alla prova.

Q: Una qualificazione riuscita di una singola stanza è valida anche per una zona composta da più stanze?
A: Non si deve dare per scontato alcun trasferimento automatico. La documentazione di qualificazione deve prendere in considerazione ogni combinazione di zone prevista, i limiti operativi effettivi del sistema o le condizioni di scenario peggiore, i criteri di accettazione predefiniti specifici del progetto ed eventuali scostamenti documentati.