生物實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)通風(fēng)

　　隨著我國(guó)生物、醫(yī)療、衛(wèi)生事業(yè)的快速發(fā)展，在微生物學(xué)研究、生物技術(shù)開(kāi)發(fā)、遺傳基因工程、特殊醫(yī)療手術(shù)病房、生化武器反恐等多個(gè)方面，越來(lái)越多的生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)相繼建立和投入使用，特別是“非典”之后，發(fā)展速度更快。生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，在很多方面有別于普通的生物潔凈室，如系統(tǒng)劃分、設(shè)備備用、氣流流向、壓力控制、送風(fēng)和排風(fēng)處理、系統(tǒng)控制等方面。

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)室所處理的對(duì)象，生物危險(xiǎn)程度和采取的防護(hù)措施，生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)分為四級(jí)，其中一級(jí)對(duì)生物安全隔離的要求最低，四級(jí)最高，即俗稱的P1、P2、P3、P4實(shí)驗(yàn)室。一般以BSL-1～4表示相應(yīng)級(jí)別的生物安全實(shí)驗(yàn)室;以ABSL-1～4表示相應(yīng)級(jí)別的動(dòng)物生物安全實(shí)驗(yàn)室。由于P1和P2對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有很特別的要求，本文主要探討P3、P4實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

　1、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)形式

　　生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)空調(diào)凈化系統(tǒng)的劃分應(yīng)根據(jù)操作對(duì)象的危害程度、平面布置等情況經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定，應(yīng)采取有效措施避免污染和交叉污染。空調(diào)凈化系統(tǒng)的劃分應(yīng)有利于自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)置和節(jié)能運(yùn)行。

　　二級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)可以采用帶循環(huán)風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)。如果涉及化學(xué)溶媒、感染性材料操作和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，則應(yīng)采用全排風(fēng)系統(tǒng)。三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)應(yīng)采用全新風(fēng)系統(tǒng),且送、排風(fēng)總管應(yīng)安裝氣密閥門。污染區(qū)和半污染區(qū)內(nèi)不得安裝普通的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組或房間空調(diào)器。動(dòng)物生物安全實(shí)驗(yàn)室應(yīng)同時(shí)滿足GB14925《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境與設(shè)施》的有關(guān)要求。

　　生物安全柜及其所在房間送排風(fēng)的綜合方式可以有圖1所示三種形式。這三種形式的優(yōu)缺點(diǎn)則在表1中進(jìn)行了比較。一般來(lái)說(shuō)，用a方式的較好，該方式即使生物安全柜系統(tǒng)自身的排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障，房間的排風(fēng)機(jī)也可以幫助生物安全柜排風(fēng)，防止污染房間。

　　2、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)送風(fēng)系統(tǒng)

　　空氣凈化系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置粗、中、高三級(jí)空氣過(guò)濾。第一級(jí)是粗效過(guò)濾器，對(duì)于≥5μm大氣塵的計(jì)數(shù)效率不低于50%。對(duì)于帶回風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)，粗效過(guò)濾器宜設(shè)置在新風(fēng)口或緊靠新風(fēng)口處。全新風(fēng)系統(tǒng)的粗效過(guò)濾器可設(shè)在空調(diào)箱內(nèi)。第二級(jí)是中效過(guò)濾器，宜設(shè)置在空氣處理機(jī)組的正壓段。第三級(jí)是高效過(guò)濾器，應(yīng)設(shè)置在系統(tǒng)的末端或緊靠末端，不得設(shè)在空調(diào)箱內(nèi)。對(duì)于全新風(fēng)系統(tǒng)，宜在表冷器前設(shè)置一道保護(hù)用的中效過(guò)濾器。

　　三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的送風(fēng)末端應(yīng)采用B類或B類以上高效過(guò)濾器。

　　送風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)口應(yīng)采取有效的防雨措施，安裝保護(hù)網(wǎng)，且應(yīng)高于室外地面2.5m以上，同時(shí)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離污染源。

　　3、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)排風(fēng)系統(tǒng)

　　三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的排風(fēng)必須與送風(fēng)聯(lián)鎖，排風(fēng)先于送風(fēng)開(kāi)啟，后于送風(fēng)關(guān)閉。生物安全實(shí)驗(yàn)室房間的排風(fēng)管道可以兼作生物安全柜的排風(fēng)管道。排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能保證生物安全柜內(nèi)相對(duì)于其所在房間為負(fù)壓。生物安全實(shí)驗(yàn)室必須設(shè)置室內(nèi)排風(fēng)口，不得只用安全柜或其他負(fù)壓隔離裝置作為房間排風(fēng)口。操作過(guò)程中可能產(chǎn)生污染的設(shè)備必須設(shè)置局部負(fù)壓排風(fēng)裝置，并帶高效空氣過(guò)濾器。

　　生物安全柜與排風(fēng)系統(tǒng)的連接方式應(yīng)按表2執(zhí)行。

　三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的排風(fēng)必須經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器過(guò)濾后排放，高效過(guò)濾器的效率不低于B類。排風(fēng)高效過(guò)濾器應(yīng)設(shè)在室內(nèi)排風(fēng)口處。四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)除了在室內(nèi)排風(fēng)口處設(shè)第一道高效過(guò)濾器外，還必須在其后串聯(lián)第二道高效過(guò)濾器，兩道高效過(guò)濾器的距離不宜小于500mm。必要時(shí)，可采用高溫空氣滅菌裝置代替第二道高效過(guò)濾器。

　　第一道排風(fēng)高效過(guò)濾器的位置不得深入管道或夾墻內(nèi)部，應(yīng)緊鄰排風(fēng)口。過(guò)濾器位置與排風(fēng)口結(jié)構(gòu)應(yīng)易于對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行安全更換。排風(fēng)管道的正壓段不應(yīng)穿越房間，排風(fēng)機(jī)宜設(shè)于室外排風(fēng)口附近。排風(fēng)機(jī)組必須一用一備。排風(fēng)量必須進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算。總排風(fēng)量應(yīng)包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)漏風(fēng)量、生物安全柜、離心機(jī)和真空泵等設(shè)備的排風(fēng)量等。

　　三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)排風(fēng)高效過(guò)濾器的安裝應(yīng)具備現(xiàn)場(chǎng)檢漏的條件。如果現(xiàn)場(chǎng)不具備檢漏的條件，則應(yīng)采用經(jīng)預(yù)先檢漏的專用排風(fēng)高效過(guò)濾裝置。排風(fēng)氣密閥應(yīng)設(shè)在排風(fēng)高效過(guò)濾器和排風(fēng)機(jī)之間。排風(fēng)機(jī)外側(cè)的排風(fēng)管上應(yīng)安裝保護(hù)網(wǎng)和防雨罩。實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)內(nèi)往往存在許多不利于人體健康的化學(xué)物質(zhì)污染源，特別是有害氣體，將其排除非常重要。但與此同時(shí)，能源往往會(huì)被大量的消耗，而實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的通風(fēng)控制系統(tǒng)的要求漸高，從早期CV(定風(fēng)量)，2-State(雙穩(wěn)態(tài)式)，VAV(變風(fēng)量)系統(tǒng)，到最新的適應(yīng)性控制系統(tǒng)——既安全，又要符合節(jié)約能源的需要。總之，實(shí)驗(yàn)室的最新觀念就是將整個(gè)實(shí)驗(yàn)室當(dāng)作是一臺(tái)排煙柜，如何有效的控制各種進(jìn)排氣，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的效果是至關(guān)重要的。實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)常用排風(fēng)設(shè)備主要有：通風(fēng)柜、原子吸收罩、萬(wàn)向排氣罩、吸頂式排氣罩、臺(tái)上式排氣罩等。其中通風(fēng)柜最為常見(jiàn)。

　　通風(fēng)柜是安全處理有害、有毒氣體或蒸汽的通風(fēng)設(shè)備，作用是用來(lái)捕捉、密封和轉(zhuǎn)移污染物以及有害化學(xué)氣體，防止逃逸到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，這樣通過(guò)吸入工作區(qū)域的污染物，使其遠(yuǎn)離操作者，來(lái)達(dá)到吸入接觸的最小化。通風(fēng)柜內(nèi)的氣流是通過(guò)排風(fēng)機(jī)將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣吸進(jìn)通風(fēng)柜，將通風(fēng)柜內(nèi)污染的氣體稀釋并通過(guò)排風(fēng)系統(tǒng)排到戶外后，可以達(dá)到低濃度擴(kuò)散;實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中，規(guī)模最大、影響最廣泛的系統(tǒng)之一。通風(fēng)系統(tǒng)的完善與否，直接對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、實(shí)驗(yàn)人員的身體健康、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)等方面產(chǎn)生重要影響。

　　4、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)氣流組織

　　生物安全主實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)內(nèi)各種設(shè)備的位置應(yīng)有利于氣流由“清潔”空間向“污染”空間流動(dòng)，最大限度減少室內(nèi)回流與渦流。生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)內(nèi)各區(qū)之間的氣流方向應(yīng)保證由清潔區(qū)流向半污染區(qū)，由半污染區(qū)流向污染區(qū)。生物安全實(shí)驗(yàn)室的清潔區(qū)內(nèi)宜設(shè)一間正壓緩沖室。

　　氣流組織應(yīng)采用上送下排方式，送風(fēng)口和排風(fēng)口布置應(yīng)使室內(nèi)氣流停滯的空間降低到最小程度。在生物安全柜操作面或其他有氣溶膠操作地點(diǎn)的上方附近不得設(shè)送風(fēng)口。高效過(guò)濾器排風(fēng)口應(yīng)設(shè)在室內(nèi)被污染風(fēng)險(xiǎn)最高的區(qū)域，單側(cè)布置，不得有障礙。高效過(guò)濾器排風(fēng)口下邊沿離地面不宜低于0.1m，且不應(yīng)高于0.15m;上邊沿高度不宜超過(guò)地面之上0.6m。排風(fēng)口排風(fēng)速度一般不應(yīng)大于1m/s。

　　5、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)電氣和自控系統(tǒng)

　　電氣和自控系統(tǒng)是通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可靠和節(jié)能運(yùn)行的保障。自控系統(tǒng)必須保證各個(gè)區(qū)域的壓差要求。送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)必須可靠連鎖，保證壓力梯度的穩(wěn)定。排風(fēng)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，備用排風(fēng)機(jī)組應(yīng)能自動(dòng)投入運(yùn)行，同時(shí)應(yīng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，立即進(jìn)行維修。空調(diào)通風(fēng)設(shè)備應(yīng)能自動(dòng)和手動(dòng)控制，控制和顯示面板應(yīng)設(shè)在清潔區(qū)。同時(shí)為了節(jié)能，建議通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)按變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，盡可能降低運(yùn)行費(fèi)用。

　　實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的研究對(duì)象都是對(duì)個(gè)人和環(huán)境有高度危害性的致病微生物，病原體逃逸出生物安全實(shí)驗(yàn)室造成感染的事例時(shí)有報(bào)道，實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的質(zhì)量直接影響到實(shí)驗(yàn)室的安全性。因此，必須對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)，采取可靠的措施防止致病微生物對(duì)室內(nèi)和室外環(huán)境的污染，同時(shí)保護(hù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象不被污染，保證實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。