生物實驗室設計通風

　　隨著我國生物、醫(yī)療、衛(wèi)生事業(yè)的快速發(fā)展，在微生物學研究、生物技術開發(fā)、遺傳基因工程、特殊醫(yī)療手術病房、生化武器反恐等多個方面，越來越多的生物安全實驗室設計相繼建立和投入使用，特別是“非典”之后，發(fā)展速度更快。生物安全實驗室設計對通風空調系統(tǒng)的設計要求，在很多方面有別于普通的生物潔凈室，如系統(tǒng)劃分、設備備用、氣流流向、壓力控制、送風和排風處理、系統(tǒng)控制等方面。

　　根據實驗室所處理的對象，生物危險程度和采取的防護措施，生物安全實驗室設計分為四級，其中一級對生物安全隔離的要求最低，四級最高，即俗稱的P1、P2、P3、P4實驗室。一般以BSL-1～4表示相應級別的生物安全實驗室;以ABSL-1～4表示相應級別的動物生物安全實驗室。由于P1和P2對通風空調系統(tǒng)沒有很特別的要求，本文主要探討P3、P4實驗室設計對通風空調系統(tǒng)的設計要求。

　1、實驗室設計空調系統(tǒng)形式

　　生物安全實驗室設計空調凈化系統(tǒng)的劃分應根據操作對象的危害程度、平面布置等情況經技術經濟比較后確定，應采取有效措施避免污染和交叉污染?？照{凈化系統(tǒng)的劃分應有利于自動控制系統(tǒng)的設置和節(jié)能運行。

　　二級生物安全實驗室設計可以采用帶循環(huán)風的空調系統(tǒng)。如果涉及化學溶媒、感染性材料操作和動物實驗，則應采用全排風系統(tǒng)。三級和四級生物安全實驗室設計應采用全新風系統(tǒng),且送、排風總管應安裝氣密閥門。污染區(qū)和半污染區(qū)內不得安裝普通的風機盤管機組或房間空調器。動物生物安全實驗室應同時滿足GB14925《實驗動物環(huán)境與設施》的有關要求。

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

　　2、實驗室設計送風系統(tǒng)

　　空氣凈化系統(tǒng)應設置粗、中、高三級空氣過濾。第一級是粗效過濾器，對于≥5μm大氣塵的計數(shù)效率不低于50%。對于帶回風的空調系統(tǒng)，粗效過濾器宜設置在新風口或緊靠新風口處。全新風系統(tǒng)的粗效過濾器可設在空調箱內。第二級是中效過濾器，宜設置在空氣處理機組的正壓段。第三級是高效過濾器，應設置在系統(tǒng)的末端或緊靠末端，不得設在空調箱內。對于全新風系統(tǒng)，宜在表冷器前設置一道保護用的中效過濾器。

　　三級和四級生物安全實驗室設計的送風末端應采用B類或B類以上高效過濾器。

　　送風系統(tǒng)新風口應采取有效的防雨措施，安裝保護網，且應高于室外地面2.5m以上，同時應盡可能遠離污染源。

　　3、實驗室設計排風系統(tǒng)

　　三級和四級生物安全實驗室設計的排風必須與送風聯(lián)鎖，排風先于送風開啟，后于送風關閉。生物安全實驗室房間的排風管道可以兼作生物安全柜的排風管道。排風系統(tǒng)應能保證生物安全柜內相對于其所在房間為負壓。生物安全實驗室必須設置室內排風口，不得只用安全柜或其他負壓隔離裝置作為房間排風口。操作過程中可能產生污染的設備必須設置局部負壓排風裝置，并帶高效空氣過濾器。

　　生物安全柜與排風系統(tǒng)的連接方式應按表2執(zhí)行。

　三級和四級生物安全實驗室設計的排風必須經過高效過濾器過濾后排放，高效過濾器的效率不低于B類。排風高效過濾器應設在室內排風口處。四級生物安全實驗室設計除了在室內排風口處設第一道高效過濾器外，還必須在其后串聯(lián)第二道高效過濾器，兩道高效過濾器的距離不宜小于500mm。必要時，可采用高溫空氣滅菌裝置代替第二道高效過濾器。

　　第一道排風高效過濾器的位置不得深入管道或夾墻內部，應緊鄰排風口。過濾器位置與排風口結構應易于對過濾器進行安全更換。排風管道的正壓段不應穿越房間，排風機宜設于室外排風口附近。排風機組必須一用一備。排風量必須進行詳細的設計計算?？偱棚L量應包括圍護結構漏風量、生物安全柜、離心機和真空泵等設備的排風量等。

　　三級和四級生物安全實驗室設計排風高效過濾器的安裝應具備現(xiàn)場檢漏的條件。如果現(xiàn)場不具備檢漏的條件，則應采用經預先檢漏的專用排風高效過濾裝置。排風氣密閥應設在排風高效過濾器和排風機之間。排風機外側的排風管上應安裝保護網和防雨罩。實驗室設計內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源，特別是有害氣體，將其排除非常重要。但與此同時，能源往往會被大量的消耗，而實驗室設計的通風控制系統(tǒng)的要求漸高，從早期CV(定風量)，2-State(雙穩(wěn)態(tài)式)，VAV(變風量)系統(tǒng)，到最新的適應性控制系統(tǒng)——既安全，又要符合節(jié)約能源的需要。總之，實驗室的最新觀念就是將整個實驗室當作是一臺排煙柜，如何有效的控制各種進排氣，達到既安全又經濟的效果是至關重要的。實驗室設計常用排風設備主要有：通風柜、原子吸收罩、萬向排氣罩、吸頂式排氣罩、臺上式排氣罩等。其中通風柜最為常見。

　　通風柜是安全處理有害、有毒氣體或蒸汽的通風設備，作用是用來捕捉、密封和轉移污染物以及有害化學氣體，防止逃逸到實驗室內，這樣通過吸入工作區(qū)域的污染物，使其遠離操作者，來達到吸入接觸的最小化。通風柜內的氣流是通過排風機將實驗室內的空氣吸進通風柜，將通風柜內污染的氣體稀釋并通過排風系統(tǒng)排到戶外后，可以達到低濃度擴散;實驗室設計和建設過程中，規(guī)模最大、影響最廣泛的系統(tǒng)之一。通風系統(tǒng)的完善與否，直接對實驗室環(huán)境、實驗人員的身體健康、實驗設備的運行維護等方面產生重要影響。

　　4、實驗室設計氣流組織

　　生物安全主實驗室設計內各種設備的位置應有利于氣流由“清潔”空間向“污染”空間流動，最大限度減少室內回流與渦流。生物安全實驗室設計內各區(qū)之間的氣流方向應保證由清潔區(qū)流向半污染區(qū)，由半污染區(qū)流向污染區(qū)。生物安全實驗室的清潔區(qū)內宜設一間正壓緩沖室。

　　氣流組織應采用上送下排方式，送風口和排風口布置應使室內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的上方附近不得設送風口。高效過濾器排風口應設在室內被污染風險最高的區(qū)域，單側布置，不得有障礙。高效過濾器排風口下邊沿離地面不宜低于0.1m，且不應高于0.15m;上邊沿高度不宜超過地面之上0.6m。排風口排風速度一般不應大于1m/s。

　　5、實驗室設計電氣和自控系統(tǒng)

　　電氣和自控系統(tǒng)是通風空調系統(tǒng)可靠和節(jié)能運行的保障。自控系統(tǒng)必須保證各個區(qū)域的壓差要求。送風和排風系統(tǒng)必須可靠連鎖，保證壓力梯度的穩(wěn)定。排風機組出現(xiàn)故障時，備用排風機組應能自動投入運行，同時應發(fā)出報警信號，立即進行維修?？照{通風設備應能自動和手動控制，控制和顯示面板應設在清潔區(qū)。同時為了節(jié)能，建議通風空調系統(tǒng)按變風量系統(tǒng)設計，盡可能降低運行費用。

　　實驗室設計的研究對象都是對個人和環(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驗室造成感染的事例時有報道，實驗室設計通風空調系統(tǒng)的質量直接影響到實驗室的安全性。因此，必須對通風空調系統(tǒng)進行周密的設計，采取可靠的措施防止致病微生物對室內和室外環(huán)境的污染，同時保護實驗對象不被污染，保證實驗和生產的順利進行。