生物安全實驗室通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)實驗室所處理對象的生物危險程度和采取的防護措施，生物安全實驗室分為四級，其中對生物安全隔離的要求低，四級高，即俗稱的P1、P2、 P3、P4實驗室。一般以BSL－1～4表示相應(yīng)的生物安全實驗室；以ABSL－1～4表示相應(yīng)的動物生物安全實驗室。由于P1和P2對通風空調(diào)系統(tǒng)沒有很特別的要求，本文主要探討P3、P4實驗室對通風空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要求。

1　 空調(diào)系統(tǒng)形式

　　生物安全實驗室空調(diào)凈化系統(tǒng)的劃分應(yīng)根據(jù)操作對象的危害程度、平面布置等情況經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定，應(yīng)采取有效措施避免污染和交叉污染?？照{(diào)凈化系統(tǒng)的劃分應(yīng)有利于自動控制系統(tǒng)的設(shè)置和節(jié)能運行。二級生物安全實驗室可以采用帶循環(huán)風的空調(diào)系統(tǒng)。如果涉及化學(xué)溶媒、感染性材料操作和動物實驗，則應(yīng)采用全排風系統(tǒng)。三級和四級生物安全實驗室應(yīng)采用風系統(tǒng),且送、排風總管應(yīng)安裝氣密閥門。污染區(qū)和半污染區(qū)內(nèi)不得安裝普通的風機盤管機組或房間空調(diào)器。動物生物安全實驗室應(yīng)同時滿足GB14925《實驗動物環(huán)境與設(shè)施》的有關(guān)要求。

表1 送排風方案比較
方案abc
特點生物安全柜從室內(nèi)進風，生物安全柜的排風管道連接于房間的排風總管各生物安全柜都有各自的進風和排風，和房間的送排風系統(tǒng)分開生物安全柜從室內(nèi)進風，而排風側(cè)各自獨立
優(yōu)點1.生物安全柜內(nèi)壓一定低于房間內(nèi)壓。
2.室內(nèi)換氣量一定。
3.排風機選擇比別的方案容易。
4.室內(nèi)安全性也高。
5.費用比較便宜。
1.室內(nèi)壓力控制簡單。
2.運行不復(fù)雜。
3.室內(nèi)安全性高。由于各排風機獨立運行，所以可靠性高。
缺點對方間排風機的依賴性高1.生物安全柜排風機出故障時，生物安全柜內(nèi)壓和室內(nèi)壓相同，或都是正壓，這是危險的。
2.生物安全柜排風機選擇難一些。
3.費用高。1.生物安全柜排風機停止時，其內(nèi)壓將高于室內(nèi)壓。
2.由于房間排風機的風量變化大，所以排風機的選擇困難。
3.運行及控制復(fù)雜。

　　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方式的較多，特別是在一個房間里有兩列生物安全柜時，用a方式較好，而且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　送風系統(tǒng)

　　空氣凈化系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置粗、中、高三級空氣過濾。*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(diào)系統(tǒng)，粗效過濾器宜設(shè)置在新風口或緊靠新風口處。風系統(tǒng)的粗效過濾器可設(shè)在空調(diào)箱內(nèi)。第二級是中效過濾器，宜設(shè)置在空氣處理機組的正壓段。第三級是過濾器，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)。對于風系統(tǒng)，宜在表冷器前設(shè)置一道保護用的中效過濾器。

　　為了達到實驗室內(nèi)要求的潔凈度，三級和四級生物安全實驗室的送風末端應(yīng)采用過濾器。

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

3　排風系統(tǒng)

　　三級和四級生物安全實驗室的排風必須與送風聯(lián)鎖，排風先于送風開啟，后于送風關(guān)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(yīng)能保證生物安全柜內(nèi)相對于其所在房間為負壓。生物安全實驗室必須設(shè)置室內(nèi)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(chǎn)生污染的設(shè)備必須設(shè)置局部負壓排風裝置，并帶空氣過濾器。

　　生物安全柜與排風系統(tǒng)的連接方式應(yīng)按表2執(zhí)行。對于III級生物安全柜，其沒有工作面風速的要求。但為了保證試驗人員的安全，當操作手套發(fā)生脫落或出現(xiàn)破損后，通過手套連接口的風速不應(yīng)小于0.7m/s。正常工作時III級生物安全柜內(nèi)的負壓不應(yīng)小于120Pa。

表2　生物安全柜與排風系統(tǒng)的連接方式
生物安全柜
工作口平均進風速度（m/s）循環(huán)風比例
（%）排風比例
（%）連接方式
I級0.380100密閉連接
II級A10.38～0.507030可排到房間或設(shè)置局部排風罩
A20.507030設(shè)置局部排風罩或密閉連接
B10.503070密閉連接
B20.500100密閉連接
III級不適用0100密閉連接

　　三級和四級生物安全實驗室的排風必須經(jīng)過過濾器過濾后排放，過濾器的效率不低于B類。排風過濾器應(yīng)設(shè)在室內(nèi)排風口處。四級生物安全實驗室除在室內(nèi)排風口處設(shè)*道過濾器外，還必須在其后串聯(lián)第二道過濾器，兩道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第二道過濾器。

　　*道排風過濾器的位置不得深入管道或夾墻內(nèi)部，應(yīng)緊鄰排風口。過濾器位置與排風口結(jié)構(gòu)應(yīng)易于對過濾器進行安全更換。排風管道的正壓段不應(yīng)穿越房間，排風機宜設(shè)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(shè)計計算?？偱棚L量應(yīng)包括圍護結(jié)構(gòu)漏風量、生物安全柜、離心機和真空泵等設(shè)備的排風量等。
三級和四級生物安全實驗室排風過濾器的安裝應(yīng)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(yīng)采用經(jīng)預(yù)先檢漏的排風過濾裝置。排風氣密閥應(yīng)設(shè)在排風過濾器和排風機之間。排風機外側(cè)的排風管上應(yīng)安裝保護網(wǎng)和防雨罩。

4　氣流組織

　　生物安全主實驗室內(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，大限度減少室內(nèi)回流與渦流。生物安全實驗室內(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)。生物安全實驗室的清潔區(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，送風口和排風口布置應(yīng)使室內(nèi)氣流停滯的空間降低到小程度。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(shè)送風口。過濾器排風口應(yīng)設(shè)在室內(nèi)被污染風險高的區(qū)域，單側(cè)布置，不得有障礙。過濾器排風口下邊沿離地面不宜低于0.1m，且不應(yīng)高于0.15m；上邊沿高度不宜過地面之上0.6m。排風口排風速度不宜大于1m/s。

5　電氣和自控系統(tǒng)

　　電氣和自控系統(tǒng)是通風空調(diào)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。備用排風機組應(yīng)能自動投入運行，同時應(yīng)發(fā)出報警信號，立即進行維修?？照{(diào)通風設(shè)備應(yīng)能自動和手動控制，控制和顯示面板應(yīng)設(shè)在清潔區(qū)。同時為了節(jié)能，建議通風空調(diào)系統(tǒng)按變風量系統(tǒng)設(shè)計，盡可能降低運行費用。

6　工程實例

　　圖2和圖3是我院承接的中國疾病預(yù)防控制中心（CDC）新建1期工程的典型P3實驗室設(shè)計方案，供設(shè)計人員參考。

7 結(jié)束語

　　P3、P4實驗室的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，通風空調(diào)系統(tǒng)的質(zhì)量直接影響到實驗室的安全性。因此，必須對通風空調(diào)系統(tǒng)進行周密的設(shè)計，采取可靠的措施防止致病微生物對室內(nèi)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(chǎn)的順利進行。