P3實驗室空調設計探討

1、設（shè）計中的考慮
P3實驗室內工作人員身穿防護服，透（tòu）氣性（xìng）較差。要（yào）求（qiú）室內溫度低（dī）一些，而相對濕度不能過高，過高容易產生“菌塵”。因（yīn）此將設計參數定為溫度22℃~24℃，濕度50%~60%。根據P3實驗（yàn）室工作（zuò）的特殊性，有時需要24h工作，如冷熱源接大樓（lóu）中央空調顯然不（bú）合理，因此采用單獨風冷熱（rè）泵機組。夏天進出水溫為7/12℃，冬天進出水（shuǐ）（有大樓熱水備用）水溫為（wéi）45℃/55℃。由於P3實驗室為全新風潔（jié）淨空調係統，冷熱負荷比較（jiào）大，設計要求雙壓縮機、雙風機（jī）、智（zhì）能化除霜以及遠程控製和（hé）報警功能。
工程一般按“三區（qū）一通道”形式布置（zhì），優點是可以減少汙染源擴散（sàn）空間，缺點是人、物雙向（xiàng）進出，會造成交叉汙染。根據工藝流程將P3實驗（yàn）室劃分為汙染（rǎn）區、半汙染區（qū）、清潔區。各區（qū）之間設置緩（huǎn）衝間給予隔離（lí），確保各區安全、可靠。
生物安全隔離實驗室人員流動路（lù）線：
（1）進入路線：一次更衣→正壓閘間→二次更衣→負（fù）壓閘間→內走廊→緩衝→實驗室。
（2）離（lí）開（kāi）路線：內走廊→負（fù）壓（yā）閘間→風淋→負（fù）壓閘（zhá）間→淋（lín）浴→正壓閘（zhá）間→一次更衣（yī）→清潔區走廊。
生物安全隔（gé）離實驗室物料汙物流程：內走廊→汙物閘間滅活→洗（xǐ）滌消毒間。
合理的壓力梯度（dù）是關係到P3實驗室的正常運轉和工況穩定以及實驗人員（yuán）的（de）舒（shū）適性，負壓越（yuè）大，對圍護結構氣密（mì）性要求越高，初投資和運行費用增加，反之負壓越小，對實驗室安全帶來隱患。有（yǒu）序的壓力梯度、合（hé）理的壓差值是有效控製汙（wū）染（rǎn）的前提。因此整個P3實（shí）驗室壓力梯度需要綜合平衡，通過設定不同區域的壓力梯度（dù），從設計上保證氣流由（yóu）外向內流（liú）動，生物安全隔（gé）離（lí）實（shí）驗室為低（dī）處。
根據工序要（yào）求高危實驗室采（cǎi）用（yòng）萬級（7級）淨化，為保證實驗室的安全以及潔（jié）淨級別，還應采用合理的（de）換氣次（cì）數。室內空氣采用臭氧消毒，臭氧發生器放在洗滌（dí）消毒間（jiān）。新風經過初中效、送風機段（duàn）、均流（liú）段、蒸發段、加熱（rè）加濕、中效（xiào）等功能（néng）段位處理後送入房間的風口，其中7級（jí）房間采（cǎi）用豎向防泄漏過濾正壓密封（fēng）排風口下排風，所有排風經（jīng）過過濾器處理後從屋頂（dǐng）排出，排風出口裝風帽，風帽高（gāo）出屋麵2.0m。
2、設計中的困難（nán）、應對及細部缺陷
2.1安全與氣流組織
空調係統劃分應根據實驗對象危害程度、平麵布置等情況進行劃分，應采取有效措施（shī），避免交叉汙染。在（zài）條件允（yǔn）許（xǔ）的情況下，宜將汙染區、半汙染區、清潔區空調係統分開（kāi）設置，有利於（yú）空（kōng）調係統（tǒng）控製和節能運行。P3實驗室有生物危險性，需（xū）保證負壓防止微生物汙染的外溢，不僅要求除菌，更要進行隔離處理。高（gāo）危生物隔離實驗室配備了生物安全櫃，它不適（shì）用循環風，為全排型。其排風由兩部分組成：一部分是（shì）安全櫃內部通過操（cāo）作區的層流送風，使製品在百級環（huán）境下操作，這部分風量（liàng）約（yuē）占總排風的60%；另一部分是通過操作窗口從外部吸入，是操作過程的氣流（liú）（特別是氣溶膠）保持在櫃內不（bú）向外漂溢，並保證操作窗口正常開啟時吸入風（fēng）速控製在0.5m/s的安全範圍內，且不出現擾動氣流，這部分風量占（zhàn）40%。生物安全實驗室排風過濾器的安（ān）裝應具備現場檢漏的條件，如（rú）果不具備，應采用經預先檢漏的排風（fēng）過（guò）濾（lǜ）裝（zhuāng）置，即采用豎向防泄漏過濾型密封排風口（HEPA）。
根據（jù）衛生部通用準則、WHO安（ān）全手冊、通風要求，P3不（bú）僅有常規的紫外線燈和熏蒸消毒，還要靠空氣潔淨技術或一些滅菌設備，更是綜合（hé）了土建（jiàn）、暖通、給排水、電氣、工（gōng）藝等多（duō）專業、多種技術的硬件，以及實驗室操作規程等軟件措施而形（xíng）成的綜合安全保障體係，集中體現了生物安全實驗室與眾不同（tóng）的特點。安全措施中，主要的還是一級屏障和二級屏障（zhàng）。一級屏障為生物安全櫃和實驗服，二級屏（píng）障主要（yào）為實驗室氣流控製及滅菌設施。WS233規（guī）定P3實驗室淨化級別為7~8級（jí），送排風都必須HEPA處理，且HEPA必須安裝（zhuāng）在實驗室的圍護結（jié）構上，以避免（miǎn）汙染風（fēng）管。P3實（shí）驗室區域（yù）的排風係統要求有500寬度的夾道，但更衣（yī）、緩（huǎn）衝等房間麵積本來（lái）就緊張，實（shí）施起來難度較大。實際上（shàng），實（shí）驗室的HEPA承擔了阻斷（duàn）空氣中的病（bìng）原微生物通過氣流途徑傳播出去的任務，其本身是很（hěn）可能受到汙染的，因此對HEPA的更（gèng）換也就不像普通潔淨室那麽簡單。有兩種辦法解決（jué）這（zhè）一問題：一是（shì）更換前將（jiāng）HEPA進行就地消毒，這要（yào）求在設計時采取適當措施，能（néng）將其就地隔離並消毒；二是采用與生物汙染的過濾器箱（xiāng），其特殊的氣密袋（dài）結構能在汙染過濾器*不接觸外（wài）界的情況下進行更換（huàn），然後將其焚燒（shāo）或（huò）消毒（dú）處（chù）理。
2.2過濾與風量（liàng）調節
淨化空調係統設置粗、中、高三級空氣過濾。級是粗效，它對粒徑大於（yú）5μm大氣塵的計數效率（lǜ）不低於50%，設置在空調機組的入口處；第二級是中（zhōng）效過濾器，他對於粒徑大於1μm大氣塵的計數效率不低（dī）於70%，設置在空調機組出口處；第三級是（shì）過濾器（qì），它對粒徑大於0.3μm大氣塵的計數效率不低於99.99%，設置在係統末端的送風口內。過濾風口前安裝一個（gè）定風量調節閥（fá），主要是因為過濾器（qì）初阻力較小，後（hòu）因塵粒（lì）積聚引起的阻力增加較（jiào）大，進而導致送風量減小，不穩定的風量會使室內壓力不易控製，大程度的恒定室（shì）內壓力。室（shì）內壓（yā）力可（kě）由文丘裏定風量閥、文丘裏變風量閥保（bǎo）證，7級房間下排（pái）風口采用豎向防泄（xiè）漏過濾型密（mì）封排風口。
2.3負壓差的控製
生物安全櫃安裝後（hòu）要進行調試以達（dá）到規定的指標，其中各運行（háng）狀態的風（fēng）量調整與空調密切相關，它會導致房間（jiān）的排風波動（dòng），嚴重影響著房間的負壓值，房間小而（ér）風量變化大給設計帶來很大難度。排風（fēng）與生物安（ān）全（quán）櫃互鎖，房間不（bú）許有瞬時正壓的出現，排風與送風互鎖，反應要靈敏，在（zài）1s內保證消除房間的正壓。這裏運用文丘裏閥可以滿足P3實驗室（shì）的變風量（liàng）控製要求又節能，還解決了排風口的設（shè）置困難。
在高危生物安全隔離實驗（yàn）室（shì）內的生物安全櫃和房間共用一個排風係統，當安全櫃停止使用時，通過定風量調節閥來恒定房間送風量，電動密閉調節閥關閉，通（tōng）過雙位（wèi）定風量調節（jiē）閥來恒定房（fáng）間的排風量，保（bǎo）證負壓風量和負壓差。當安全櫃工作時，通過定風量調節閥來恒定房間送風量，電動密閉調節（jiē）閥開啟，通過定（dìng）風量調節閥來恒定安全櫃的排風量，通過雙位（wèi）定風量調節（jiē）閥來恒定房間排風（fēng）量和負壓風（fēng）量、負壓差。電動密閉閥性能*，滲漏率必須小於0.05%，這樣可（kě）以防止安全櫃停止時櫃內的殘留氣體經過閥門和排風口倒流到室（shì）內。
2.4電氣聯（lián）鎖與自控（kòng）
（a）排風與（yǔ）送風互鎖，保證壓力梯度（dù）的穩定，排風先於送風開（kāi）啟，後於送（sòng）風關閉，排風機組出現故障時，備用排風機應能自動投入運行，同時發出報警信號，立即進行維修（xiū）。
（b）空調通風設備應能自動和手動控製，控製和顯示麵板應設在清潔區。通過設置在房間內的壓差傳感器將壓差值傳送（sòng）至自控係統中的控製器，由控製器（qì）發出信號給風機變頻器，改變風（fēng）量適應負壓的（de）控製。
（c）夏季需要除濕時，通過調節冷水閥進行露點除濕，控製房間（jiān）濕度（dù），並調節熱水閥控製房（fáng）間（jiān）溫度；冬季通過調節熱水閥控製（zhì）房間溫度，並通過調節電加濕器熱濕控製（zhì）房間濕度。對於冬季（jì）工況，蒸發器後溫度低於5℃時，防凍開關動作，打開熱水調節閥（fá），保護（hù）盤管不被凍裂。電（diàn）加濕器、電加熱器設無水斷電、超溫斷電保護以及良好的接地措施。
（d）其他監（jiān）控：機組過濾器設壓差報（bào）警；風機運行狀態監測；手動及自動狀態監測；故障報（bào）警、運行時間和啟停次（cì）數（shù）記錄；並對風機進行啟停控製。
2.5節能方麵的考慮
P3實驗室必須是全新風空調係統，不允許回風。全新風空調係統投資大、能耗高。與我國現行節能標準有矛盾，但P3實驗室建築麵（miàn）積較小，空（kōng）調工作時間為間斷性，為確保使用的安全性，采用直流式空調係（xì）統是必要的。通過圍護結構的嚴密（mì）性來降低送風量，而對（duì）圍護結構進行保溫減少冷熱負荷損失（shī），大（dà）限度減少P3實驗室運行費用，使它能安全、經濟、合理地運行。