生物安全實(shí)驗室通風(fēng)空調系統的設計

根據實(shí)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(shí)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(chēng)的P1、P2、 P3、P4實(shí)驗室。一般以BSL－1～4表示相應的生物安全實(shí)驗室；以ABSL－1～4表示相應的動(dòng)物生物安全實(shí)驗室。由于P1和P2對通風(fēng)空調系統沒(méi)有很特別的要求，本文主要探討P3、P4實(shí)驗室對通風(fēng)空調系統的設計要求。

1　 空調系統形式

　　生物安全實(shí)驗室空調凈化系統的劃分應根據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，應采取有效措施避免污染和交叉污染?？照{凈化系統的劃分應有利于自動(dòng)控制系統的設置和節能運行。二級生物安全實(shí)驗室可以采用帶循環(huán)風(fēng)的空調系統。如果涉及化學(xué)溶媒、感染性材料操作和動(dòng)物實(shí)驗，則應采用全排風(fēng)系統。三級和四級生物安全實(shí)驗室應采用風(fēng)系統,且送、排風(fēng)總管應安裝氣密閥門(mén)。污染區和半污染區內不得安裝普通的風(fēng)機盤(pán)管機組或房間空調器。動(dòng)物生物安全實(shí)驗室應同時(shí)滿(mǎn)足GB14925《實(shí)驗動(dòng)物環(huán)境與設施》的有關(guān)要求。

表1 送排風(fēng)方案比較
方案abc
特點(diǎn)生物安全柜從室內進(jìn)風(fēng)，生物安全柜的排風(fēng)管道連接于房間的排風(fēng)總管各生物安全柜都有各自的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)，和房間的送排風(fēng)系統分開(kāi)生物安全柜從室內進(jìn)風(fēng)，而排風(fēng)側各自獨立
優(yōu)點(diǎn)1.生物安全柜內壓一定低于房間內壓。
2.室內換氣量一定。
3.排風(fēng)機選擇比別的方案容易。
4.室內安全性也高。
5.費用比較便宜。
1.室內壓力控制簡(jiǎn)單。
2.運行不復雜。
3.室內安全性高。由于各排風(fēng)機獨立運行，所以可靠性高。
缺點(diǎn)對方間排風(fēng)機的依賴(lài)性高1.生物安全柜排風(fēng)機出故障時(shí)，生物安全柜內壓和室內壓相同，或都是正壓，這是危險的。
2.生物安全柜排風(fēng)機選擇難一些。
3.費用高。1.生物安全柜排風(fēng)機停止時(shí)，其內壓將高于室內壓。
2.由于房間排風(fēng)機的風(fēng)量變化大，所以排風(fēng)機的選擇困難。
3.運行及控制復雜。

　　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方式的較多，特別是在一個(gè)房間里有兩列生物安全柜時(shí)，用a方式較好，而且即使生物安全柜系統自身的排風(fēng)機發(fā)生故障，房間的排風(fēng)機也可以幫助生物安全柜排風(fēng)，防止污染房間。

2　送風(fēng)系統

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

　　為了達到實(shí)驗室內要求的潔凈度，三級和四級生物安全實(shí)驗室的送風(fēng)末端應采用過(guò)濾器。

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

3　排風(fēng)系統

　　三級和四級生物安全實(shí)驗室的排風(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(shí)驗室必須設置室內排風(fēng)口，不得只用安全柜或其他負壓隔離裝置作為房間排風(fēng)口。操作過(guò)程中可能產(chǎn)生污染的設備必須設置局部負壓排風(fēng)裝置，并帶空氣過(guò)濾器。

　　生物安全柜與排風(fēng)系統的連接方式應按表2執行。對于III級生物安全柜，其沒(méi)有工作面風(fēng)速的要求。但為了保證試驗人員的安全，當操作手套發(fā)生脫落或出現破損后，通過(guò)手套連接口的風(fēng)速不應小于0.7m/s。正常工作時(shí)III級生物安全柜內的負壓不應小于120Pa。

表2　生物安全柜與排風(fēng)系統的連接方式
生物安全柜
工作口平均進(jìn)風(fēng)速度（m/s）循環(huán)風(fēng)比例
（%）排風(fēng)比例
（%）連接方式
I級0.380100密閉連接
II級A10.38～0.507030可排到房間或設置局部排風(fēng)罩
A20.507030設置局部排風(fēng)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(shí)驗室的排風(fēng)必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾后排放，過(guò)濾器的效率不低于B類(lèi)。排風(fēng)過(guò)濾器應設在室內排風(fēng)口處。四級生物安全實(shí)驗室除在室內排風(fēng)口處設*道過(guò)濾器外，還必須在其后串聯(lián)第二道過(guò)濾器，兩道過(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第二道過(guò)濾器。

　　*道排風(fēng)過(guò)濾器的位置不得深入管道或夾墻內部，應緊鄰排風(fēng)口。過(guò)濾器位置與排風(fēng)口結構應易于對過(guò)濾器進(jìn)行安全更換。排風(fēng)管道的正壓段不應穿越房間，排風(fēng)機宜設于室外排風(fēng)口附近。排風(fēng)機組必須一用一備。排風(fēng)量必須進(jìn)行詳細的設計計算?？偱棚L(fēng)量應包括圍護結構漏風(fēng)量、生物安全柜、離心機和真空泵等設備的排風(fēng)量等。
三級和四級生物安全實(shí)驗室排風(fēng)過(guò)濾器的安裝應具備現場(chǎng)檢漏的條件。如果現場(chǎng)不具備檢漏的條件，則應采用經(jīng)預先檢漏的排風(fēng)過(guò)濾裝置。排風(fēng)氣密閥應設在排風(fēng)過(guò)濾器和排風(fēng)機之間。排風(fēng)機外側的排風(fēng)管上應安裝保護網(wǎng)和防雨罩。

4　氣流組織

　　生物安全主實(shí)驗室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(dòng)，大限度減少室內回流與渦流。生物安全實(shí)驗室內各區之間的氣流方向應保證由清潔區流向半污染區，由半污染區流向污染區。生物安全實(shí)驗室的清潔區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(fēng)口和排風(fēng)口布置應使室內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(diǎn)的上方附近不得設送風(fēng)口。過(guò)濾器排風(fēng)口應設在室內被污染風(fēng)險高的區域，單側布置，不得有障礙。過(guò)濾器排風(fēng)口下邊沿離地面不宜低于0.1m，且不應高于0.15m；上邊沿高度不宜過(guò)地面之上0.6m。排風(fēng)口排風(fēng)速度不宜大于1m/s。

5　電氣和自控系統

　　電氣和自控系統是通風(fēng)空調系統可靠和節能運行的保障。自控系統必須保證各個(gè)區域的壓差要求。送風(fēng)和排風(fēng)系統必須可靠連鎖，保證壓力梯度的穩定。備用排風(fēng)機組應能自動(dòng)投入運行，同時(shí)應發(fā)出報警信號，立即進(jìn)行維修?？照{通風(fēng)設備應能自動(dòng)和手動(dòng)控制，控制和顯示面板應設在清潔區。同時(shí)為了節能，建議通風(fēng)空調系統按變風(fēng)量系統設計，盡可能降低運行費用。

6　工程實(shí)例

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

7 結束語(yǔ)

　　P3、P4實(shí)驗室的對象都是對個(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)驗室造成感染的事例時(shí)有報道，通風(fēng)空調系統的質(zhì)量直接影響到實(shí)驗室的安全性。因此，必須對通風(fēng)空調系統進(jìn)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(shí)保護實(shí)驗對象不被污染，保證實(shí)驗和生產(chǎn)的順利進(jìn)行。