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暖通空调系统设计:疾病预防控制中心经验分享

时间:2023-09-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:图2-15BSL-3实验室压力梯度示意2.空调系统设计为了避免交叉污染,清洁区空调系统宜单独设置,和污染区、半污染区空调系统分开,以利于空调系统控制和节能运行。BSL-3生物安全实验室洁净空调系统采用全新风系统。气流组织上送下排时,高效过滤器排风口下边沿离地面不宜低于0.1m,且不宜高于0.15m;上边沿高度不宜超过地面之上0.6m。

暖通空调系统设计:疾病预防控制中心经验分享

1.室内设计参数确定

BSL-3生物安全实验室室内设计参数在2.4节已详细列表。考虑到实验室内工作人员身穿防护服,透气性较差,室内设计温度宜取得低一些,而相对湿度不能过高,过高容易产生“菌尘”。因此,一般室内设计温度定在22~24℃,湿度定在50%~60%。

BSL-3生物实验室对室内洁净度要求不是很高,一般主实验室和内准备室为万级,其余可为十万级。普通万级环境送风换气次数可按每小时15次换气次数计算,十万级按每小时12次换气次数计算。但BSL-3实验室相对体积较小,而且生物安全柜排风量较大,为保证BSL-3主实验室压力稳定,一般按每小时30~36次换气次数计算,增大送风量,当排风柜工作时,可减少对BSL-3主实验室空气的扰动。

BSL-3生物安全实验室是负压实验室,对负压要求严格,各区负压差值取-10~-15Pa为宜,图2-15所示是实验室内各房间压力梯度值。

图2-15 BSL-3实验室压力梯度示意

2.空调系统设计

为了避免交叉污染,清洁区空调系统宜单独设置,和污染区、半污染区空调系统分开,以利于空调系统控制和节能运行。

BSL-3生物安全实验室洁净空调系统采用全新风系统。室外新风经初、中效过滤器过滤后,经定风量阀送至实验室及辅助房间。高效过滤器应设置在系统末端,空气经高效过滤器过滤后送入房间。

核心实验区新风机组一般采用双风机配置。

排风系统是BSL-3生物安全实验室设计成败的关键。任何时候都必须极尽可能地维持实验房间的负压,维持生物安全柜相对实验房间的负压。为做到这一点,实验室房间排风和生物安全柜排风一般合并成一套排风系统,生物安全柜排风定风量,房间排风变风量,如图2-16所示。如果将生物安全柜排风和房间排风分成两套系统,不仅要增加两套备用排风机,而且控制系统复杂,对压力的控制反而不可靠。

图2-16 生物安全柜排风等量切换示意(www.xing528.com)

为了防止生物安全柜门启闭造成房间压力波动变化,中国建筑科学研究院曹国庆等人在《生物安全实验室设计与建设》一书中提出了生物安全柜排风等量切换模式,即无论Ⅱ级B2型生物安全柜柜门是否开启,与其相关联的排风量(与房间排风口切换)恒定,可以很好地保持室内压力稳定。

实验室及辅助房间均采用下排风,考虑到生物安全防护的需要,安装高效过滤器的排风口应有对高效过滤器进行检测和安全更换的空间,并且要求可以在原位进行消毒和检漏。管道上安装的高效过滤器需采用袋进袋出(BIBO)高效过滤器。BSL-3实验室安装一级高效过滤器,有特殊要求时设两级高效过滤器。一级高效过滤器首选风口式排风高效过滤器。

为保证实验室负压,排风机采用双风机配置,实行无缝切换。

为保证系统安全运行,在系统开、关机的过程中,除通过计算机软件程序保证送、排风系统的启停顺序,还必须在送、排风机启停回路中增加连锁功能,确保排风机先于送风机开启,后于送风机关闭。实验室风量控制由设置在送、排风管道上的定(变)风量阀完成,而主实验室内风量控制由送、排风管上的文丘里阀控制,房间压力通过文丘里阀来保证。

3.气流组织设计

BSL-3实验室内气流组织一般采用上送下排方式。国家标准《生物安全实验室建筑技术规范》(GB 50346—2011)规定:

在生物安全柜操作面或其他有气溶胶产生地点的上方附近不应设送风口。

高效过滤器排风口应设在室内被污染风险最高的区域,不应有障碍

气流组织上送下排时,高效过滤器排风口下边沿离地面不宜低于0.1m,且不宜高于0.15m;上边沿高度不宜超过地面之上0.6m。排风口排风速度不宜大于1m/s。

BSL-3实验室气流控制模式一般有以下三种模式:定送变排、变送定排、变送变排。梁磊等(2018)介绍了国内22个BSL-3实验室共计79台Ⅱ级B2型生物安全柜的气流控制模式,发现50%以上的项目采用了定送变排模式。定送便于保证室内换气次数和洁净度,变排可保证室内负压。浙江省疾控中心的BSL-3实验室采用的也是定送变排模式。如图2-17所示,送风支管和生物安全柜排风支管上设置定风量文丘里阀,房间排风支管上设置变风量文丘里阀,采用压力控制法调节房间排风支管上变风量文丘里阀的风量,保证室内压力稳定。一般BSL-3实验室半污染区与核心污染区和清洁区各采用一套系统,两套系统独立运行。

图2-17 BSL-3生物安全实验室核心区控制原理

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