疾控中心BSL-2实验室设计成功

BSL-2生物安全实验室是疾控中心建筑中使用最多的一类实验室，它在医院建筑的检验科室中也比较常见。普通常压型的BSL-2生物安全实验室工艺要求较为简单，其空调系统设计与常规办公室的空调系统设计基本一致，无特殊要求，因此此处不再介绍。此外，某些单位在建设BSL-2生物安全实验室时希望进一步保持室内空气清洁从而保证实验质量和人员职业卫生安全，要求将部分BSL-2生物安全实验室建设成洁净实验室，不过此类实验室通常情况下净化级别不高，一般为ISO 7或ISO 8。由于前面的算例已介绍了洁净实验室的设计，因此本例主要针对适用面更为广泛的负压型BSL-2生物安全实验室进行详细介绍。对于负压型BSL-2生物安全实验室，针对核心实验区使用的不同的生物安全柜类型(A2内循环型、B2全排型)，做法上也略有差异，下面将分别介绍。

如图9-12所示，负压型BSL-2生物安全实验室主要由准备间、缓冲室及核心实验区构成。本例中的实验室，准备间面积为35m2，缓冲室面积为2m2，核心实验区面积为12m2。准备间内设置冰箱、高压灭菌器、培养箱、离心机等设备，核心实验室区配置有二级生物安全柜。按照规范要求，BSL-2生物安全实验室的温度为18~27℃，相对湿度为30%~70%。本例中的实验室，夏季温度按26℃计算，夏季相对湿度按60%计算，冬季温度按20℃计算，冬季相对湿度按40%计算。另外，根据压力梯度控制要求，核心实验室气压为-20Pa，缓冲室气压为-10Pa，准备间气压为0Pa，以利于形成由清洁区至污染区的单向流。

图9-12　BSL-2生物安全实验室平面

1.空调负荷

BSL-2生物安全实验室的热湿负荷主要包括围护结构的冷热负荷、人员的热湿负荷、新风的热湿负荷以及室的内照明设备的冷热负荷。负压型BSL-2型生物安全实验室的内装饰一般采用彩钢板外包，其围护结构负荷的计算与洁净实验室一致。准备区设备较多，设备负荷按不小于80W/m2进行计算。其他负荷计算与常规办公室基本一致。人员密度按0.2人/m2计算，人均新风量不小于30m3/h，全排风生安柜按1800m3/h计算排风量，新风补风量也按1800m3/h计算，实验室新风负荷相应增加。此外，生物安全实验室还应考虑一定的再热负荷和加湿负荷。

经计算，带内循环生安柜的BSL-2生物安全实验室，夏季冷负荷指标为189W/m2，冬季冷负荷指标为83W/m2。带全排风生安柜的BSL-2生物安全实验室，夏季冷负荷指标为382W/m2，冬季冷负荷指标为341W/m2。

2.风量计算

本例中的实验室按全空气空调系统进行设计，其实验区送风量的计算除考虑热湿负荷因素外，根据使用方要求并结合国内外同类生物安全实验室的做法，最终确定按不小于12次/h换气次数计算送风量(房间净高按3m计算)。根据房间级压力梯度值(10Pa)，采用缝隙法计算实验室的余风量，即排(回)风量与送风量之差为150m3/h。各房间送风量、排风量如表9-3所示(已考虑漏风量)。

表9-3　各房间送风量及排风量

根据上述计算，对于#1013实验室，空调总送风量为2700m3/h，最小新风量为450m3/h，总排风量为3100m3/h，对于一般回风工况，其中2250m3/h为回风量，850m3/h为排风量;对于#1010实验室，还需增加一个生安柜排风1800m3/h与生安柜补风1800m3/h。

3.系统控制原理

对于生物安全实验室暖通空调系统，除满足一般使用工况外，还需考虑消毒工况(即全回风工况)、事故通风工况(全新风工况)等多种工况的运行。根据上述要求，带内循环生安柜的BSL-2生物安全实验室暖通空调系统原理如下。

(1)监测

房间内设置温度、湿度、压力传感器。监测空调机组送、排风的空气温度、湿度计压力参数;监测所有空调通风系统送、排风设备的运行状态;空气过滤器均设有超压报警装置(粗效空气过滤器压差大于100Pa时报警，中效空气过滤器压差大于160Pa时报警)。

(2)温、湿度控制

空调机组采用两管制，机组内设立独立盘管，冷源为7~12℃的冷水，室内湿度采用串级控制模式，即以排风相对湿度传感器实测值重置表冷器下游空气的露点温度设定值，控制调节表冷器的电动两通调节阀，实现对露点温度的控制。根据排风温度的实测值调节空调机组内的电再热，对室内温度进行控制。

(3)工况转换

在一般工况下，阀门MA/MB的设定值保持不变，阀门MC/MD以相邻房间压差自动调节开度;在全新风工况下，阀门MA全开，阀门MB全关，阀门MC/MD以相邻房间压差自动调节开度;在全回风工况下，阀门MB全开，阀门MA全关，阀门MC/MD以相邻房间压差自动调节开度。

(4)压力控制(www.xing528.com)

送风管道设置定风量阀，保证各功能分区送风量恒定不变，排风管设置变风量阀，根据各房间及上级区域的压差调节排风量，保证房间的压力梯度。送风机及排风机设置变频器，根据总送风管、排风管的压力传感器控制空调送风机、排风机的频率，满足风量调节要求。

(5)连锁控制

空调系统的送风机与排风机连锁，排风机先启后停，生安柜的排风最先开启，最后停机。

(6)电加热

电加热要求无风断电、超温断电保护装置，电加热器的金属风管要有接地设施。

带内循环生安柜的BSL-2生物安全实验室控制原理见图9-13。

图9-13　BSL-2实验室(带内循环柜)系统控制原理

对于带全排生安柜的BSL-2生物安全实验室，各实验室室内环境控制与上述要求一致，只需针对全排风生安柜再设置一台专用排风机组和一台专用补风机组，形成“两送”对“两排”的关系，送、排风关系清晰，控制简单。但是，需要注意送风机组务必和排风机组有明显时滞的先后启停的连锁关系，不然突然送入大量新风，容易造成核心实验区出现压差逆转。

为避免出现压差逆转，同时节约一台空调机组，通常将实验室空调送风系统与生安柜补风系统合并，形成“一送”对“两排”的关系。生安柜排风系统上新增全室排风口，风量与生安柜排风量一致，且保持恒定，两者形成互锁关系，当生安柜不开启时，全室排风口开启，当生安柜开启时，全室排风口关闭，使房间送风量保持不变。为了维持核心实验区与相邻房间的压力梯度，需另设室内排风口或余压阀，具体如图9-14所示。

图9-14　BSL-2实验室(带全排柜)系统控制原理

4.平面布置

空调系统应设置“初效+中效”两级过滤，中效空气过滤器宜设置在空气处理机组的正压段。空调系统采用上送下回的气流组织方式，送风口均匀布置且远离生安柜，送风系统的平面布置如图9-15所示。

图9-15　BSL-2生物安全实验室送风平面

下排风口一般距地不低于0.1m，排风口风速不宜过大，一般控制在1m/s左右。排风系统平面布置如图9-16所示。

图9-16　BSL-2生物安全实验室排风平面

需要注意的是，全排型生物安全柜的局部阻力较大，一般在600~800Pa，而且排风机侧需设置高效空气过滤器。高效空气过滤器初阻力为250Pa，终阻力约500Pa，再加上排风管系统的沿程阻力、局部阻力、微穿孔消声器阻力等，全排型生物安全柜的排风风机压力一般1500Pa以上(考虑终阻力)。本例中的排风机全压最终按1800Pa考虑。