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某P3生物安全实验室设计--辽净净化工程

2019-04-16

一 、概述

上海某P3生物实验室座落于上海某郊区实验大楼内,大楼为单独实验楼。地上二层,地下一层,建筑层高4.5m,建筑面积802m2.。P3实验室上层为管道设备层,下层为污水处理。根据使用要求,P3实验室将进行高致性病毒原微生物的检测以及未知毒性的原微生物实验,如禽流感,口蹄疫,狂犬病等。     根据有关统计资料表明,P3实验室事故感染率30%是由气溶胶扩散引起的,而气溶胶的易生性,易散性,而且不易被人察觉,因此在P3生物实验室内必须采取严格的隔离予防措施。其中在二级防护中,建筑隔离和空调系统设计是建设P3生物安全实验室的关键,而安全设计尤其重要,应引起我们足够的重视。

二 、建筑设计

1 平面布置

建筑平面的合理布置、工艺流程的科学划分直接关系到P3生物安全实验室安全使用。我们在建设P3生物安全实验室时,从安全使用,科学管理二方面着手,对世界上一些发达国家P3生物安全实验室布局,分区进行了分析和整理,结论是P3生物安全实验室大致可分为“三区二通道”、“三区一通道”,“单区单通道 ”等形式。经研究我们认为P3生物安全实验室建设是一套系统工程,平面布置是系统工程的一部分。应根据我国目前实际现状,结合我国《生物安全实验室建筑技术规范》要求,布置P3实验室平面,最后我们采用“三区一通道”形式布置。

工艺流程为:

人流:一更〔换鞋〕→二更〔清洁〕→缓冲〔清洁〕→内准备(半污染)→缓冲〔污染〕→主实验室〔污染〕

物流:外准备〔清洁〕→灭菌→内准备〔半污染〕→主实验室〔污染〕按“三区一通道”形式布置,优点是可以减少污染源扩散空间,缺点是人,物双向进出,会造成交叉污染。因此应根据实验对象的要求,科学布置平面。根据工艺流程我们将P3实验室划分为污染区、半污染区、清洁区。各区之间设置缓冲间给予隔离,确保各区安全,可靠。

2   压力梯度

合理的压力梯度是关系到P3实验室的正常运转和工况稳定以及实验人员的舒适性,负压越大,对围护结构气密性要求越高,初投资和运行费用增加,反之负压越小,对实验室安全带来隐患.因此整个P3实验室压力梯度需要综合平衡,每级级差负压值取-10~―15Pa为宜,具体实验室压力梯度见图〔图二〕。

三 空调设计

1 设计参数确定

1) 温湿度

P3实验室内工作人员身穿防护服,透气性较差.要求室内温度低一些,而相对湿度不能过高,过高容易产生“菌尘”。因此温湿度设计参数我们定为温度22~24℃,湿度50~60%

2)冷热源

根据P3实验室工作的特殊性,有时需要24小时工作,如冷热源接大楼中央空调显然不合理.因此我们采用单独风冷热泵机组.夏天进出水温为7/12℃,冬天进出水温为45/55℃。冷热水通过水管接至洁净空调箱进行制冷或制热。由于P3实验室为全新风洁净空调系统,冷热负荷比较大,设计要求双压缩机,双风机,智能化化霜以及远程控制和报警功能。

3)新风量

P3实验室必须是全新风空调系统,不允许回风。全新风空调系统投资大,能耗高。与我国现行节能标准有矛盾,但P3实验室建筑面积较小,空调工作时间为间断性,为确保使用的安全性,采用直流式空调系统是必要的。我们通过围护结构的严密性来降低送风量,而对围护结构进行保温减少冷热负荷损失,******限度减少P3实验室运行费用,使它能安全、经济、合理地运行。

4)洁净度和换气次数

P3实验室属生物洁净室范畴,它即要考虑尘埃数又要计算细菌数。生物实验室对负压要求严格,但对室内洁净度要求不是很高,我们取定主实验室和内准备为一万级,其它区域为十万级。

换气次数按净化级别计算。一万级按15次换气次数计算, 十万级按12次换气次数计算。但主实验室相对体积较小,而且生物安全柜排风量较大,为保证P3主实验室压力稳定,建议按35次换气次数计算,增大送风量,当排风柜工作时,可减少对P3主实验室空气的扰动。

空调系统划分应根据实验对象危害程度,平面布置等情况进行划分,应采取有效措施,避免交叉污染。在条件允许情况下,宜将污染区、半污染区、清洁区空调系统分开设置,有利于空调系统控制和节能运行。

1) 送风系统

P3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。特别需要指出的是,P3实验室是负压实验室,设计时气流应从清洁处流向污染处,******限度减小实验室回流和涡流。

2)排风系统

P3生物安全实验室是负压实验室,与我们普通正压实验室正好相反,排风系统比送风更重要,也是设计成败的关键。P3实验室是一个“污染”源, 怎样将“污染”空气排出,排风系统设计尤其重要。我们在设计中,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。排风通过设置在技术层的“弹进弹出”过滤器过滤后高出所在建筑物2m以上排放,使排风可能对环境污染降到******水平。同时为保证实验室负压,排风机采用双风机配置,实行无缝切换

P3实验室内生物安全柜排风经柜内高效过滤器过滤后排放,并与排风系统排风量平衡,保证维持P3生物安全实验室设计负压值

四 自动控制

自动控制是P3生物实验室建成后是否能正常工作的关键。为了******限度地保证系统安全运行,一套完整的,可靠的,快速反应的自控制装置是必不可少的。

1 温湿度控制

控制系统根据实验室内设定的温湿度和实测量控制洁净空调机组制冷,加热,加湿和除湿等环节,保证实验室温湿度的控制和舒适的环境.

夏季温湿度控制工况分正常工况和除湿工况,通过计算新风含湿量和设定含湿量比较是否需要除湿.不需要除湿时,通过调节冷水阀控制房间温度,使房间温度在控制范围内,需要除湿时, 通过调节冷水阀进行露点除湿,控制房间湿度,并调节热水阀控制房间温度.

冻季通过调节热水阀控制房间温度.,并通过调节电加湿器热湿控制房间湿度。     2 负压控制及报警

根据空调系统要求对送,排风进行控制,使空调通风系通安全,稳定地工作.保证洁净环境要求和空气流向正确.

为保证系统安全运行,在系统开,关机过程中,除通过计算机软件程序保证送,排风系统启停顺序,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。控制系统原理图见图〔图三〕。

五 结束语

《生物安全实验室建筑技术规范》(GB50346-2004)的颁布,对我国建设生物安全实验室具有重要指导意义,我们应借鉴世界上发达国家的经验,建设P3生物安全实验室,不拘于什么形式,只要安全,可靠,满足使用要求就行。

通风空调系统设计安全可靠,才能保证实验人员人生安全,环境安全,和实验数据准确可靠。只有科学设计压力梯度、自动控制这二者关系,我们才能建设好P3生物安全实验室这一系统工程。

P3生物安全实验室设计,施工在我国属刚启步阶段,我们一定要科学设计,严格审批,防止生物安全实验室污染,确保P3生物安全实验室安全,可靠,在受控状态下工作。 

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