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疾控中心實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)：空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

疾病預(yù)防控制中心（簡稱疾控中心）的建設(shè)重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室,，而實(shí)驗(yàn)室建設(shè)重點(diǎn)在于空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng),。實(shí)驗(yàn)室環(huán)境于空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)而言主要是對壓力梯度、潔凈度及溫濕度等方面有一定的要求,。通常,，以空氣潔凈度（空氣中懸浮粒子潔凈度）為指標(biāo)的潔凈實(shí)驗(yàn)室,，可分1~9等級(jí)，1級(jí)為潔凈度最高,。疾控中心實(shí)驗(yàn)室常用的有5級(jí)（百級(jí)）,、6級(jí)（千級(jí)）、7級(jí)（萬級(jí)）和8級(jí)（十萬級(jí)）,。對于以生物安全為核心的生物安全實(shí)驗(yàn)室,，根據(jù)其所處理對象的生物危害程度和所采取的防護(hù)措施把生物安全實(shí)驗(yàn)室分為4級(jí)，即BSL-1,、BSL-2,、BSL-3,、BSL-4實(shí)驗(yàn)室，ABSL-1,、ABSL-2,、ABSL-3、ABSL-4為動(dòng)物生物安全實(shí)驗(yàn)室,，一級(jí)防護(hù)最低,，四級(jí)防護(hù)要求最高。依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范,，針對不同類型實(shí)驗(yàn)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行探討,。?

1疾控中心實(shí)驗(yàn)室的分類

對于不同類型實(shí)驗(yàn)室，其空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)有不同的要求,。在進(jìn)行疾控中心實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)時(shí),，根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室壓力梯度、潔凈度與溫濕度要求,，結(jié)合生物安全等實(shí)驗(yàn)室專業(yè)要求,，將實(shí)驗(yàn)室大致分成五種類型。?

1·1第1類型既要保證一定壓力梯度又要保證相應(yīng)潔凈度要求的負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室,。此類實(shí)驗(yàn)室主要包括BSL-3和BSL-4實(shí)驗(yàn)室，也包括一些負(fù)壓狀態(tài)下的BSL-2實(shí)驗(yàn)室,。對BSL-3和BSL-4實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要求,，GB?50346-2004《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》做了嚴(yán)格的規(guī)定。?

1·2第2類型有潔凈度要求且具有相對壓力梯度的正壓實(shí)驗(yàn)室,。此類實(shí)驗(yàn)室主要為單純性潔凈實(shí)驗(yàn)室,，包括SPF動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、部分衛(wèi)生微生物實(shí)驗(yàn)室,、ICP-MS分析儀器實(shí)驗(yàn)室等,。?

1·3第3類型要保證一定壓力梯度但對室內(nèi)無潔凈度要求的負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室。對于一些具有較高風(fēng)險(xiǎn)的BSL-2實(shí)驗(yàn)室,，可按負(fù)壓進(jìn)行設(shè)計(jì),。如流感實(shí)驗(yàn)室、結(jié)核桿菌耐藥實(shí)驗(yàn)室等,。通常,，在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，負(fù)壓與潔凈是相伴設(shè)置的,，但是,，當(dāng)受條件限制時(shí)，根據(jù)具體情況也可省去潔凈條件,，僅按負(fù)壓條件設(shè)置,。?

1·4第4類型對溫濕度有較高要求的恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室,。此類實(shí)驗(yàn)室主包括環(huán)境空氣倉、空氣消毒實(shí)驗(yàn)室,、昆蟲飼養(yǎng)室,、殺蟲模擬現(xiàn)場等實(shí)驗(yàn)室。?

1·5第5類型對壓力梯度,、潔凈度及溫濕度都無具體要求的普通實(shí)驗(yàn)室,。此類實(shí)驗(yàn)室包括大部分理化實(shí)驗(yàn)室（如:化學(xué)分析室、樣品處理室,、氣相色譜室,、氣/液質(zhì)聯(lián)用儀、原子吸收室等實(shí)驗(yàn)室）,、BSL-1實(shí)驗(yàn)室（包括分子細(xì)菌學(xué)實(shí)驗(yàn)室,、免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室、肝炎實(shí)驗(yàn)室,、厭氧實(shí)驗(yàn)室等）,。上述分類是按照實(shí)驗(yàn)室所需要滿足的主要環(huán)境條件進(jìn)行的，是相對的分類,，在實(shí)際工作中各類實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境要求往往是相互交叉的,，特別是1~4類實(shí)驗(yàn)室，通常是要求負(fù)壓/正壓,、潔凈度,、溫濕度同時(shí)具備。?

2不同類型實(shí)驗(yàn)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求?

對于不同類型的實(shí)驗(yàn)室,，由于室內(nèi)環(huán)境的要求各不相同,，其室內(nèi)氣流控制形式、壓力梯度,、潔凈度,、換氣次數(shù)、溫濕度,、噪聲等方面的需求也各有不同,。?

2·1第1類型實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部環(huán)境的要求比較高，負(fù)壓狀態(tài)下BSL-2實(shí)驗(yàn)室主實(shí)驗(yàn)室相對于大氣壓為-20~-30?Pa,，相鄰相通房間壓差為10~15?Pa,，潔凈度為7~8級(jí)。如果涉及較大潛在危害的操作,，宜采用全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),。BSL-3、BSL-4主實(shí)驗(yàn)室相對室外大氣壓,，污染區(qū)為-40?Pa（名義值）,，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境潔凈度級(jí)別為7級(jí)或8級(jí),。為確保實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的穩(wěn)定的壓力梯度，空調(diào)系統(tǒng)可采用定量送風(fēng),、變頻排風(fēng)等通風(fēng)形式,。氣流組織采用對側(cè)上送下排方式，主實(shí)驗(yàn)室的送風(fēng)口設(shè)置在生物安全柜的對面上方頂棚圖2第1類實(shí)驗(yàn)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)原理圖圖3第2類實(shí)驗(yàn)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)原理圖圖4第3類實(shí)驗(yàn)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)原理圖處,，盡量靠近側(cè)墻,；排風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在生物安全柜后下方側(cè)墻處。為了提高氣流的均勻性,，送風(fēng)口與排風(fēng)口應(yīng)采取“一”字滿布方式,，以提高空氣流線的平行度與合理的流向，降低含毒氣體流經(jīng)工作人員呼吸帶的可能性,。對于第1類型實(shí)驗(yàn)室的不同功能類別實(shí)驗(yàn)區(qū)域宜采用獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng),，

以防止交叉污染。實(shí)驗(yàn)室要有較好密閉性,，空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)必須經(jīng)過低,、中、高三道過濾后才能送入房間,，排風(fēng)同樣需經(jīng)高效過濾處理后才能外排,。此類實(shí)驗(yàn)室的送排風(fēng)方式如圖2所示。?

2·2第2類型此類實(shí)驗(yàn)室對室內(nèi)的潔凈度有較高的要求,，不同等級(jí)的潔凈室及潔凈室與非潔凈區(qū)之間的壓差應(yīng)≥圖5環(huán)境測試倉空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本原理圖圖6第5類實(shí)驗(yàn)室空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)原理圖5?Pa,，潔凈區(qū)與室外的壓力梯度應(yīng)<10?Pa〔4〕，以防止?jié)崈艏?jí)別低區(qū)域的氣流進(jìn)入潔凈級(jí)別較高的區(qū)域,。潔凈實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，宜分別獨(dú)立設(shè)置,；若采用合并系統(tǒng),，則應(yīng)按功能、類別進(jìn)行分類組合,，相對獨(dú)立設(shè)置,，不同功能類別的實(shí)驗(yàn)室，不得共用新風(fēng),、回風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng),，以防止不同實(shí)驗(yàn)室的空氣隨回風(fēng)相互混合〔1，5〕,?？照{(diào)系統(tǒng)采用上送下排的送排風(fēng)方式，百級(jí)潔凈實(shí)驗(yàn)室要采用垂直單向或水平單向流的送排風(fēng)方式,。送風(fēng)均需經(jīng)過三級(jí)過濾,，排風(fēng)同樣作相應(yīng)的過濾處理后才能高空排放,。在處理此類實(shí)驗(yàn)室時(shí)，又可根據(jù)實(shí)驗(yàn)室是否可以利用回風(fēng)分為兩種不同要求的實(shí)驗(yàn)室,。一種是全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,，不能利用回風(fēng)；另一種是利用回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室,。一般,，從節(jié)約能源和降低運(yùn)行成本的角度考慮應(yīng)當(dāng)利用回風(fēng)，但對于實(shí)驗(yàn)室不主張過多利用回風(fēng),，以保證環(huán)境與實(shí)驗(yàn)人員及動(dòng)物的安全,。利用回風(fēng)的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保證供給潔凈室內(nèi)的新鮮空氣量≥40?m3/（h·人）。利用回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室送排風(fēng)方式如圖3所示,。?

2·3第3類型為減少運(yùn)行費(fèi)用,，可以設(shè)置一些只要保證一定壓力梯度但無潔凈度要求的負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室。此類實(shí)驗(yàn)室需要在主實(shí)驗(yàn)室外設(shè)一個(gè)緩沖間,，以保證主實(shí)驗(yàn)室與外界的物理隔離,。主實(shí)驗(yàn)室分別與外部大氣壓和輔助實(shí)驗(yàn)室有-20~-30?Pa的壓力梯度。同時(shí),，為保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員和實(shí)驗(yàn)環(huán)境,，通常會(huì)設(shè)置BSC-Ⅱ級(jí)別生物安全柜，安全柜包括內(nèi)排式與外排式,。當(dāng)不使用生物安全柜或使用內(nèi)排式生物安全柜時(shí),，對室內(nèi)氣流不會(huì)產(chǎn)生額外影響，室內(nèi)送排風(fēng)僅需滿足室內(nèi)合理換氣次數(shù),，并維持正常的壓力梯度即可,。當(dāng)使用外排式生物安全柜時(shí)，由于生物安全柜的向外排風(fēng),，會(huì)造成室內(nèi)壓力梯度的增大,。如壓力梯度過大，超出正常范圍,，則有必要在限定的時(shí)間（有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)間為<1?s）內(nèi)對室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)風(fēng),，或減少室內(nèi)排風(fēng)，以確保室內(nèi)壓力梯度相對穩(wěn)定,。通常為保持實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度,，不宜直接從室外向室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)，最好經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng),。第3類型的實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)送排風(fēng)方式如圖4所示,。?

2·4第4類型實(shí)驗(yàn)室對室內(nèi)的溫濕度有較高的要求，如環(huán)境空氣倉:在進(jìn)行室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測定與評價(jià)實(shí)驗(yàn)時(shí),，溫度為（23±0·5）℃,，濕度為（45±5）%,，換氣次數(shù)為1次/h；在進(jìn)行空氣凈化器和空氣殺毒劑等空氣清潔產(chǎn)品的凈化,、殺毒效果實(shí)驗(yàn)時(shí),，溫度、濕度的要求同上,，換氣次數(shù)為0次/h,，即零換氣；全系統(tǒng)不得發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象,，以避免被測物溶于水中,，影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；進(jìn)入倉體的空氣應(yīng)清潔,，其中甲醛濃度或其他干擾測試結(jié)果的物質(zhì)濃度必須<6μg/m3,。環(huán)境測試倉空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本原理見圖5。?

2·5第5類型因無壓力和潔凈度要求,，空調(diào)系統(tǒng)處理比較簡單,，通常可以考慮按一般舒適性的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保持一定的溫度與濕度即可,。如果外界環(huán)境允許，實(shí)驗(yàn)室通?？梢栽陂_窗的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,。但當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)有通風(fēng)柜或外排生物安全柜時(shí)，要考慮房間的補(bǔ)風(fēng),。當(dāng)對實(shí)驗(yàn)室溫濕度要求不高的情況下,，可以開窗從室外直接進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)；當(dāng)室外環(huán)境比較差,，或者說地區(qū)的四季的溫差相差比較大時(shí),，采用開窗方式補(bǔ)風(fēng)，會(huì)對室內(nèi)環(huán)境會(huì)造成比較大的影響時(shí),，則需考慮采用補(bǔ)風(fēng)型通風(fēng)柜，也可對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行補(bǔ)風(fēng):在這種情況下,，通?？紤]另設(shè)一套補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，補(bǔ)風(fēng)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境作相應(yīng)處理,，如調(diào)溫,、調(diào)濕、除塵等,。采用這種補(bǔ)風(fēng)方式,，通風(fēng)柜排風(fēng)與補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)需進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制,，才能保證實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的相對穩(wěn)定，減少浪費(fèi),。第五類型的實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)送排風(fēng)方式如圖6所示,。?

3不同類型實(shí)驗(yàn)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇?

對于不同類型的實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行氣流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),，需根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的功能要求,，來確定實(shí)驗(yàn)室中壓力梯度、潔凈度,、換氣次數(shù),、溫濕度、噪聲,、氣流方向與送排風(fēng)形式等參數(shù),。見表1。表1各類型實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)室類型實(shí)驗(yàn)室名稱空調(diào)系統(tǒng)形式新風(fēng)回風(fēng)要求排風(fēng)要求潔凈度級(jí)別換氣次數(shù)（次/h）主實(shí)驗(yàn)室壓強(qiáng)（Pa）溫度（℃）濕度（%）第1類型BSL-3,、BSL-4實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立,、全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)全新風(fēng)，不能回風(fēng)高效過濾高空排放7~8級(jí)12或15名義值-4018~27?30~60負(fù)壓BSL-2實(shí)驗(yàn)室宜全新風(fēng)高效過濾建議高空排放7~8級(jí)12或15-20~-3018~27?30~60第2類型SPF動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立潔凈空調(diào)系統(tǒng)宜全新風(fēng)宜活性碳過濾,、高空排放7級(jí)>16?20~30?20~25?40~70衛(wèi)生微生物實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立潔凈空調(diào)系統(tǒng)可利用回風(fēng)高空排放側(cè)墻排放5~7級(jí)5級(jí)為單向氣流,，6~7級(jí)為10~15>5?20~26?30~60ICP-MS分析儀器實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立潔凈空調(diào)系統(tǒng)可利用回風(fēng)側(cè)墻排放6~7級(jí)>16>5?18~27?40~60消毒效果實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立潔凈空調(diào)系統(tǒng)可利用回風(fēng)側(cè)墻排放局部5級(jí)，其他7~8級(jí)1次,，局部5級(jí)為單向氣流>10恒溫20~26恒濕30~60AMES培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立潔凈空調(diào)系統(tǒng)全新風(fēng),，不能回風(fēng)側(cè)墻排放7級(jí)>16?10~15?20~25?40~70第3類型負(fù)壓BSL-2實(shí)驗(yàn)室蟲媒病毒實(shí)驗(yàn)室熒光顯微鏡觀察室切片室寄生蟲及地方病實(shí)驗(yàn)室可利用風(fēng)機(jī)管盤式中央空調(diào)系統(tǒng)或分體空調(diào)冷熱源，通過送風(fēng)管向室內(nèi)送風(fēng)形成氣流組織,。并視情況增加補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng),。宜全新風(fēng)可有回風(fēng)無要求無要求高效過濾高空排放側(cè)墻排放高效過濾建議高空排放高效過濾建議高空排放。?

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)不僅要考慮室內(nèi)的舒適性,，更要考慮實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的安全性與避免交叉污染的相對獨(dú)立性,。空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要環(huán)節(jié),，事關(guān)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和人員安全,。如何選擇安全、合適,、節(jié)約資源,、降低運(yùn)行費(fèi)用的空調(diào)系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)需要慎重考慮的問題。建議疾控中心建設(shè)時(shí),，在平面規(guī)劃設(shè)計(jì)上結(jié)合實(shí)驗(yàn)室工藝需要,，盡量考慮將具有同樣空調(diào)通風(fēng)要求的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行合理的整合與布置，以節(jié)約投資，降低運(yùn)行費(fèi)用,，提高管理效率,。