淺析生物潔凈實(shí)驗(yàn)室凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

所謂生物潔凈實(shí)驗(yàn)室是以防止微生物污染為主要目的實(shí)驗(yàn)室, 它是在工業(yè)潔凈室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。20 世紀(jì)70 年代開始, 美國(guó)等國(guó)家大規(guī)模把工業(yè)潔凈技術(shù)引入以防止空氣作為媒介的生物污染的領(lǐng)域, 從而誕生了現(xiàn)代意義的生物潔凈實(shí)驗(yàn)室。這種生物潔凈實(shí)驗(yàn)室, 一方面確保試件不受其他雜菌污染以保證實(shí)驗(yàn)精度, 另一方面又要求防止所研究的材料外泄, 危害其他人員的健康及環(huán)境污染。

1 實(shí)驗(yàn)室布置

我院生物潔凈實(shí)驗(yàn)室用于生物人工肝的研究工作, 確保實(shí)驗(yàn)室空氣的潔凈度等是該實(shí)驗(yàn)室最重要的環(huán)境條件之一。生物潔凈實(shí)驗(yàn)室設(shè)實(shí)驗(yàn)室1( 用于動(dòng)物解剖取肝) 、實(shí)驗(yàn)室2( 用于人工肝實(shí)驗(yàn)) 及其相應(yīng)的輔助用房。實(shí)驗(yàn)人員通過(guò)一更、二更經(jīng)風(fēng)淋后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室, 由緩沖經(jīng)一更離開實(shí)驗(yàn)室; 物品則通過(guò)傳遞窗進(jìn)出。人物分流、潔污分流的合理布局, 避免了交叉感染, 從客觀條件上提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。實(shí)驗(yàn)室1、實(shí)驗(yàn)室2 中心區(qū)域設(shè)置百級(jí)送風(fēng)天花, 實(shí)驗(yàn)室2根據(jù)需要另設(shè)兩個(gè)百級(jí)層流工作臺(tái)送風(fēng)罩。凈化空調(diào)機(jī)組放置于旁邊的房間里。

2 實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)設(shè)計(jì)

人工肝實(shí)驗(yàn)屬生物技術(shù)開發(fā)類的實(shí)驗(yàn), 其傳染性及危害性等級(jí)不高, 但從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的角度考慮, 其對(duì)實(shí)驗(yàn)工作區(qū)域的潔凈度級(jí)別則要求很高。我院生物潔凈實(shí)驗(yàn)室是按工作區(qū)百級(jí), 周邊區(qū)萬(wàn)級(jí)的要求設(shè)計(jì)。

2 1 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為使實(shí)驗(yàn)室的工作區(qū)域達(dá)到百級(jí)凈化效果, 設(shè)計(jì)上考慮采用集中送風(fēng)的形式, 通過(guò)平布高效的百級(jí)送風(fēng)天花將處理過(guò)的凈化空氣均勻地送至工作區(qū)域。實(shí)驗(yàn)室設(shè)置一臺(tái)凈化空調(diào)機(jī)組, 由于未涉及化學(xué)溶媒及感染性材料的操作,其空調(diào)系統(tǒng)采用循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)的方式。實(shí)驗(yàn)室2 內(nèi)還設(shè)置了兩處獨(dú)立啟停的百級(jí)層流罩, 在滿足實(shí)驗(yàn)需要的同時(shí)也大大節(jié)省了運(yùn)行的成本。

為減少室內(nèi)工作環(huán)境的噪聲, 百級(jí)層流罩均采用獨(dú)立的外部循環(huán)風(fēng)機(jī)控制, 并在其送風(fēng)管上裝消聲器。百級(jí)層流罩上均設(shè)有導(dǎo)流板, 以確保其送風(fēng)氣流曲線的層流效果。

實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)采用初、中、高效三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)( 其中機(jī)組內(nèi)設(shè)置二級(jí)過(guò)濾網(wǎng), 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)末端是采用過(guò)濾效率達(dá)99% 的亞高效過(guò)濾器), 以保證其室內(nèi)周邊萬(wàn)級(jí)潔凈度的要求; 百級(jí)層流罩循環(huán)系統(tǒng)則采用中、高效二級(jí)過(guò)濾(送風(fēng)末端采用過(guò)濾效率達(dá)991 998% 的高效過(guò)濾器) , 因其原始風(fēng)源采用的是室內(nèi)的凈化空氣,其實(shí)際上是經(jīng)過(guò)了五級(jí)過(guò)濾, 其凈化達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 。

由于百級(jí)層流罩的循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)只設(shè)置過(guò)濾器做空氣凈化處理而不處理冷、熱負(fù)荷, 因而為承擔(dān)循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的設(shè)備等散熱及保證層流罩下工作區(qū)域?qū)ν獾恼龎翰? 各層流罩均設(shè)一路風(fēng)管接自實(shí)驗(yàn)室凈化空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)管, 并在系統(tǒng)上設(shè)有止回閥以防止氣流倒灌。整個(gè)實(shí)驗(yàn)室布局的要求的壓力梯度是由內(nèi)向外依次遞減的, 對(duì)于相同級(jí)別的房間根據(jù)由內(nèi)向外的原則需要有大于等于0 Pa 的壓力差,而相差一個(gè)級(jí)別的房間( 如實(shí)驗(yàn)室1 對(duì)緩沖) 則需要有大于等于5 Pa 的壓力差,潔凈區(qū)對(duì)非潔凈區(qū)的壓力差按規(guī)范需達(dá)到10 Pa 以上。實(shí)驗(yàn)室1是動(dòng)物解剖取肝的場(chǎng)所, 其工作時(shí)間內(nèi)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室2 及緩沖區(qū)域均應(yīng)成負(fù)壓狀態(tài), 需設(shè)置獨(dú)立的強(qiáng)排風(fēng)系統(tǒng), 獨(dú)立排至室外, 并有防倒灌措施。因不存在傳染性問(wèn)題, 排風(fēng)不做特殊處理。

根據(jù)人工肝生物潔凈實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作人員的活動(dòng)特點(diǎn)( 著裝多寡沒有限定, 工作強(qiáng)度不定) ,溫度設(shè)計(jì)在21~27℃范圍, 相對(duì)濕度設(shè)計(jì)在40%~ 60%范圍比較適宜。實(shí)驗(yàn)室的新風(fēng)量是按總風(fēng)量的30% 設(shè)計(jì)的, 大于按人員( 60 m3/ h.人) 及正壓漏風(fēng)設(shè)計(jì)的新風(fēng)量?？照{(diào)機(jī)組在運(yùn)行20min 后環(huán)境的潔凈度可達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

2 2 空調(diào)自控控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

空調(diào)機(jī)組自控系統(tǒng)采用先進(jìn)可靠的可編程控制器、溫濕度傳感器、比例積分調(diào)節(jié)閥及加濕器等設(shè)備實(shí)驗(yàn)室的溫濕度進(jìn)行精確控制, 以節(jié)省系統(tǒng)能耗。通過(guò)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的多功能綜合控制面板, 工作人員可設(shè)定所需溫度, 由控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)電動(dòng)比例積分調(diào)節(jié)閥的開度, 控制空調(diào)制冷、供暖水管上的水流量并配以風(fēng)管上的電再熱器達(dá)到控溫的目的。

此外, 通過(guò)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的多功能綜合控制面板, 還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開關(guān)機(jī)控制、值機(jī)控制、溫濕度顯示、機(jī)組運(yùn)行/ 值班及故障顯示、高效過(guò)濾網(wǎng)堵塞聲光報(bào)警等功能。通過(guò)設(shè)置在機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)機(jī)組智能控制柜, 除了可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)多功能控制面板上的功能之外, 還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組過(guò)濾網(wǎng)堵塞監(jiān)控、排風(fēng)機(jī)運(yùn)行及故障監(jiān)控、系統(tǒng)風(fēng)壓監(jiān)控等功能。

2 3 空調(diào)節(jié)能降噪方面的設(shè)計(jì)

為節(jié)省能源, 針對(duì)本工程的特點(diǎn), 所有的空調(diào)機(jī)組及循環(huán)風(fēng)機(jī)均采用先進(jìn)的變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。從各級(jí)過(guò)濾網(wǎng)的開始使用到更換,風(fēng)機(jī)馬達(dá)的工作功率相應(yīng)地從小到大逐漸增加。相比采用定風(fēng)量閥的方式, 風(fēng)機(jī)馬達(dá)工作功率始終處于固定的最大功率, 使用變頻器控制, 可以節(jié)省空調(diào)機(jī)組運(yùn)行電量?？諝庋h(huán)機(jī)組采用變頻器可以實(shí)現(xiàn)變頻軟起動(dòng), 運(yùn)行平穩(wěn),避免過(guò)大的啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊, 還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。

將空調(diào)機(jī)房設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室的隔壁, 勢(shì)必會(huì)增加實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境噪聲。為降低室內(nèi)工作區(qū)域的噪聲, 實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的百級(jí)層流罩未采用成品, 而改為外部風(fēng)機(jī)控制。所用的設(shè)備如排風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組等也都考慮選用低噪音類型, 機(jī)房每根主風(fēng)管上均裝2 個(gè)消聲器消聲。從人性的角度關(guān)懷實(shí)驗(yàn)室的使用人員。

3 實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)

醫(yī)院潔凈單元的驗(yàn)收不得以空氣潔凈度級(jí)別或細(xì)菌濃度的單項(xiàng)指標(biāo)代替綜合性能全面評(píng)定, 因其不能反映潔凈室可以投入使用的整體性能。而綜合性能全面評(píng)定的檢測(cè), 又必須由衛(wèi)生部門授權(quán)的專業(yè)工程質(zhì)量檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)或取得國(guó)家實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可資質(zhì)條件的第三方完成。我院生物人工肝實(shí)驗(yàn)室于2007 年1 月份通過(guò)了杭州市疾病預(yù)防控制中心的檢驗(yàn), 其中實(shí)驗(yàn)室1 號(hào)、實(shí)驗(yàn)室2 號(hào)的潔凈度達(dá)到了局部百級(jí)、周邊萬(wàn)級(jí)的要求。

檢驗(yàn)主要依據(jù)GB/T 16294-2010、GB/T16292-2010、GB50591-2010《潔凈室及施工驗(yàn)收規(guī)范》, 檢驗(yàn)項(xiàng)目包括塵埃粒子數(shù)、風(fēng)速、靜壓差、溫度、相對(duì)濕度、照度、噪聲及細(xì)菌菌落總數(shù)。

實(shí)驗(yàn)室1:

(1) 溫度 22.7℃

(2) 相對(duì)濕度 42.8%

(3) 細(xì)菌菌落總數(shù)( 沉降菌)