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净化室装修,生物实验室空调系统要怎样设计才安全?

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  净化室装修,现代化科学实验活动要求环境微型化、精密化、高纯度、高质量和高可靠性,由此带来空调洁净技术也随着科学技术的发展而健康、高速地发展。要创造一个良好的洁净、安全空间,一套安全可靠高效实用的空气洁净系统是其他相辅相成系统的核心部分,而空气处理机组是完成过滤、热交换、湿交换、送风等功能的重要部件;本文从空调设计的角度分析洁净室对空气质量的需求。三级对人体、动植物或环境具有高度危险性,主要通过气溶胶使人传染上严重的甚至是致命疾病,或对动植物和环境具有高度危害的致病因子。通常有预防治疗措施。四级对人体、动植物或环境具有高度危险性,通过气溶胶途径传播或传播途径不明,或未知的、危险的致病因子。没有预防治疗措施。

  生物安全实验室一般实施两级隔离。一级隔离通过生物安全柜、负压隔离器、正压防护服、手套、眼罩等实现;二级隔离通过实验室的建筑、空调净化和电气控制系统来实现。


  防护实验室——三级生物安全水平

  该级别适用于临床、诊断、教学、科研、或生产药物设施,这类实验室专门处理本地或外来的病原体且这些病原体可能会借由吸入而导致严重的或潜在的致命疾病。这些病原体包括各种细菌,寄生虫和病毒可能导致人类严重的致命性疾病,但目前已经有治疗法包含炭疽杆菌、结核杆菌、利什曼原虫、鹦鹉热衣原体,西尼罗河病毒,委内瑞拉马脑炎病毒,东部马脑炎病毒,SARS冠状病毒、伤寒杆菌、贝纳氏立克次体、裂谷热病毒、立克次氏体与黄热病毒。


  最高防护实验室—— 四级生物安全研究水平

  当一个病原体被怀疑或可能有抗药性时都必须在BSL-4实验室进行处理,直到有足够的数据得到确认必须在此规格实验室持续工作,或移交至一个较低水平的实验室。实验室工作人员必须对于他们在处理极其危险的传染性有具体和深入的培训并且理解的标准和特殊的措施、抑制配备与设计特色。他们将会受到受过训练与实地处理这些病原体的合格科学家的监督且实验室的出入受到实验室主管的严格控制。该工厂是在一个单独的建筑物或在控制区域内的建筑物,且与该区域内其他建筑物完全隔离。

  按照北方某地新风工况计算:夏季28.4℃/25℃;冬季:-14℃/58%;蒸汽压力0.2MPa,水温7/12℃,冬季加热水温60/50℃。


  1、风量的确定

  生物安全实验室送、排风系统最大风量的确定,应考虑适当的安全通风柜同时运行系数。生物安全实验室送排风系统风量既要满足实验室最大运行风量要求,也不要盲目扩大风量,甚至去通风柜同时运行系数为1,造成空调通风系统及相关冷热源设备选型过大,增加初投资;国外资料显示,实验室通风柜每天有人员操作时间平均少于1小时,本设计房间面积:200m2,层高按照4m考虑,总体积800m3;换气次数按照15次/小时计算设计送风风量为:12000m3/h,对于室内洁净度要求比较高的生物安全实验室送风机也可采用电机外置的结构,减少皮带传动带来的二次污染。

  实验室送排风系统建议采用变频调节控制,保持排风系统干管最远点静压恒定。使排风机风量与系统排风量相一致。减少排风机耗电量,维持排风系统风管压力恒定,提高排风管风量控制阀精度。同时,由于实验室与由室内向外方向上相邻相通房间的压差为-10(Pa)采用压差式电动风门调节阀可靠的控制室内的压差,实验室送风系统空调机组送风机也应与实验室排风系统互相连锁,这种控制方法灵敏度高、可靠性强,主要用于控制回风阀和排风阀。


  2、冷量、再热量的确定

  夏季新风条件28.4℃/25℃,经过表冷盘管降温除湿以后设计出口工况为14℃/90%,计算制冷量为:160KW。夏季室内工况25℃/60%考虑5度送风温差,再热量24KW。


  3、加热量的确定

  冬季新风条件-14℃/58%室内工况18℃/30%,按照30度送风计算加热能力178KW


  4、加湿量的确定

  冬季室外新风-14℃/58%,绝对含湿量0.65g,室内工况18℃/30%,绝对含湿量3.9g

  加湿量=1.2*(3.9-0.65)*12000/1000 =46.8kg/h


  5、过滤级别的确定

  国际上通用的标准是美国卫生基金会(NSF)制订的,WS233规定P3实验室净化级别为7-8级,送排风都必须经过HEPA过滤器处理,且HEPA必须安装在实验室的维护结构上,一面污染风管,在美国HIH/CDC的标准中,P3实验室排风只要远离有人区,而进风口可以不需要高效过滤或其他处理,除非有特殊病原操作,或所处场所等较为特殊,实验室也没有洁净度的要求,因此除非实验对象很容易受到外来污染的影响,此时送风系统应设HEPA,否则亚高效过滤器就可以满足使用要求。

  空气净化系统应设置初效、中效、高效三级空气过滤,第一级别是初效过滤器,对于带回风的空调系统,初效过滤器宜设置在新风口或紧靠新风口处。全新风系统的初效过滤器可设置在空调箱内,第二级是中效过滤器,宜设置在空气处理机的正压段。第三级是高效过滤器,应设置在系统的末端或紧靠末端,不得设在空调箱内。对于全新风系统,宜在表冷器前设置一道保护用的中效过滤器。

  考虑房间温度、湿度、洁净度均有要求功能组合设计如下:

  1-排风段,2-高效过滤段,3-排风机段,4-排风段,5-新风段,6-初效过滤段,7-效过滤段,8-表冷、加热共用盘管段,9-蒸汽再热盘管段,10-干蒸汽加湿段,11-挡水板段,12-送风机段,13-均流段,14-消音段,15-亚高效过滤段,16-送风段

  此方案未考虑生物安全柜通风系统,建议安全柜送风口加装高效过滤


  结论:生物安全实验室的空调系统肩负着保障室内外环境不受污染的重任,因此必须对空调系统进行周密设计,才能保证试验和生产的顺利进行。


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