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【導(dǎo)讀】 疾病預(yù)防控制中心(簡(jiǎn)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(duì)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zui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(duì)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(duì)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)zui低,四級(jí)防護(hù)要求zui高。筆者根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn),依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范,針對(duì)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。

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疾控中心實(shí)驗(yàn)室的分類

對(duì)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(duì)BSL-3和BSL-4實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)要求,GB50346-2004《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(duì)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(duì)室內(nèi)無潔凈度要求的負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室。對(duì)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(duì)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、空氣消毒實(shí)驗(yàn)室、昆蟲飼養(yǎng)室、殺蟲模擬現(xiàn)場(chǎng)等實(shí)驗(yàn)室。

1.5 第5類型 對(duì)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(duì)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。

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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(duì)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(duì)于大氣壓為-20～-30Pa,相鄰相通房間壓差為10～15Pa,潔凈度為7～8級(jí)〔1,2〕。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)〔2〕。

BSL-3、BSL-4主實(shí)驗(yàn)室相對(duì)室外大氣壓,污染區(qū)為-40Pa(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(duì)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(duì)面上方頂棚處,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。主實(shí)驗(yàn)室送排風(fēng)口的布置方式及氣流組織如圖1所示。

對(duì)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)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(duì)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)≥5Ｐａ，潔凈區(qū)與室外的壓力梯度<10Pa〔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(duì)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〕。

空調(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(duì)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≥40m3/(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～-30Pa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(duì)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<1s)內(nèi)對(duì)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(duì)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),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(duì)室內(nèi)的溫濕度有較高的要求,如環(huán)境空氣、:在進(jìn)行室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定與評(píng)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(cè)物溶于水中,影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性;進(jìn)入倉(cāng)體的空氣應(yīng)清潔,其中甲醛濃度或其他干擾測(cè)試結(jié)果的物質(zhì)濃度必須<6μg/m3。環(huán)境測(cè)試倉(cāng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)基本原理見圖5〔1〕。

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(jiǎn)單,通?？梢钥紤]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)室通常可以在開窗的情況下進(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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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。

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(duì)獨(dú)立性?？照{(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。