生物安全实验室暖通空调系统设计要点研究

生物安全实验室暖通空调系统设计要点研究

汪汇

广州泛美实验室系统科技股份有限公司

摘要：基于新一代信息技术加速发展，为我国生物安全实验室建设提供了技术保障，并逐步引进了多项先进技术，实现生物安全实验室规模化、信息化、数字化建设。基于此，本文就生物安全实验室暖通空调系统故障进行分析，具体探究了暖通空调系统设计要点，旨在提升系统设计合理性。

关键词：生物安全实验室；暖通空调；系统设计；设计要点

引言：生物安全实验室中存在高生物危害隐患，增加了系统设备故障发生率，严重影响到生物安全实验室的正常使用，必须加强对故障隐患的分析和预测，及时消除故障因素，提升生物安全实验室安全使用系数。因此，研究认为有必要加强生物安全实验室安全保障，查明有关危险因素，保证各项实验有序开展。

1 暖通空调系统故障分析

生物安全实验室作为生物科学实验主阵地，对实验室质量标准提出了更高层次的要求，要求生物安全实验室严格控制实验质量，减少内外部因素的干扰，最大程度上提升生物实验结果准确性。新时期，生物技术、科学技术等现代技术发展，为生物科学发展提供了助力，在推进生物安全实验室建设方面，产生了积极的影响。当前，社会各界普遍关注生物安全实验室安全运行问题，从多角度着手参与生物实验室建设，包括政策倾斜、资金支持等，加强对生物实验项目的保障。生物安全实验室本身具有一定的特殊性，功能性较强，但在生物实验过程中，产生了诸多的有害物质，危害性极大。普遍研究发现，生物安全实验室暖通空调使用效果，直接关乎到室内危害性物质排放情况，若暖通空调系统出现故障，将严重影响生物安全实验室功能使用，会加剧污染外泄风险，严重影响到生物安全实验室实验人员及周边居民的身体健康[1]。基于此，必须加强生物安全实验室暖通空调系统建设，优化暖通空调系统结构设计，发挥暖通空调系统作用，更好提升生物安全实验室使用安全性。以下就生物安全实验室暖通空调系统常见故障进行分析：

2.1 送风系统故障

    生物安全实验室暖通空调系统运行期间，受温度因素、湿度因素等内外部因素影响，增加了系统故障发生率，常见送风系统故障。暖通空调系统中的送风系统是整个系统重要组成部分，保持送风系统正常运转，可保证生物安全实验室良好的通风效果，为生物安全实验室创设了良好负压环境，维持生物安全实验室环境在相对稳定状态下。然而，实践应用发现，生物安全实验室暖通空调系统容易发生送风系统故障问题，加剧了生物安全实验室风险隐患，尤其在实验室故障发生时，容易增加安全事故发生率。

2.2 传感器故障

    暖通空调系统中的传感器主要负责信号传递，及时反映系统运行情况，传递故障信号等，若生物安全实验室暖通空调系统发生传感器故障，将影响暖通空调功能使用情况，难以发挥暖通空调系统的价值作用。因此，在暖通空调系统设计过程中，要深化传感器设计，重点提升传感器性能和使用稳定性，有必要重复多次试验监测，做好运行前的调试工作，进而保证暖通系统安全稳定运行，减少生物安全实验室暖通空调系统故障。

2.3 排风系统故障

    暖通空调系统若发生了排风故障，将严重影响生物安全实验室排风效果，造成有害物质残留在实验室内，影响到实验室工作人员的身心健康。生物安全实验室本身对暖通空调系统的设计提出高要求和高标准，要求在排风机设计上参照相关的技术规范进行设计，减少排风机故障，降低停机故障发生率。

2 生物安全实验室暖通空调系统设计要点

2.1 优化空调系统设计形式

基于生物安全得到普遍的关注，因此，相关领域在使用生物安全实验室过程中，要加强实验室内部基础涉设施建设，注重优化暖通空调系统形式设计。相关设计人员在具体进行系统设计时，按照相关的设计规范设计了全新风系统，按照生物实验室级别优化暖风系统设计，针对三级生物安全实验室，主要设计了全新风直流空调通风系统，应用发现，系统功能优势显著，系统内部设计了高效过滤器，能够将实验室内的空气进行过滤后进行送风，保证了生物安全实验室空气质量，并在高效滤器应用支持下将过滤后的空气排放到大气中。设计排风过滤器过程中，设计人员及相关的专业人士加强对排风模式应用可行性的评估和判断，将排风高度控制在高于建筑屋面2m以上，并在每次排风后，做好高效过滤器消毒灭菌工作，保证高效过滤器使用性能[2]。

为进一步减少生物安全实验室有害物质排放，降低污染外泄风险，需要始终保持生物安全实验室处于负压状态下运行，并保持与相邻房间的压力梯度。同时，要保证生物安全实验室内部气流方向，一般为低风险区域气流向高风险区域流动。根据国家行业相关规范可知，生物安全实验室一般设置了隔离设施的实验室隔间，负压一般在-15~20Pa，微生物实验室负压在-40Pa以上，因此，为保证生物安全实验室负压状态良好，优化暖通空调系统设计形式具有重要的意义。研究发现，生物安全实验室通过优化送风、排风系统，可保证实验室内负压效果，若出现送/排风系统故障，将严重影响生物安全实验室负压风量值，难以保证负压风量平衡状态。普遍研究发现，生物安全实验室对围护严密性的要求较比一般实验室更高，因此，在暖通空调系统设计上，需要预先计算出生物安全实验室负压风量，将负压风量尽可能控制在围护结构抗压能力范围内。设计人员综合分析考量后，增加了暖通空调系统排风机附加系数，优化排风机系统参数设计，并设计了变频调节排风机，可结合生物安全实验室气流流通情况，自动变频调节，更好满足生物安全实验室暖通空调使用要求。生物实验室内部工作场景如图1：

图 1 生物实验室内部工作环境

2.2 优化风量传感器设计

    研究发现，对暖通空调系统传感器进行创新设计，可提高排风系统敏锐性。基于此，在具体设计中，设计人员在排风总管上安装了反应速度更快的传感器装置，提高了传感器反应能力和敏锐度；投入生物安全实验室暖通空调系统中应用发现，此种设计科学合理，实现对排风系统故障的动态化监测，能够预见性预测系统故障，及时预警故障风险，为系统运维检修作业的开展提供了科学指导。同时，通过优化传感器设计，保证了生物安全实验室内部压力稳定，发挥了暖通空调系统的重要作用。

2.3 优化设计电动蝶阀

    通过电动蝶阀设计实现了完全关断功能目标，设计中将电动蝶阀响应速度控制在2s内，大大提升了暖通空调系统感知力，可及时感应故障的出现，能够在第一时间内切断对系统的送风操作，进而保证生物安全实验室负压状态。同时，通过控制送风机变频功能，进一步提升了故障反应时效。

结论：综上所述，优化暖通空调系统设计，是保证生物安全实验室安全、高效运行的关键路径，设计人员在具体设计暖通空调系统方面，要结合系统实际使用需求，突破设计难度，确保通过暖通空调系统设计，提升系统传感器性能，保证生物安全实验室安全运行效果。

参考文献：

[1]蒋乃军.生物安全实验室暖通空调系统的几个设计要点[J].洁净与空调技术,2020(04):98-101.

[2]王燕芹,梁磊,陈清莹.高级别生物安全实验室空调系统设计要点探讨[J].中国医院建筑与装备,2020,21(05):35-37.