一 概述
上海某P3生物實(shí)驗(yàn)室座落于上海某郊區(qū)實(shí)驗(yàn)大樓內(nèi)，大樓為單獨(dú)實(shí)驗(yàn)樓。地上二層，地下一層，建筑層高4.5m，建筑面積802m2.。P3實(shí)驗(yàn)室上層為管道設(shè)備層，下層為污水處理。根據(jù)使用要求，P3實(shí)驗(yàn)室將進(jìn)行高致性病毒原微生物的檢測(cè)以及未知毒性的原微生物實(shí)驗(yàn)，如禽流感，口蹄疫，狂犬病等。 根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，P3實(shí)驗(yàn)室事故感染率30％是由氣溶膠擴(kuò)散引起的，而氣溶膠的易生性,易散性,而且不易被人察覺,因此在P3生物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)必須采取嚴(yán)格的隔離予防措施。其中在二級(jí)防護(hù)中，建筑隔離和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是建設(shè)P3生物安全實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵,而安全設(shè)計(jì)尤其重要，應(yīng)引起我們足夠的重視。
二 建筑設(shè)計(jì)
1 平面布置
建筑平面的合理布置、工藝流程的科學(xué)劃分直接關(guān)系到P3生物安全實(shí)驗(yàn)室安全使用。我們?cè)诮ㄔO(shè)P3生物安全實(shí)驗(yàn)室時(shí)，從安全使用,科學(xué)管理二方面著手,對(duì)世界上一些發(fā)達(dá)國家P3生物安全實(shí)驗(yàn)室布局,分區(qū)進(jìn)行了分析和整理，結(jié)論是P3生物安全實(shí)驗(yàn)室大致可分為“三區(qū)二通道”、“三區(qū)一通道”，“單區(qū)單通道 ”等形式。經(jīng)研究我們認(rèn)為P3生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是一套系統(tǒng)工程，平面布置是系統(tǒng)工程的一部分。應(yīng)根據(jù)我國目前實(shí)際現(xiàn)狀，結(jié)合我國《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》要求,布置P3實(shí)驗(yàn)室平面，最后我們采用“三區(qū)一通道”形式布置。
工藝流程為：
人流：一更〔換鞋〕→二更〔清潔〕→緩沖〔清潔〕→內(nèi)準(zhǔn)備（半污染）→緩沖〔污染〕→主實(shí)驗(yàn)室〔污染〕
物流：外準(zhǔn)備〔清潔〕→滅菌→內(nèi)準(zhǔn)備〔半污染〕→主實(shí)驗(yàn)室〔污染〕按“三區(qū)一通道”形式布置，優(yōu)點(diǎn)是可以減少污染源擴(kuò)散空間，缺點(diǎn)是人，物雙向進(jìn)出，會(huì)造成交叉污染。因此應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的要求，科學(xué)布置平面。根據(jù)工藝流程我們將P3實(shí)驗(yàn)室劃分為污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)。各區(qū)之間設(shè)置緩沖間給予隔離，確保各區(qū)安全，可靠。
2 壓力梯度
合理的壓力梯度是關(guān)系到P3實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工況穩(wěn)定以及實(shí)驗(yàn)人員的舒適性，負(fù)壓越大，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性要求越高，初投資和運(yùn)行費(fèi)用增加，反之負(fù)壓越小，對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全帶來隱患．因此整個(gè)P3實(shí)驗(yàn)室壓力梯度需要綜合平衡，每級(jí)級(jí)差負(fù)壓值�。�10～―15Pa為宜
三 空調(diào)設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)參數(shù)確定 1） 溫濕度
P3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作人員身穿防護(hù)服，透氣性較差．要求室內(nèi)溫度低一些，而相對(duì)濕度不能過高，過高容易產(chǎn)生“菌塵”。因此溫濕度設(shè)計(jì)參數(shù)我們定為溫度22～24℃,濕度50～60％
2）冷熱源
根據(jù)P3實(shí)驗(yàn)室工作的特殊性，有時(shí)需要24小時(shí)工作，如冷熱源接大樓中央空調(diào)顯然不合理．因此我們采用單獨(dú)風(fēng)冷熱泵機(jī)組．夏天進(jìn)出水溫為7/12℃，冬天進(jìn)出水溫為45/55℃。冷熱水通過水管接至潔凈空調(diào)箱進(jìn)行制冷或制熱。由于P3實(shí)驗(yàn)室為全新風(fēng)潔凈空調(diào)系統(tǒng)，冷熱負(fù)荷比較大，設(shè)計(jì)要求雙壓縮機(jī)，雙風(fēng)機(jī)，智能化化霜以及遠(yuǎn)程控制和報(bào)警功能。
3）新風(fēng)量
P3實(shí)驗(yàn)室必須是全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),不允許回風(fēng)。全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)投資大,能耗高。與我國現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)有矛盾,但P3實(shí)驗(yàn)室建筑面積較小,空調(diào)工作時(shí)間為間斷性,為確保使用的安全性,采用直流式空調(diào)系統(tǒng)是必要的。我們通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性來降低送風(fēng)量，而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫減少冷熱負(fù)荷損失，最大限度減少P3實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行費(fèi)用，使它能安全、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。
4）潔凈度和換氣次數(shù)
P3實(shí)驗(yàn)室屬生物潔凈室范疇,它即要考慮塵埃數(shù)又要計(jì)算細(xì)菌數(shù)。生物實(shí)驗(yàn)室對(duì)負(fù)壓要求嚴(yán)格,但對(duì)室內(nèi)潔凈度要求不是很高,我們?nèi)《ㄖ鲗?shí)驗(yàn)室和內(nèi)準(zhǔn)備為一萬級(jí),其它區(qū)域?yàn)槭f級(jí)。
換氣次數(shù)按凈化級(jí)別計(jì)算。一萬級(jí)按15次換氣次數(shù)計(jì)算, 十萬級(jí)按12次換氣次數(shù)計(jì)算。但主實(shí)驗(yàn)室相對(duì)體積較小,而且生物安全柜排風(fēng)量較大,為保證P3主實(shí)驗(yàn)室壓力穩(wěn)定,建議按35次換氣次數(shù)計(jì)算，增大送風(fēng)量，當(dāng)排風(fēng)柜工作時(shí)，可減少對(duì)P3主實(shí)驗(yàn)室空氣的擾動(dòng)。
空調(diào)系統(tǒng)劃分應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象危害程度，平面布置等情況進(jìn)行劃分，應(yīng)采取有效措施，避免交叉污染。在條件允許情況下，宜將污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)空調(diào)系統(tǒng)分開設(shè)置，有利于空調(diào)系統(tǒng)控制和節(jié)能運(yùn)行。
1） 送風(fēng)系統(tǒng)
P3生物安全實(shí)驗(yàn)室潔凈空調(diào)系統(tǒng)采用全新風(fēng)系統(tǒng)。室外新風(fēng)經(jīng)初,中效過濾器過濾后,經(jīng)定風(fēng)量閥送至實(shí)驗(yàn)室及輔助房間。高效過濾器應(yīng)設(shè)置在系統(tǒng)末端，空氣經(jīng)高效過濾器過濾后送入房間。特別需要指出的是,P3實(shí)驗(yàn)室是負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室,設(shè)計(jì)時(shí)氣流應(yīng)從清潔處流向污染處,最大限度減小實(shí)驗(yàn)室回流和渦流。
2）排風(fēng)系統(tǒng)
P3生物安全實(shí)驗(yàn)室是負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室,與我們普通正壓實(shí)驗(yàn)室正好相反,排風(fēng)系統(tǒng)比送風(fēng)更重要,也是設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。P3實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)“污染”源, 怎樣將“污染”空氣排出，排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)尤其重要。我們?cè)谠O(shè)計(jì)中,實(shí)驗(yàn)室及輔助房間均采用下排風(fēng),考慮到生物安全防護(hù)的需要，安裝高效過濾器的排風(fēng)口應(yīng)有對(duì)高效過濾器進(jìn)行檢測(cè)和安全更換的空間。排風(fēng)通過設(shè)置在技術(shù)層的“彈進(jìn)彈出”過濾器過濾后高出所在建筑物2m以上排放，使排風(fēng)可能對(duì)環(huán)境污染降到最低水平。同時(shí)為保證實(shí)驗(yàn)室負(fù)壓,排風(fēng)機(jī)采用雙風(fēng)機(jī)配置,實(shí)行無縫切換
P3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)生物安全柜排風(fēng)經(jīng)柜內(nèi)高效過濾器過濾后排放,并與排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量平衡,保證維持P3生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)負(fù)壓值
四 自動(dòng)控制
自動(dòng)控制是P3生物實(shí)驗(yàn)室建成后是否能正常工作的關(guān)鍵。為了最大限度地保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,一套完整的,可靠的,快速反應(yīng)的自控制裝置是必不可少的。
1 溫濕度控制
控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)定的溫濕度和實(shí)測(cè)量控制潔凈空調(diào)機(jī)組制冷,加熱，加濕和除濕等環(huán)節(jié),保證實(shí)驗(yàn)室溫濕度的控制和舒適的環(huán)境.
夏季溫濕度控制工況分正常工況和除濕工況,通過計(jì)算新風(fēng)含濕量和設(shè)定含濕量比較是否需要除濕.不需要除濕時(shí),通過調(diào)節(jié)冷水閥控制房間溫度,使房間溫度在控制范圍內(nèi),需要除濕時(shí), 通過調(diào)節(jié)冷水閥進(jìn)行露點(diǎn)除濕,控制房間濕度,并調(diào)節(jié)熱水閥控制房間溫度.
凍季通過調(diào)節(jié)熱水閥控制房間溫度.,并通過調(diào)節(jié)電加濕器熱濕控制房間濕度。 2 負(fù)壓控制及報(bào)警
根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)要求對(duì)送,排風(fēng)進(jìn)行控制,使空調(diào)通風(fēng)系通安全,穩(wěn)定地工作.保證潔凈環(huán)境要求和空氣流向正確.
為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,在系統(tǒng)開,關(guān)機(jī)過程中,除通過計(jì)算機(jī)軟件程序保證送,排風(fēng)系統(tǒng)啟停順序,還必須在送,排風(fēng)機(jī)啟�；芈分性黾舆B鎖功能,確保排風(fēng)機(jī)先于送風(fēng)機(jī)開啟,后于送風(fēng)機(jī)關(guān)閉.實(shí)驗(yàn)室風(fēng)量控制由設(shè)置在送,排風(fēng)管道上的定風(fēng)量閥完成,而主實(shí)驗(yàn)室內(nèi)風(fēng)量控制由送,排風(fēng)管上的文丘里閥控制,房間壓力通過文丘里閥來保證。
五 結(jié)束語
《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》（GB50346-2004）的頒布，對(duì)我國建設(shè)生物安全實(shí)驗(yàn)室具有重要指導(dǎo)意義,我們應(yīng)借鑒世界上發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn),建設(shè)P3生物安全實(shí)驗(yàn)室，不拘于什么形式，只要安全,可靠，滿足使用要求就行。
通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全可靠，才能保證實(shí)驗(yàn)人員人生安全，環(huán)境安全，和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。只有科學(xué)設(shè)計(jì)壓力梯度、自動(dòng)控制這二者關(guān)系,我們才能建設(shè)好P3生物安全實(shí)驗(yàn)室這一系統(tǒng)工程。
P3生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì),施工在我國屬剛啟步階段,我們一定要科學(xué)設(shè)計(jì),嚴(yán)格審批,防止生物安全實(shí)驗(yàn)室污染,確保P3生物安全實(shí)驗(yàn)室安全,可靠,在受控狀態(tài)下工作。