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P3生物實驗室的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
【導(dǎo)讀】 根據(jù)微生物及其毒素的危害程度不同,，分為四級,，一級zui低，四級zui高,。P3生物實驗室適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴(yán)重的甚至是致病的微生物及其毒素。當(dāng)實驗室活動涉及致病微生物傳染或潛在微生物傳染因子時如何避免環(huán)境污染和減少工作人員暴露的危險得到了世界范圍內(nèi)越來越廣泛的關(guān)注,。本文擬從工程應(yīng)用角度介紹一下某P3生物實驗室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計方法,，旨在提高生物安全實驗室的空氣質(zhì)量。
從2001年以后,，我國對生物安全實驗室的需求逐年增加,，特別是SARS和高致病性禽流感疫情的暴發(fā)，使國家對實驗室生物安全技術(shù)更加重視,。P3生物實驗室是生物安全防護三級實驗室,。生物安全防護實驗室是指實驗室的結(jié)構(gòu)和設(shè)施、安全操作規(guī)程,、安全設(shè)備能夠確保工作人員在處理含有致病微生物及其毒素時,，不受實驗對象侵染，周圍環(huán)境不受污染,。
根據(jù)微生物及其毒素的危害程度不同,，分為四級，一級zui低,，四級zui高,。P3生物實驗室適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴(yán)重的甚至是致病的微生物及其毒素。當(dāng)實驗室活動涉及致病微生物傳染或潛在微生物傳染因子時如何避免環(huán)境污染和減少工作人員暴露的危險得到了世界范圍內(nèi)越來越廣泛的關(guān)注,。本文擬從工程應(yīng)用角度介紹一下某P3生物實驗室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計方法,，旨在提高生物安全實驗室的空氣質(zhì)量。
某P3生物實驗室的HVAC設(shè)計(一級)
1,、工程概況(二級)
筆者參與了某P3生物實驗室的設(shè)計和調(diào)試工作,，現(xiàn)在對有關(guān)設(shè)計和調(diào)試中出現(xiàn)的問題做初步探討。該P3生物實驗室總面積約為25m2,，共一層,，建筑高度為2.900m。如圖1所示該實驗室由主實驗間,、緩沖間,、更衣間、設(shè)備房組成,。要求主實驗間保持負壓-70Pa,，如圖1所示：壓力梯度從主實驗間向外依次增高,。
該設(shè)計的原則是依據(jù)《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》（GB50346-2004.）和《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》（GB50073－2001），滿足生物安全三級實驗室的實驗功能要求,、實驗室內(nèi)的溫濕度,、壓差梯度、潔凈度,、氣流組織等要求,。
2、室外空氣計算參數(shù)的確定(三級)
為滿足P3生物實驗室室內(nèi)溫濕度的要求,，需要確定實驗室所在城市的室外計算參數(shù)作為設(shè)計依據(jù),，也可以在全國五個建筑熱工分區(qū)中分別選擇一個具有代表性的典型城市的室外計算參數(shù)作為設(shè)計依據(jù)。具體設(shè)計參數(shù)見表1：
3,、負荷計算(二級)
空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷計算方法采用逐時冷負荷計算法,，空調(diào)冷負荷包括圍護結(jié)構(gòu)傳熱形成的冷負荷、室內(nèi)工藝設(shè)備,、人員,、照明等散熱形成的冷負荷和新風(fēng)冷負荷。由于該實驗室門的密閉性較好且無窗,，所以空調(diào)系統(tǒng)的熱負荷僅考慮圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量,。空調(diào)系統(tǒng)的濕負荷僅考慮人體散濕負荷,。
送風(fēng)量計算(二級) 按公式計算送風(fēng)量,。
4、空調(diào)方式及計算(二級)
該空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)采用全新風(fēng)系統(tǒng),，冬夏空氣處理過程如圖1所示,。經(jīng)計算某P3生物實驗室空調(diào)系統(tǒng)夏季所需冷量為19.66Kw，再熱量為1.61Kw,，冬季所需熱量為16.01Kw,，加濕量為7.08Kg/h。
5,、排風(fēng)量計算(二級)
實驗室排風(fēng)量根據(jù)以下公式計算：
Q＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4—Q5 式中：
Q－實驗室排風(fēng)量,；
Q1－實驗室送風(fēng)量；
Q2－縫隙滲入風(fēng)量,；
Q3－開關(guān)門引起的滲入風(fēng)量,；
Q4－開關(guān)傳遞窗引起的滲入風(fēng)量；
Q5－局部設(shè)備排風(fēng)量,；
6,、空調(diào)方式及計算(二級)
該空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)采用全新風(fēng)系統(tǒng)，冬夏空氣處理過程如圖1所示。經(jīng)計算某P3生物實驗室空調(diào)系統(tǒng)夏季所需冷量為19.66Kw,，再熱量為1.61Kw,，冬季所需熱量為16.01Kw，加濕量為7.08Kg/h,。
7,、冷熱源方案及節(jié)能(二級)
本設(shè)計中，考慮到生物實驗室體積小,、靈活使用的特點,，選用的加熱器和加濕器均選擇可調(diào)節(jié)型。選用的冷熱源為VRV小型熱泵機組,，其制冷量20.0kW,，制熱量為20.6kW，空調(diào)設(shè)備間選用窗式冷暖型空調(diào)機,，輔助電加熱器兩個,，共計18kW,，加濕器選用電熱加濕型,，加濕量為8kg/h。
由于P3實驗室空調(diào)系統(tǒng)采用全新風(fēng)系統(tǒng),，應(yīng)當(dāng)考慮安裝熱交換器回收排風(fēng)中的冷,、熱量。為了避免交叉污染,，轉(zhuǎn)輪式全熱回收器是不能使用的,，可以使用熱管和板式金屬熱交換器。
8,、氣流組織(二級)
上送下回是傳統(tǒng)的氣流組織形式,，由空間上部送入空氣下部排出。該方式是適合生物實驗室的氣流組織形式,，有利于改善工作區(qū)的空氣質(zhì)量,，保證氣流從低污染區(qū)域流向高污染區(qū)域，能夠形成有利于實驗人員安全的氣流組織,。該生物實驗室的氣流組織形式為：主實驗間送,、排風(fēng)口對面布置，右側(cè)三個均布過濾器送風(fēng)口上送,、左后側(cè)過濾器排風(fēng)口下排,，形成有利于工作人員安全的氣流組織。緩沖間,、更防護服間進口上部設(shè)送風(fēng)口,，送風(fēng)口對角線的壁板下側(cè)設(shè)過濾器排風(fēng)口，上送下排使得氣流由潔凈區(qū)流向相對污染區(qū)。但是,，此種氣流組織容易造成排風(fēng)過濾器后面的操作空間過小,，無法進行檢漏，確保生物實驗室的安全,。應(yīng)當(dāng)在設(shè)計排風(fēng)口位置是充分考慮排風(fēng)過濾器檢漏的操作空間,。
9、結(jié)論(一級)
目前,，P3生物實驗室的建設(shè)在我國剛剛起步,，在建造生物實驗室時，規(guī)范設(shè)計十分重要,。本文通過某工程實例討論了P3生物實驗室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計方法,，供設(shè)計人員參考。