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生物潔凈實驗室空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計
【導(dǎo)讀】 所謂生物潔凈實驗室是以防止微生物污染為主要目的實驗室,它是在工業(yè)潔凈室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
所謂生物潔凈實驗室是以防止微生物污染為主要目的實驗室,它是在工業(yè)潔凈室的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。20世紀(jì)70年代開始,美國等國家大規(guī)模把工業(yè)潔凈技術(shù)引入以防止空氣作為媒介的生物污染的領(lǐng)域,從而誕生了現(xiàn)代意義的生物潔凈實驗室。這種生物潔凈實驗室,一方面確保試件不受其他雜菌污染以保證實驗精度,另一方面又要求防止所研究的材料外泄,危害其他人員的健康及環(huán)境污染[1]。
1 實驗室布置
我院生物潔凈實驗室用于生物人工肝的研究工作,確保實驗室空氣的潔凈度等是該實驗室zui重要的環(huán)境條件之一。
生物潔凈實驗室設(shè)實驗室1(用于動物解剖取肝)、實驗室2(用于人工肝實驗)及其相應(yīng)的輔助用房。實驗人員通過一更、二更經(jīng)風(fēng)淋后進(jìn)入實驗室,由緩沖經(jīng)一更離開實驗室;物品則通過傳遞窗進(jìn)出。人物分流、潔污分流的合理布局,避免了交叉感染,從客觀條件上提高了實驗數(shù)據(jù)的性。實驗室1、實驗室2中心區(qū)域設(shè)置百級送風(fēng)天花,實驗室2根據(jù)需要另設(shè)兩個百級層流工作臺送風(fēng)罩。凈化空調(diào)機(jī)組放置于旁邊的房間里。
2 實驗室的空調(diào)設(shè)計
人工肝實驗屬生物技術(shù)開發(fā)類的實驗,其傳染性及危害性等級不高,但從實驗結(jié)果的角度考慮,其對實驗工作區(qū)域的潔凈度級別則要求很高。我院生物潔凈實驗室是按工作區(qū)百級,周邊區(qū)萬級的要求設(shè)計。
2.1 空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計
為使實驗室的工作區(qū)域達(dá)到百級凈化效果,設(shè)計上考慮采用集中送風(fēng)的形式,通過平布的百級送風(fēng)天花將處理過的凈化空氣均勻地送至工作區(qū)域。實驗室設(shè)置一臺凈化空調(diào)機(jī)組,由于未涉及化學(xué)溶媒及感染性材料的操作,其空調(diào)系統(tǒng)采用循環(huán)風(fēng)加新風(fēng)的方式。實驗室2內(nèi)還設(shè)置了兩處獨(dú)立啟停的百級層流罩,在滿足實驗需要的同時也大大節(jié)省了運(yùn)行的成本。為減少室內(nèi)工作環(huán)境的噪聲,百級層流罩均采用獨(dú)立的外部循環(huán)風(fēng)機(jī)控制,并在其送風(fēng)管上裝消聲器。百級層流罩上均設(shè)有導(dǎo)流板,以確保其送風(fēng)氣流曲線的層流效果。
實驗室空調(diào)系統(tǒng)采用初、中、三級過濾系統(tǒng)(其中機(jī)組內(nèi)設(shè)置二級過濾網(wǎng),空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)末端是采用過濾效率達(dá)99%的亞過濾器),以保證其室內(nèi)周邊萬級潔凈度的要求;百級層流罩循環(huán)系統(tǒng)則采用中、二級過濾(送風(fēng)末端采用過濾效率達(dá)99.998%的過濾器),因其原始風(fēng)源采用的是室內(nèi)的凈化空氣,其實際上是經(jīng)過了五級過濾,其凈化達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)[2]。
由于百級層流罩的循環(huán)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)只設(shè)置過濾器做空氣凈化處理而不處理冷、熱負(fù)荷,因而為承擔(dān)循環(huán)風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的設(shè)備等散熱及保證層流罩下工作區(qū)域?qū)ν獾恼龎翰?各層流罩均設(shè)一路風(fēng)管接自實驗室凈化空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)管,并在系統(tǒng)上設(shè)有止回閥以防止氣流倒灌。
整個實驗室布局的要求的壓力梯度是由內(nèi)向外依次遞減的,對于相同級別的房間根據(jù)由內(nèi)向外的原則需要有大于等于0Pa的壓力差,而相差一個級別的房間(如實驗室1對緩沖)則需要有大于等于5Pa的壓力差,潔凈區(qū)對非潔凈區(qū)的壓力差按規(guī)范需達(dá)到10Pa以上。實驗室1是動物解剖取肝的場所,其工作時間內(nèi)相對于實驗室2及緩沖區(qū)域均應(yīng)成負(fù)壓狀態(tài),需設(shè)置獨(dú)立的強(qiáng)排風(fēng)系統(tǒng),獨(dú)立排至室外,并有防倒灌措施。因不存在傳染性問題,排風(fēng)不做特殊處理。
根據(jù)人工肝生物潔凈實驗室內(nèi)工作人員的活動特點(diǎn)(著裝多寡沒有限定,工作強(qiáng)度不定),溫度設(shè)計在21～27℃范圍,相對濕度設(shè)計在40%～60%范圍比較適宜。
實驗室的新風(fēng)量是按總風(fēng)量的30%設(shè)計的,大于按人員(60m3/h.人)及正壓漏風(fēng)設(shè)計的新風(fēng)量?？照{(diào)機(jī)組在運(yùn)行20min后環(huán)境的潔凈度可達(dá)到設(shè)計的要求。
2.2 空調(diào)自控控制系統(tǒng)的設(shè)計
空調(diào)機(jī)組自控系統(tǒng)采用*可靠的可編程控制器、溫濕度傳感器、比例積分調(diào)節(jié)閥及加濕器等設(shè)備實驗室的溫濕度進(jìn)行控制,以節(jié)省系統(tǒng)能耗。通過設(shè)置在實驗室內(nèi)的多功能綜合控制面板,工作人員可設(shè)定所需溫度,由控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)電動比例積分調(diào)節(jié)閥的開度,控制空調(diào)制冷、供暖水管上的水流量并配以風(fēng)管上的電再熱器達(dá)到控溫的目的。
此外,通過設(shè)置在實驗室內(nèi)的多功能綜合控制面板,還可以實現(xiàn)機(jī)組的開關(guān)機(jī)控制、值機(jī)控制、溫濕度顯示、機(jī)組運(yùn)行/值班及故障顯示、過濾網(wǎng)堵塞聲光報警等功能。通過設(shè)置在機(jī)房內(nèi)的空調(diào)機(jī)組智能控制柜,除了可以實現(xiàn)實驗室內(nèi)多功能控制面板上的功能之外,還可以實現(xiàn)機(jī)組過濾網(wǎng)堵塞監(jiān)控、排風(fēng)機(jī)運(yùn)行及故障監(jiān)控、系統(tǒng)風(fēng)壓監(jiān)控等功能。
2.3 空調(diào)節(jié)能降噪方面的設(shè)計
為節(jié)省能源,針對本工程的特點(diǎn),所有的空調(diào)機(jī)組及循環(huán)風(fēng)機(jī)均采用*的變頻器對風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。從各級過濾網(wǎng)的開始使用到更換,風(fēng)機(jī)馬達(dá)的工作功率相應(yīng)地從小到大逐漸增加。相比采用定風(fēng)量閥的方式,風(fēng)機(jī)馬達(dá)工作功率始終處于固定的zui大功率,使用變頻器控制,可以節(jié)省空調(diào)機(jī)組運(yùn)行電量?？諝庋h(huán)機(jī)組采用變頻器可以實現(xiàn)變頻軟起動,運(yùn)行平穩(wěn),避免過大的啟動電流對電網(wǎng)的沖擊,還可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)[3]。
將空調(diào)機(jī)房設(shè)置在實驗室的隔壁,勢必會增加實驗室的環(huán)境噪聲。為降低室內(nèi)工作區(qū)域的噪聲,實驗室內(nèi)的百級層流罩未采用成品,而改為外部風(fēng)機(jī)控制。所用的設(shè)備如排風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組等也都考慮選用低噪音類型,機(jī)房每根主風(fēng)管上均裝2個消聲器消聲。從人性的角度關(guān)懷實驗室的使用人員。
3 實驗室的檢測
醫(yī)院潔凈單元的驗收不得以空氣潔凈度級別或細(xì)菌濃度的單項指標(biāo)代替綜合性能全面評定,因其不能反映潔凈室可以投入使用的整體性能。而綜合性能全面評定的檢測,又必須由衛(wèi)生部門授權(quán)的專業(yè)工程質(zhì)量檢驗機(jī)構(gòu)或取得國家實驗室認(rèn)可資質(zhì)條件的第三方完成。我院生物人工肝實驗室于2007年1月份通過了杭州市疾病預(yù)防控制中心的檢驗,其中實驗室1號、實驗室2號的潔凈度達(dá)到了局部百級、周邊萬級的要求。
檢驗主要依據(jù)GB/T16294-1996、GB/T16292-1996、JGJ71-1990,檢驗項目包括塵埃粒子數(shù)、風(fēng)速、靜壓差、溫度、相對濕度、照度、噪聲及細(xì)菌菌落總數(shù)。
實驗室1:
(1)溫度 22.7℃
(2)相對濕度 42.8%
(3)細(xì)菌菌落總數(shù)(沉降菌)
實驗室2:
(1)溫度 22.2℃
(2)相對濕度 43.1%
(3)細(xì)菌菌落總數(shù)(沉降菌)