生物洁净室的负压控制
ABSL-3生物负压安全实验室建造详解(暖通、自控)
↑
↑
回风
↓
→排风至室外
负压洁净区二次回风空调系统：
新风→粗效过滤器→中效过滤器→表冷→中效过滤器→高效过滤器→洁净室→粗效过滤器
↑
↑ 高效过滤器
回风
↓
→高效过滤器→排风至室外
负压洁净区一次回风空调系统：
新风→粗效过滤器→中效过滤器→表冷→中效过滤器→高效过滤器→洁净室→粗效过滤器
↑
高效过滤器
回风
↓
→高效过滤器→排风至室外
型。
2、机组尺寸仅供参考，准确尺寸由机组供货商提供。供货商提供的设备尺寸不应 超过设计控制尺寸 5%以上，否则必须获得设计师认可。
3、所有空调机组的风机均设变频器，由控制承包商提供。 4、通过盘管所在空调器截面的气流速度不应大于 2.0m/s。新、回风口均应配手动
对开多叶调节风阀，由机组供货商提供。
为热水再热，再热热水为 35/30℃热水。
2. 空调冬季热源为 60/50℃热水，来自动力站。冬季加湿为 0.2MPa 工业蒸汽。
3. 空调系统总冷热负荷、加湿量统计表如下： 疫苗车间
夏季冷热量
项目
参数
单位
夏季总冷量（总冷负荷）
660.0
kW
夏季空调机组总再热量
190.0
kW
冬季冷热量
项目
参数
冬季空调总热量（总热负荷）
病毒的 DNA 和 RNA 中的化学键吸收热量导致键断裂的过程是病毒高温失活的 核心。细菌蛋白质、核酸等化学结构是由氢键连接的，而氢键是较弱的化学键， 当菌体受热时，氢键遭到破坏，蛋白质、核酸、酶等结构也随之被破坏，失去其 生物学活性，导致细菌死亡。此外，高温亦可导致胞膜功能损失而使小分子物质 以及降解的核糖体漏出。
洁净室压差控制要求及控制方法
邱济夫
中电奥星制药系统工程（上海）有限公司
摘要：分析了洁净室压差控制的目的与作用，总结了洁净室压差控制的要求，并对洁净室压 差控制的方法进行了总结与探讨。 关键词：洁净室 压差控制 控制方法
1．引言 洁净室是指悬浮粒子浓度受控的房间。对于 洁净室而言，维持其洁净度级别至关重要，是进 行洁净室内相关生产活动的必需条件。一般来说， 洁净室的设计、建造和运行都要尽量减少周围环 境对洁净室内部空间的干扰和影响，而压差控制 是维持洁净室洁净度等级、减少外部污染、防止 交叉污染的最重要、最有效的手段。 洁净室静压差具有如下作用[1]，[2]： （1）洁净室门窗关闭时，防止周围环境的污 染由门窗缝隙渗入洁净室内； （2）洁净室门窗开启时，保证足够的气流速 度，尽量减少门窗开启和人员进入瞬时进入洁净 室的气流，保证气流方向，以便把进入的污染减 小到最低程度。 当洁净室内工艺生产或活动使得室内空气内 含高危险性的物质，如青霉素等高致敏性药物、 高传染性高危险的病毒、细菌等，洁净室压差需 保持相对负压。 国内外标准、规范[3]，[4]，[5]，[6] ，[7] ，[8] ，[9]对 于洁净室的对外压差做了规定，或者给出了压差 控制的要求和指南。 本文将讨论洁净室压差控制的要求，并对洁 净室压差控制的方法进行探讨。 2．洁净室压差控制要求 2．1 概述 国内外标准、规范对洁净室压差控制的推荐 值不尽相同。《洁净厂房设计规范》中规定，“不 同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压 差，应不小于 5Pa，洁净区与室外的压差，应不 小于 10Pa”。 由于各个行业洁净室内污染控制的需求不 同，各个行业之间对于洁净室压差控制的要求也 不尽相同。电子、医院、医药工业、动物实验等 行业的洁净室，因为其污染控制需求不同，产生
洁净室压差控制要求及控制方法
洁净室压差控制要求及控制方法邱济夫中电奥星制药系统工程（上海）有限公司摘要：分析了洁净室压差控制的目的与作用，总结了洁净室压差控制的要求，并对洁净室压差控制的方法进行了总结与探讨。
关键词：洁净室 压差控制 控制方法1．引言洁净室是指悬浮粒子浓度受控的房间。
对于洁净室而言，维持其洁净度级别至关重要，是进行洁净室内相关生产活动的必需条件。
一般来说，洁净室的设计、建造和运行都要尽量减少周围环境对洁净室内部空间的干扰和影响，而压差控制是维持洁净室洁净度等级、减少外部污染、防止交叉污染的最重要、最有效的手段。
洁净室静压差具有如下作用[1]，[2]：（1）洁净室门窗关闭时，防止周围环境的污染由门窗缝隙渗入洁净室内；（2）洁净室门窗开启时，保证足够的气流速度，尽量减少门窗开启和人员进入瞬时进入洁净室的气流，保证气流方向，以便把进入的污染减小到最低程度。
当洁净室内工艺生产或活动使得室内空气内含高危险性的物质，如青霉素等高致敏性药物、高传染性高危险的病毒、细菌等，洁净室压差需保持相对负压。
国内外标准、规范[3]，[4]，[5]，[6] ，[7] ，[8] ，[9]对于洁净室的对外压差做了规定，或者给出了压差控制的要求和指南。
本文将讨论洁净室压差控制的要求，并对洁净室压差控制的方法进行探讨。
2．洁净室压差控制要求2．1 概述国内外标准、规范对洁净室压差控制的推荐值不尽相同。
《洁净厂房设计规范》中规定，“不同等级的洁净室以及洁净区与非洁净区之间的压差，应不小于5Pa，洁净区与室外的压差，应不小于10Pa”。
由于各个行业洁净室内污染控制的需求不同，各个行业之间对于洁净室压差控制的要求也不尽相同。
电子、医院、医药工业、动物实验等行业的洁净室，因为其污染控制需求不同，产生了不同的压差控制要求。
2．2 医院洁净室压差控制要求根据《医院洁净手术部建筑技术规范》，医院洁净手术部中，Ⅰ级、Ⅱ级高级别洁净手术室对相邻低级别洁净室的静压差为+8Pa，其余洁净手术室或洁净室对相邻低级别洁净室的静压差为+5Pa，预麻醉室对相邻洁净室的静压差为-8Pa。
洁净室中正压负压的概念
洁净室中正压负压的概念洁净室是一个特殊的环境，主要用于对物体进行精细加工或对生物材料进行实验，在此环境中要求空气中的微粒、细菌、病毒等污染物的浓度要控制在一定的范围内。
洁净室的设计和操作方法可以根据需要进行调整，以满足特定的应用要求。
在洁净室中，正压和负压是两种常见的压力调节技术，下面将详细介绍这两种概念。
1. 正压洁净室：正压洁净室是指洁净室内部的空气压力大于室外的压力。
这意味着洁净室中的空气流向室外，从而防止外界空气中的微粒、细菌等污染物进入洁净室。
正压洁净室通常通过送风系统向室内提供干净的空气来形成正压环境。
送风系统一般包括HVAC（Heating, Ventilation and Air Conditioning）系统，它通过滤芯和风机将室外的空气过滤并送入洁净室内部。
这些送风口一般安装在天花板或墙壁上，可以使空气从洁净室的上部进入室内并维持正压环境。
正压洁净室的主要优点在于，可以很好地保护洁净室内的物体或生物样本免受外界污染。
由于空气流向室外，外界的微粒、细菌等污染物很难进入洁净室，从而保证内部环境的洁净度。
此外，正压洁净室还可以通过控制室内空气的压力差，使洁净室内部的空气流向特定的区域或设备，以满足不同应用的需求。
2. 负压洁净室：负压洁净室是指洁净室内部的空气压力小于室外的压力。
在负压环境下，洁净室的空气不会向室外流动，而是会被过滤并循环使用。
负压洁净室通常通过排风系统来实现，该系统将洁净室内部的空气抽取出去，并经过过滤后再送回室内。
排风系统一般包括风机、排风管道以及过滤器等设备，通过排出室内空气中的污染物，使洁净度得到保持。
负压洁净室主要用于防止洁净室内部的污染物向外界传播。
比如，在医院中，负压洁净室可以用于收治传染性疾病患者，以防止病原体向外界传播。
此外，负压洁净室还可以用于危险物质的处理或实验，以防止危险物质泄漏。
总结：正压和负压是洁净室中用于控制空气流动和保持洁净度的两种技术。
洁净区“压差”的控制与压差规范要求大全
在一定空间范围内，将空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内温度、洁净度、压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内的工程学科。
气流→初效净化→加湿段→加热段→表冷段→中效净化→风机送风→管道→高效净化风口→吹入房间→带走尘埃细菌等颗粒→回风百叶窗→初效净化重复以上过程，即可达到净化目的，即为净化空间。
举例说，乱流洁净室乱流洁净室的主要特点是从来流到出流（从送风口到回风口）之间气流的流通截面是变化的，洁净室截面比送风口截面大得多，因而不能在全室截面或者在全室工作区截面形成匀速气流。
所以，送风口以后的流线彼此有很大或者越来越大的夹角，曲率半径很小，气流在室内不可能以单一方向流动，将会彼此撞击，将有回流、旋涡产生。
这就决定乱流洁净室的流态实质是：突变流；非均匀流。
所以，概括地说，乱流洁净室的作用原理是：当一股干净气流从送风口送入室内时，迅速向四周扩散、混合，同时把差不多同样数量的气流从回风口排走，这股干净气流稀释着室内污染的空气，把原来含尘浓度很高的室内空气冲淡了，一直达到平衡。
所以气流扩散得越快，越均匀，稀释的技果就越好。
大家都知道，“人往高处走，水往低处流”，大自然中的空气也是随风流动，实际上这种流体的运动，都离不开“压差”的作用。
在洁净区内，各个房间相对于室外大气的压力差，我们称之为“绝对压差”。
每个相邻房间、相邻区域的压力差，我们称之为“相对压差”，简称“压差”。
我们假设A房间的绝对压差为P1，B房间的绝对压差为P2，那么A-B之间的压差为△P=P2-P1。
有时候因为语言习惯，我们会把“绝对压差”和“相对压差”都简称“压差”，比如我们说“xx房间的压差”，指的就是房间对室外的“绝对压差”，比如我们说“xx房间和xx房间的压差”,指的就是两个房间的“相对压差”。
洁净室的换气次数和压差的关系：一个洁净室的换气次数与这个洁净室相对外界的压差有大小没有关系的。
换气次数是某洁净空间单位时间内总进风量/该空间容积的商。
洁净区的压差控制和压差表使用说明
洁净区的压差控制和压差表使用说明对制药厂各洁净室压差进行控制，其目的是保证洁净室在正常工作或平衡暂时受到破坏时，空气都能从洁净度高的区域流向洁净度低的区域，使洁净室的洁净度不受到污染空气的干扰。
下面根据压差控制法规要求分8个方面进行压差控制和压差表安装的详细介绍。
1. 压差控制法规要求2010版GMP认证对于洁净车间的压差要求：洁净区与非洁净区之间、不同等级洁净区之间的压差应不低于10帕斯卡，相同洁净度等级不同功能的操作间之间应保持适当的压差梯度，以防止污染和交叉污染。
药品2010版GMP无菌药品附录第三十四条规定“应当在压差十分重要的相邻级别区之间安装压差表”。
2. 确定洁净区各洁净室的压差2.1同一洁净区各洁净室的压差在实际工程中，确定同一洁净区各洁净室的压差，可以把每个洁净室的压力与洁净区走廊相比较，以洁净区走廊压力值为基准。
因为洁净区走廊贯穿每一个洁净室，每个洁净室与洁净区走廊的压差确定了，洁净室之间的压差也就确定了。
所有洁净室的压力值都以洁净区走廊压力值为基准，互相间的压差值就不会混乱。
如固体制剂车间，可以确定洁净区走廊正压值为18帕（洁净区室外为0帕）；粉碎间、称量间散尘严重，一般通过前室与洁净区走廊相连，为避免房间内含尘量较大的气流通过走廊扩散到其它房间，可以确定粉碎间、称量间正压值为12帕，前室正压值为15帕。
这样，粉碎间、称量间相对于前室为负压，前室相对于洁净区走廊为负压。
气流从洁净区走廊流向前室，从前室流向粉碎间、称量间。
净干器具存放间用于存放洗净、烘干的器具，为避免污染，可确定该房间正压值为21帕，以避免走廊气流流入该房间。
2.2不同等级洁净区之间的压差确定不同等级洁净区之间的压差，可以先确定低洁净度级别洁净室的正压，再依次提高正压值基数，确定高洁净度级别洁净室正压。
2.3特殊情况洁净区的压差药品的生产车间，比如软胶囊生产车间，在同一洁净区内有相对湿度不同的洁净室，对此，应控制比较干燥的洁净室，相对相邻洁净室为正压，以免湿空气流向干燥的洁净室。
实验室压差应该如何控制
实验室压差控制在净化空调系统中是一个非常重要的环节。
只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。
例如洁净厂房必须保持一定的正压使外界未经净化的空气不会进人净化区域，保证洁净级别；并且通过对各净化区域的不同的压差控制，达到净化分区的作用，在GMP中就要求不同净化级别区域的压差应得到控制不小于+5Pa。
在生物安全洁净室中，压差控制更是保证安全防护屏障的关键指标，在《生物安全实验室建筑技术规范》中指出必须使实验室的负压梯度得到稳定可靠的控制。
因此对于净化空调系统来说，压差控制是非常重要的。
压差控制在实现中是比较困难，特别是在生物安全实验室中，要得到并保持精确、稳定的压差对于控制工程师而言绝对是一件具有挑战性的任务。
因此在设计压差控制系统时，必须要根据实际情况从以下几个方面进行分析和确定：①风险分析评估；②定风量系统和变风量系统选择；③压差控制和余风量控制方法；④控制信号与噪声的影响；⑤制稳定性及响应速度；⑥建筑结构对压差控制的影响；风管泄漏对压力控制的影响。
首先，必须对压差控制的风险进行分析，例如对于高等级的生物安全实验室而言，因为它有生物污染的高风险，各种相关的标准都对其有保持稳定负压梯度防止污染泄漏的严格要求，因此控制系统就必须能够稳定可靠的实现这样的控制目标。
2、压差控制方法对于压差控制系统来说，其所达到的结果实质上是对渗人或渗出空气的控制，就其控制策略而言可分为被动式和主动式控制。
定风量（CAV）是一种被动式的控制方法，它使用手动风量调节阀，通过简单的送风和排风平衡，送风比排风少（或多）一定的量（余风量），来达到所期望的压差。
在选择定风量这样的控制策略时必须认真的考虑，因为定风量系统有突出的局限性。
主要有以下几点：（1）所有时间，设备必须保持恒定的送风量和排风量。
（2）不能有任何排风设备（如生物安全柜等）增加或减少，灵活性差。
未来的扩展会由于系统容量限制而受限。
洁净区的压差控制和压差表使用说明
洁净区的压差控制和压差表使用说明------------------------------------------------------------------------------------------------洁净区的压差控制和压差表使用说明对制药厂各洁净室压差进行控制，其目的是保证洁净室在正常工作或平衡暂时受到破坏时，空气都能从洁净度高的区域流向洁净度低的区域，使洁净室的洁净度不受到污染空气的干扰。
下面根据压差控制法规要求分8个方面进行压差控制和压差表安装的详细介绍。
1. 压差控制法规要求2010版GMP认证对于洁净车间的压差要求:洁净区与非洁净区之间、不同等级洁净区之间的压差应不低于10帕斯卡，相同洁净度等级不同功能的操作间之间应保持适当的压差梯度，以防止污染和交叉污染。
药品2010版GMP无菌药品附录第三十四条规定“应当在压差十分重要的相邻级别区之间安装压差表”。
2. 确定洁净区各洁净室的压差2.1同一洁净区各洁净室的压差在实际工程中，确定同一洁净区各洁净室的压差，可以把每个洁净室的压力与洁净区走廊相比较，以洁净区走廊压力值为基准。
因为洁净区走廊贯穿每一个洁净室，每个洁净室与洁净区走廊的压差确定了，洁净室之间的压差也就确定了。
所有洁净室的压力值都以洁净区走廊压力值为基准，互相间的压差值就不会混乱。
如固体制剂车间，可以确定洁净区走廊正压值为18帕(洁净区室外为0帕);粉碎间、称量间散尘严重，一般通过前室与洁净区走廊相连，为避免房间内含尘量较大的气流通过走廊扩散到其它房间，——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------可以确定粉碎间、称量间正压值为12帕，前室正压值为15帕。
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2、3 变风量阀控制洁净室负压
某些设有工艺排风的洁净厂房出于生产工艺的需求, 房间排风量是依据不同 产品特点而变化的, 保证这些房间对整个洁净厂房的压差平衡就显得尤为重要。 在这种风量变化的情况下, 使用变风量阀控制房间负压效果较好。
变对风于量排阀风具量有随两时个变独化立而的同动时作设部置了 回管增阀风减排分压制内面 机起风 道 的 门 量 少 风:信锥移积构风一,的 接 排 。 变 管号 体 动 来,量个即房 入 风 新 化 道则,来 中 调的是即不间 新 管 设 而 排新动 心 节再随调会增 道 排 变 风,设作 的 风 分室节因设 上 风 化 量排增的 阀 量 配内锥为的 安 口 。 增风设;部 杆 。另压体调排 装 风 原 加口一,分差一与节使风 文 量 有;阀个,部变管其由 锥系 丘 随 排门排原化分道他执 体统 里 原 风开风有是由间风行 在流 有 口,大口排房定的口机 文量排排,,风并风间开而构氏控风风口在通新量静口引控管制口量排新过设 风量增加, 则新设排风口阀门关小, 新设排风管道排风量减少。总之, 通 过文丘里流量控制阀门控制房间总排 风量恒定, 为房间最大排风量。房间 送风量根据房间洁净度要求的换气次 数确定。回风量根据送风量、房间漏 风量及房间最大排风量确定, 由送、 排风量保证房间的压差。
谢谢！
3 自动控制与报警
为保证实验室的正常运行，应建立完善的应急处理措施， 和自动控制、报警系统，在自控设计中要保证完善的负压 控制系统，送排风机必须考虑启动，内部通话器及监控设 施，排风过滤器堵塞报警装置、实验室负压报警装置等。
4 设备备用问题
(一)三级生物安全实验室要求双路独立供电，或采用备用发电机组，而四 级生物安全实验室要求有第三备用电源。条件不具备时需要另设不间断电 源，不间断电源的供电能力要求不少于45分钟。有的三级生物安全实验室 仅采用普通市政供电，没有任何备用措施，显然不满足要求。
。按照最不利情况假设送、排风的定风量阀在系统运行时的调节误差分别
为上偏差和下偏差。那么, 此时L(1)nV L ,P ( 1 )n ( V L X ) , 保 持 即房漏间风负量压换气,则次排数风m 量应2n大/于1 ( 送风)量。,由即上L :P 述 L 理 论( 分1 析 可)n 见,( 只L 有V X 在) ( 房1 间 的) n 漏 V 风量换气次数2n/1() 时, 定风量阀才适用于洁净室的负压控制。
风量阀在某一刻度时不能使风量恒 定。
图2 送风定风量阀运行测试结果
2、2 定风量阀适用条件
针对调试中出现的问题结合所选用的定风量阀的设计特点, 分析了该定风量 阀的适用条件。
设洁净室的体积为V, 换气次数为n, 漏风量为L X , 送风量为 L , 排风量为 L P , 则 LPLLX , LnV, LPnV LX。已知定风量阀的调节误差为
（二）排风机的备用问题为了保证实验室内在任何情况下都保持负压， 三级、四级生物生物安全实验室排风系统要求应设置备用排风机，但很 多工程没有设置。更有甚者排风系统没有备用风机，但送风设置备用风 机。
5 结语
本文介绍了几种风量控制装置，讨论了利用末端装置控制洁净室负压 的方法。文中给出了选用定风量阀控制房间压差的房间漏风量换气次数 参考值，以供 大 家 参考、讨论。控制洁净室负压是一个比较复杂的问题 ，要保持精确、稳定的压差有许多制约因素，不但需要精确地理论计算 ，还需要在调试和运行中不断调整和完善。在设计压差控制时要根据不 同情况选择合适的控制方法。生物安全实验室的建设时近几年逐渐兴起 的，还属于新生事物，对于广大设计施工建设者来说，如何将生物安全 实验室建设的更科学、更合理，是需要深入探讨的课题。
国内的一些设计人员出于安全考虑往往将室内的负压定得很高, 但 是一味增大压差是不现实和不科学的。对于药厂洁净厂房, 我国《洁净
厂房设计规范》规定不同等级的洁净区与非洁净区之间的静压差不应小 于5 Pa, 洁净区与室外的静压差不应小于10pa。P3 生物安全实验室内 部相对于实验室外部保持负压, 实验间的相对压强以- 30~ - 40 Pa 为宜, 缓冲间的相对压强以- 15~ - 20 Pa 为宜; P4 生物安全实验室的安全柜 室必须保持负压程度最高, 其相对压强不得高于- 60 Pa; 安全柜室、内 更衣室、淋浴室和外更衣室的相对压强依次增高, 相邻房间之间应有压 差, 保持在10~ 15 Pa 之间。
图1 洁净室空气平衡关系
排风的定风量阀刻度在700 m3 /h 不变, 送风的定风量阀风量增大 时, 洁净室与室外压差越来越小, 这
种变化趋势是正确的。当把送风的 定风量阀刻度重新调到600 m3 / h 时, 主实验间与室外压差不能回到 先前的状态, 两次相差23Pa。当把 送风的定风量阀刻度重新调到650 m3 / h时, 主实验间与室外压差也 不能重复先前的状态,两次相差30 Pa。由此可见, 主实验间送风的定
生物洁净室的负压控制
学生：王蒙蒙 学号：112080992
引言
压差控制系统在生物净化空调系统中是非常重要的一个环节, 通过对净化区 域的压差进行控制, 保证合理的气流组织才能达到净化和工艺的要求。某些生物 洁净室中含有致病微生物或污染物,为避免洁净室周围的环境受到污染就要使洁 净室保持负压。依据实验对象危害程度，一般把生物安全实验室分为四级。
1、负压控制与漏风量
对于洁净室的负压控制系统来说, 实质上就是对渗入洁净室的空 气的控制。当洁净室与相邻空间之间有门窗和任何形式的孔口存在 时, 在这些门窗、孔口处于关闭情况下,洁净室与相邻空间应维持一 个相对压差, 这个压差就是以一定风量通过这些关闭的门窗、孔口的 缝隙时的阻力。 具体下式所示。
Q F 2p
式中为流量系数, 通常取0.3~0.5; F为缝隙截面积; P为缝隙两侧压 差; 为空气密度。
2 用末端控制装置控制洁净室负压
2. 1 用定风量阀控制洁净室负压
原则上, 通过在送风管和排风管上采用定风量控制装置的定风量系统在一定 程度上可以主动、动态地调节流量, 消除系统静压波动对流量的影响,从而保证 流量恒定和控制稳定 。图1 所示, 房间送风和排风的定风量阀按照额定风量运 行, 房间的负压靠送风量与排风量的风量差控制。采集空调机组的压差信号, 调 节送风机变频器保证定风量送风。排风变化房间 Nhomakorabea差控制示意图
2、4 手动调节阀控制洁净室负压
控制思路如图所示, 分别 在系统总送、排风管道的直 管段上安装风量测量及变送 装置, 将测量信号反馈给控制 器以控制送风机和排风机的 电动机供电频率, 使送风量保 持恒定。通过采用管道定静 压控制保持该段压力恒定,从 而维持排风量恒定。
图6 手动调节阀的控制思路