生物安全实验室通风空调系统的设计
P3生物实验室的通风空调系统设计
从2001年以后，我国对生物安全实验室的需求逐年增加，特别是SARS和高致病性禽流感疫情的暴发，使国家对实验室生物安全技术更加重视。
P3生物实验室是生物安全防护三级实验室。
生物安全防护实验室是指实验室的结构和设施、安全操作规程、安全设备能够确保工作人员在处理含有致病微生物及其毒素时，不受实验对象侵染，周围环境不受污染。
根据微生物及其毒素的危害程度不同，分为四级，一级最低，四级最高。
关键字：生物实验室[1篇] 通风空调[11篇] 空调系统设计[3篇]□天津大学环境科学与工程学院刘俊杰赵歆治□国家生物防护装备工程技术研究中心祁建城引言(一级)从2001年以后，我国对生物安全实验室的需求逐年增加，特别是SARS和高致病性禽流感疫情的暴发，使国家对实验室生物安全技术更加重视。
P3生物实验室是生物安全防护三级实验室。
生物安全防护实验室是指实验室的结构和设施、安全操作规程、安全设备能够确保工作人员在处理含有致病微生物及其毒素时，不受实验对象侵染，周围环境不受污染。
根据微生物及其毒素的危害程度不同，分为四级，一级最低，四级最高。
P3生物实验室适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致病的微生物及其毒素。
当实验室活动涉及致病微生物传染或潜在微生物传染因子时如何避免环境污染和减少工作人员暴露的危险得到了世界范围内越来越广泛的关注。
本文拟从工程应用角度介绍一下某P3生物实验室的通风空调设计方法，旨在提高生物安全实验室的空气质量。
某P3生物实验室的HVAC设计(一级)工程概况(二级)笔者参与了某P3生物实验室的设计和调试工作，现在对有关设计和调试中出现的问题做初步探讨。
该P3生物实验室总面积约为25m2，共一层，建筑高度为2.900m。
如图1所示该实验室由主实验间、缓冲间、更衣间、设备房组成。
要求主实验间保持负压-70Pa，如图1所示：压力梯度从主实验间向外依次增高。
设计原则与设计参数(二级)该设计的原则是依据《生物安全实验室建筑技术规范》（GB50346-2004.）和《洁净厂房设计规范》（GB50073－2001），满足生物安全三级实验室的实验功能要求、实验室内的温湿度、压差梯度、洁净度、气流组织等要求。
某省动物疫病预防控制中心P3实验室的空调设计
工业技术76 2015年15期某省动物疫病预防控制中心P3实验室的空调设计周苏娜福斯特惠勒（河北）工程设计有限公司，河北石家庄050000摘要：简单介绍了某省动物防疫中心P3生物安全实验室空调系统设计，包括系统设置、送风和排风系统设计、室内气流组织、负压控制、主要设备材料的选择等，主要依据《生物安全实验室建技术规范》中相关条例的规定，对实验室进行了针对性分析设计。
关键词：P3生物安全实验室；空调系统；设计中图分类号：S851 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)15-0076-011P3实验室平面布局简介该动物疫病预防控制中心P3实验室包括一个BSL-3实验室及一个ABSL-3实验室，设置于其实验楼二楼的一端，自成一个区域。
实验室由防护区和辅助区组成，BSL-3实验室及ABSL-3实验室共用辅助工作区（监控室、洗消间、淋浴间）。
实验室防护区包括主实验室、缓冲间、防护服更换间。
实验室在平面布局上实施了一级隔离和二级隔离，BSL-3通过Ⅱ-A2生物安全柜实现了实验区与实验人员的一级隔离；主实验室进口处设缓冲间（两次更衣及缓冲）实现实验室与非实验环境的第二次隔离。
ABSL-3实验室内设大小鼠隔离器、IVC独立送风隔离笼具及Ⅱ-A2生物安全柜实现实验区与实验人员的一级隔离；主实验室进口处设缓冲间（两次更衣及缓冲）实现实验室与非实验环境的第二次隔离。
同时平面布局由内到外，保持一定的负压梯度，从而造成由外向内的气流的定向流动，以防止有害污染物外泄。
2空调系统设计2.1温湿度本P3实验室的室内温湿度除了考虑人员舒适的需要还要考虑隔离环境动物对环境的需求（2），主实验室夏季设计温度为24~26℃，相对湿度50%~70%，冬季设计温度为20℃~22℃，相对湿度40%~60%；主实验室的缓冲间二更同主实验室，淋浴间及清洁间只需要控制温度。
2.2空调系统划分根据实验室的平面布局，本防疫中心P3实验室防护区共138m2,设置一个空调系统。
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。
BSL-2生物安全实验室方案
BSL-2加强型生物安全实验室改造工程方案说明一、设计依据：1、《实验室生物安全通用要求》GB-19489-20042、《洁净厂房设计规范》GBJ50073-20013、《生物安全实验室建筑技术规范》GB50346-20044、《洁净室施工及验收规范》JGJ71-905、《通风与空调工程施工及验收规范》GB50243-2002二、BSL-2加强型实验室设计范围：本次建设所涉及的内容包括：实验室送排风、空调、压力显示报警、风量自动控制、监控、通讯、配电、数据传输、电子连锁、照明等系统和室内墙体、地面进行装修改造。
实验室改造面积约118㎡，本方案设计的实验室洁净度要求为万级、十万级；实验室吊顶內净高度为2.4米。
三、BSL-2加强型实验室技术方案说明：1、实验室结构装修：实验室的吊顶及围护隔断均采用聚苯乙烯夹心彩钢板，厚度为50mm，钢板为宝钢0.5mm，（彩钢板优点是重量轻、机械强度高、防水及保温性能好）；墙角处及墙与地面、墙与顶板之间夹角均采用铝合金圆弧阴阳过渡及密封，所有配套铝合金型材均采用电泳型材，以防止以后实验室长期使用消毒时导致铝材氧化。
实验室地面采用进口塑胶PVC地板无缝连接，具有耐酸碱腐蚀、抗磨损及防滑等特点。
2、各实验间洁净度、压力梯度：实验室改造面积约118㎡，其中污染区：实验操作室面积约为24.8㎡，洁净级别为10000级，换气次数不小于40次/小时，房间压差为－40Pa（对大气）；消毒灭菌间面积约为5.5㎡，洁净级别为100000级，换气次数不小于40次/小时，房间压差为－40Pa（对大气）；二次缓冲间面积约为3.9㎡，洁净级别为100000级，换气次数不小于30次/小时，房间压差为－30Pa（对大气）；半污染区面积约为13.98㎡，洁净级别为100000级，换气次数不小于30次/小时，房间压差为－20Pa（对大气）；洁净走廊间面积约为9.73㎡，洁净级别为100000级，换气次数不小于30次/小时，房间压差为＋10Pa（对大气）；准备间面积约为28.14㎡，洁净级别为100000级，换气次数不小于30次/小时，房间压差为＋10Pa（对大气）；缓冲间面积约为4.95㎡，洁净级别为100000级，换气次数不小于30次/小时，房间压差为＋10Pa（对大气）；內更淋浴室面积约为5.12㎡，无洁净要求、设独立排风，换气次数不小于10次/小时；在实验室隔壁设独立监控室及空调机房间。
生物安全实验室设施和设备要求
02
03
培训方式：定期 组织培训课程、 实际操作演练、
考核评估等
安全防护措施
实验室入口设置安全门， 限制未经授权的人员进
入
实验室内部设置安全通 道，确保人员快速撤离
实验室内配备消防设施， 如灭火器、消防栓等
实验室内设置紧急报警 系统，以便在紧急情况
下快速报警
实验室内设置通风系统， 确保实验室内空气流通
03
02 认证流程：申请、评审、 现场评审、整改、发证
认证机构：国家认证认可
04 监督管理委员会、国际实
验室认可合作组织等
监管部门和职责
定期检查和整改
定期检查：实验室需要按照规定进行定期检查， 确保设施和设备符合要求
整改措施：对于检查中发现的问题，实验室需要 及时采取整改措施，确保设施和设备符合要求
照明系统：采用LED照明，具有节 能、环保、长寿命等特点
供电系统：采用双路供电，确保实 验室的用电安全
电源插座：设置在实验室的墙壁上， 方便实验人员使用
应急照明：设置在实验室的出口处， 确保在紧急情况下的照明需求
实验室设备
生物安全柜
01
生物安全柜是生物安全实验室的 核心设备，用于保护实验人员免 受病原微生物的感染。
检查记录：实验室需要记录每次检查的结果，以 便追踪和改进
监管机构：实验室需要接受监管机构的检查和监 督，确保设施和设备符合要求
谢谢
通风和空调系统
通风系统：实验室应设置独立的通风系统，保证 室内空气流通和污染物排放。
空调系统：实验室应设置独立的空调系统，保证 室内温度、湿度和空气洁净度。
空气过滤：实验室应设置空气过滤系统，保证室 内空气洁净度。
某检验检测中心实验室通风及洁净空调系统设计
某检验检测中心实验室通风及洁净空调系统设计摘要：检验检测实验室不仅具备安全性和实用性，通风空调系统设计还须满足对洁净室内洁净环境产生影响的物质的控制，洁净空调的冷热源、空调风系统以及气流组织合理性设计，压差控制和洁净度保证的措施，理化实验室通风系统、控制系统的合理性和适用性设计等，以供参考。
关键词：洁净空调系统；通风系统；气流组织；废气处理前言：检验检测在维护质量安全、保障国计民生、加快技术创新、促进产业进步、降低工业成本、贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”五大理念、推动经济转型升级等方面发挥着基础保障和支撑引领作用，其行业服务水平决定国家科技创新水平和产业发展水平。
检验检测实验室不仅具备安全性和实用性，实验室的洁净空调系统需控制室内环境、仪器设备以及人员产生影响的尘埃粒子数，同时控制实验室室外压差，室内温度、湿度以及室内噪音。
为了保证检测实验室的洁净度，首先需具备合理的工艺平面布局，其次洁净空调系统需设计合理的气流组织，做好洁污分流，避免交叉污染。
除此之外，检验检测理化实验室频繁使用大型仪器、小型精密仪器、试剂和标准物质，为了确保试验数据处理系统的准确性，均需设计合理通排风系统。
实验室通风设计需考虑安全性、经济性、环保性、控制合理和可行性、操作的简易型和维修的方便性以及舒适性等因素。
1 项目概况1.1 建筑概况某检验检测中心实验室项目，建筑总面积约20000 平方米，地上四层，环形建筑。
其中一层为计量检定通用实验室及办公区，二层为部分理化通风实验室（前处理室、化学实验室等）、通用实验室及办公区，三层为理化实验室（前处理室，常规理化实验室以及样品制备室等）、精密小型仪器室（液相、液质、气相、气质、光谱、色谱等）、高温室和办公室等，四层为微生物洁净区检测（无菌室、霉菌室、二级生物安全实验室以及相关辅助用房）、基因测序检测（试剂室、样品制备、产品扩增和产物分析）和通用实验室及办公室。
1.2 设计依据及室外气象参数1.2.1 设计依据现行与理化通风、微生物洁净空调系统相关的国家规范标准、行业规范标准及地方规范标准1.2.2 室外气象参数夏季空气调节室外计算干、湿球温度为31.1℃（干球温度）和25.4℃（湿球温度）；冬季空气调节室外计算温度为-8.1℃；冬季通风室外计算温度为1.1℃；相对湿度为 75％(夏季)和 59％(冬季)。
生物安全实验室空调系统存在的问题及对策
生物安全实验室空调系统存在的问题及对策摘要生物安全实验室是通过各种防护屏障和管理措施，达到生物安全隔离要求的实验室。
与国际先进水平相比，我国的生物安全实验室建设起步相对较晚，相关的标准、规范还不够完善。
同时，由于缺少必要的设计、施工及管理经验，在实验室建设过程中或多或少存在一些问题。
文章就实验室空调系统设计及施工过程中的相关问题提出几点看法。
关键词生物安全实验室?空调系统?问题及对策一、系统设计存在的问题（一）一些设计人员对生物安全的概念不清楚，造成生物安全实验室内气流组织不合理，死角过大生物安全实验室要求气流必须从清洁区流向污染区，室内送风口和排风口的位置应使气流停滞的空间降到最小，并且室内排风口应设置在最危险区域，单侧布置。
但是，有些设计人员对有的工程送风口的设计采用对着生物安全柜吹的做法，使送风气流和生物安全柜工作窗口的保护气流互相干扰，加重了致病因子的泄露。
（二）实验室围护结构和空调通风管道的密封性差围护结构的密封性差主要是在门窗部位，也有些隔墙的连接处密封性差；空调通风管道的制作过程不符合要求，密封材料不合格。
这些都违背了高度生物安全实验室要求密封性好的基本原则。
（三）排风系统的过滤器安装位置不合理把高效过滤器安装在排风机的正压端，不能满足污染的排风段必须负压的要求。
（四）排风系统不加高效过滤器，而是采用高空排放排风系统不加高效过滤器，而是采用高空排放，这是不允许的。
有些设计人员或施工单位对高速排放的理解有误，他们认为高速排放就是排风管中的风速要超过13m/s，结果排风阻力大，达不到要求的排风量，室内很难保持要求的负压。
由于排风机压头加大，噪音和电耗也同时加大。
有些工程已经由于排风噪声超标与周围居民引起矛盾。
（五）排风高效过滤器的更换和检漏问题排风高效过滤器更换前必须首先消毒灭菌，设计和安装时必须考虑消毒问题，同时便于更换。
为了确保环境安全，排风高效过滤器也应考虑检漏的可能性，或采取其他确保不泄露的措施。
生物安全实验室建筑技术规范
生物安全实验室建筑技术规范生物安全实验室是进行与生物相关的科学研究、教学、检测和生产等活动的重要场所。
为了确保实验人员的安全、实验结果的准确性以及防止生物危害的扩散，必须遵循严格的建筑技术规范。
一、选址与规划生物安全实验室的选址至关重要。
首先，应远离人口密集区、水源保护区和生态敏感区，以减少潜在的风险对周边环境和人群的影响。
同时，要考虑交通便利性，便于实验材料和设备的运输以及应急情况下的人员疏散。
在规划方面，要根据实验室的功能和级别合理划分区域。
通常包括实验区、辅助区和办公区。
实验区应具备良好的通风、采光条件，并且布局合理，以保证实验流程的顺畅。
辅助区如设备机房、洗涤消毒间等要与实验区紧密相连，方便服务。
办公区则应与实验区有明确的分隔，以避免交叉污染。
二、建筑结构与布局（一）建筑结构建筑结构应具备足够的强度和稳定性，能够承受实验设备的重量和可能发生的震动。
对于高等级的生物安全实验室，还需要考虑防爆、抗震等特殊要求。
墙体、地面和天花板应采用密封、光滑、易清洁的材料，如不锈钢、环氧树脂等，以防止微生物的滋生和污染物的积聚。
门窗的设计要保证密封性良好，并且能够自动关闭。
（二）布局实验室内的布局应遵循“三区两缓”的原则。
即清洁区、半污染区和污染区之间设置缓冲间，以减少不同区域之间的交叉污染。
清洁区主要包括办公区、休息室等人员活动区域；半污染区是实验人员更换防护装备和进行初步消毒的区域；污染区则是进行实验操作和存放生物样本的区域。
实验室内的通道应宽敞、畅通，便于人员和设备的移动。
同时，要设置专门的物流通道，避免实验物品与人员通道交叉。
三、通风与空调系统（一）通风系统良好的通风系统是保证生物安全实验室空气质量的关键。
通风系统应能够实现定向气流，即从清洁区流向污染区，避免污染物逆流。
对于高等级的生物安全实验室，通常采用全新风系统，以确保空气的新鲜度和安全性。
通风设备应具备高效的过滤装置，能够去除空气中的微生物和有害气体。
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生物安全柜及其所在房间送排风的综
合方
5 电气和自控系统
电气和自控系统是通风空调系统可靠和节能运行的保障。
自控系统必须保证各个区域的压差要求。
送风和排风系统必须可靠连锁，保证压力梯度的稳定。
备用排风机组应能自动投入运行，同时应发出报警信号，立即进行维修。
空调通风设备应能自动和手动控制，控制和显示面板应设在清洁区。
同时为了节能，建议通风空调系统按变风量系统设计，尽可能降低运行费用。
6 工程实例
图2和图3是我院承接的中国疾病预防控制中心(CDC)新建1期工程的典型P3实验室设计方案，供设计人员参考。
7结束语
P3、P4实验室的研究对象都是对个人和环境有高度危害性的致病微生物，病原体逃逸出生物安全实验室造成感染的事例时有报道，通风空调系统的质量直接影响到实验室的安全性。
因此，必须对通风空调系统进行周密的设计，采取可靠的措施防止致病微生物对室内和室外环境的污染，同时保护实验对象不被污染，保证实验和生产的顺利进行。
参考文献：
1.World Health Organization,Laboratory Biosafety Manual,Second Edition(Revised),Geneva 2003.
2.U.S.Department of Health and Human Services,Center for Disease Control and Prevention, Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories,4th Edition,May1999.
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5.许钟麟，药厂洁净室设计、运行与GMP认证，上海：同济大学出版社，2002年1月，第一版.
6.中华人民共和国国家标准，《生物安全实验室建筑技术规范》（送神稿）.
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