根據(jù)微生物及其毒素的危害程度不同，分為四級，一級最低，四級最高。P3生物實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)方法，旨在提高生物安全實(shí)驗(yàn)室的空氣質(zhì)量。
某P3生物實(shí)驗(yàn)室的HVAC設(shè)計(jì)(一級)
1、工程概況(二級)
筆者參與了某P3生物實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作，現(xiàn)在對有關(guān)設(shè)計(jì)和調(diào)試中出現(xiàn)的問題做初步探討。該P(yáng)3生物實(shí)驗(yàn)室總面積約為25m2，共一層，建筑高度為2.900m。如圖1所示該實(shí)驗(yàn)室由主實(shí)驗(yàn)間、緩沖間、更衣間、設(shè)備房組成。要求主實(shí)驗(yàn)間保持負(fù)壓-70Pa，如圖1所示：壓力梯度從主實(shí)驗(yàn)間向外依次增高。
該設(shè)計(jì)的原則是依據(jù)《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》（GB50346-2004.）和《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50073－2001），滿足生物安全三級實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)功能要求、實(shí)驗(yàn)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(jì)算參數(shù)的確定(三級)
為滿足P3生物實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)溫濕度的要求，需要確定實(shí)驗(yàn)室所在城市的室外計(jì)算參數(shù)作為設(shè)計(jì)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(jì)算參數(shù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)。具體設(shè)計(jì)參數(shù)見表1：
3、負(fù)荷計(jì)算(二級)
空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷計(jì)算方法采用逐時冷負(fù)荷計(jì)算法，空調(diào)冷負(fù)荷包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱形成的冷負(fù)荷、室內(nèi)工藝設(shè)備、人員、照明等散熱形成的冷負(fù)荷和新風(fēng)冷負(fù)荷。由于該實(shí)驗(yàn)室門的密閉性較好且無窗，所以空調(diào)系統(tǒng)的熱負(fù)荷僅考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量。空調(diào)系統(tǒng)的濕負(fù)荷僅考慮人體散濕負(fù)荷。
送風(fēng)量計(jì)算(二級) 按公式計(jì)算送風(fēng)量。
4、空調(diào)方式及計(jì)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(jì)算某P3生物實(shí)驗(yàn)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(jì)算(二級)
實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)量根據(jù)以下公式計(jì)算：
Q＝Q1＋Q2＋Q3＋Q4—Q5 式中：
Q－實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)量；
Q1－實(shí)驗(yàn)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(jì)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(jì)算某P3生物實(shí)驗(yàn)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(jì)中，考慮到生物實(shí)驗(yàn)室體積小、靈活使用的特點(diǎn)，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(jī)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(jī)，輔助電加熱器兩個，共計(jì)18kW，加濕器選用電熱加濕型，加濕量為8kg/h。
由于P3實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)人員安全的氣流組織。該生物實(shí)驗(yàn)室的氣流組織形式為：主實(shí)驗(yàn)間送、排風(fēng)口對面布置，右側(cè)三個均布高效過濾器送風(fēng)口上送、左后側(cè)高效過濾器排風(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(hù)服間進(jìn)口上部設(shè)高效送風(fēng)口，送風(fēng)口對角線的壁板下側(cè)設(shè)高效過濾器排風(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)高效過濾器后面的操作空間過小，無法進(jìn)行檢漏，確保生物實(shí)驗(yàn)室的安全。應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)排風(fēng)口位置是充分考慮排風(fēng)高效過濾器檢漏的操作空間。
9、結(jié)論(一級)
目前，P3生物實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在我國剛剛起步，在建造生物實(shí)驗(yàn)室時，規(guī)范設(shè)計(jì)十分重要。本文通過某工程實(shí)例討論了P3生物實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)方法，供設(shè)計(jì)人員參考。