谈生物安全实验室通风空调系统设计

胡汉江

关键词； 生物 安全 定风量 变风量 备用风机 防倒灌 不间断运行

前言

春节期间，有幸拜读了王清勤教授关于 生物 安全实验室通风空调系统设计（2005年12月27日）的文章，这里仅就对文章中的中国疾病预防控制中心P3实验室的设计方案实例中的几个主要问题提出来，结合本人在设计和建设P3实验室的实践经验，大家一起探讨。如有冒犯均敬请原谅，有不妥之处请专家批评指正。

1、两台排风机一主一备，能做到在工作的排风机发生故障时，系统和 生物安全柜 都能不间断地正常运行吗？

2、当排风机发生故障时，是否需要停送风机和 生物安全柜 排风机；若停后再重新启动室内就会有短暂的失压又如何处理？能符合规范要求吗？若不停，室内会产生正压吗？生物安全柜排风会向室内倒灌吗？又假如送风机发生故障时应该怎么办？，排风机能够不停吗？

3、在同一个房间的排风上，既使用了变风量阀，同时又使用了定风量阀；它们之间没有相互干涉或影响吗？每一个定风量阀和变风量阀的支管上还需安装要手动调节阀来调节吗？

为了保证 P3实验室 各房间（尤其在有全排风的Ⅱ级生物安全柜的实验室房间）的负压和压力梯度，通常有以下三种设计方案：

一、房间送、排风均为变风量

即安全柜开、停时，自动调节该房间的送、排风风量，使实验室各房间负压和压差梯度保持不变。从原理上来说此方案实为最理想的方案，即节能又合理。但由于在安全柜开、停时，整个系统的总风量和压力需要重新调节和平衡，而且存在多个变量和多个控制对象以及倒相等问题，因此实现自动控制比较复杂，难度较大，投资成本也高，因此很少采用。

二、房间送风为定风量、排风为变风量

采用此方案，通常安全柜的排风风管直接接在排风总管上，与房间的排风分开，即不受房间排风变风量风阀的约束，安全柜启用或停止时通过变风量风阀，自动调节房间排风量的大小，以维持室内压差不变。

实质上调节房间排风量的大小，也就是在安全柜启用或停止时维持房间的总排风量不变。因此系统的总送风和总排风风量也不变，系统始终处于稳定状态，自动控制实现起来比较容易，投资也较省，应用较广。

但要注意由于变风量风阀调节具有滞后性，安全柜的启、停过程可能会使室内压差和压力梯度引起的波动，甚至有倒灌的可能，必须采取有效措施加以防范。

三、 房间的送风、排风均为定风量

采用此方案，通常生物安全柜的排风风管直接接在该房间的排风支管上，安全柜的排风和房间的排风，同时受同一个排风定风量风阀的约束，使得安全柜在启用或停止时，通过排风定风量风阀维持房间总的排风量不变。

因此在安全柜启用或停止时，对房间的压差和压力梯度基本无影响，系统非常稳定，控制也很简单，投资最省，属目前最流行，采用最多的方案之一。该方案在设计时要注意房间风量要留有足够的余量，以避免安全柜启动时发生“倒灌”现象。

而在同一个房间的排风上即使用变风量阀，同时又使用定风量阀；我认为是画蛇添足，不但没有必要，反而会相互干涉和影响，还可能引起系统的波动或不稳定。

四、通风系统与备用风机问题

在2004年版《生物安全实验室建筑技术规范》中提出； P3实验室 “应设置备用排风机，为了保证正在工作的排风机发生故障时，室内负压状态不被破坏，备用排风机必须能自动启动，使系统不间断正常运行”。

如何才能做到在工作的排风机发生故障时，备用排风机能自动启动并能保证系统不间断地正常运行呢？

目前，据我所知，现有的P3实验室大多还不能做到规范中提出的要求；

这是由于判断风机故障，以及备用风机的启动和电动风阀动作的滞后（一般电动风阀动作时间为90秒，快速电动风阀动作也在15秒以上）特性，仅增加一台排风机，即一送二排，排风机一主一备，很难真正做到“不间断跟进”（即当工作的排风机发生故障时，备用排风机自动跟进，系统能不间断地维持负压和压力梯度；生物安全柜也能不间断运行）。

除非在风机发生故障之前就能作出判断，而提前启动备用排风机。