二級生（shēng）物安全實驗室暖通係統如何（hé）設計

暖通空調係統作為生物安全室二級屏障重要的環節，其主要功（gōng）能是為實驗室工作人員及（jí）周圍提供保護，同時避免交叉感染，為了達到這個目的，暖通空調（diào）係統需要提供新風、控製溫（wēn）濕度、減（jiǎn）少異味（wèi）和汙染，對於生物安全實驗室，暖通係統的設計還需通過運行（háng）管理（lǐ）人員、使用人（rén）員以及生物安全負責（zé）人員的審查。
一（yī）、空調（diào）負荷
一般辦公房間的空調負荷包括圍護結構負荷、新（xīn）風負荷、照明負荷、辦公設備負荷、人員負荷以及其他負荷等（děng）。對於生物安全實（shí）驗室，其空調負荷相比一般辦公房間的空調計算負荷要大得多，它需要額外考（kǎo）慮實驗設備的散熱量。
實驗室相比於一般辦公房間（jiān），除辦公設備散熱量外還需要額外考慮實驗室用設備的高散熱量，如（rú）低溫冰箱、高壓滅菌（jun1）器等都會影響（xiǎng）實驗室的顯熱負荷；另外為維（wéi）持（chí）房（fáng）間風量平衡而補充的新（xīn）風量（make-up fresh air），實驗室（shì）因為存（cún）在（zài）局部排風設備，如生物安全櫃，為了維持實驗室的風（fēng）量平衡，除人員新風外還要補充新（xīn）風，需要考慮（lǜ）額外的新風負荷（hé）。
二、空調及通風係統
生物安全（quán）實驗室的空調及通風係統設置應根據操作對象的危害程度、平麵布置、風險評估等情況經技術經濟比較後確定，普通型BSL-2級生物安（ān）全實驗室一般可選擇采用全空氣係統（tǒng）、“空氣（qì）—水"係統、變冷（lěng）媒流量多聯機（VRF）係統或者分體空調等多種形式。
在空調（diào）通風係（xì）統（tǒng）設計時應（yīng）注意采取有效措施（shī）避（bì）免實驗室之間以及（jí）與其他區域的交（jiāo）叉汙染。普通型BSL-2級生物安全實驗室當配置（zhì）有生物安全櫃時應設置機（jī）械通風係（xì）統：設置內循環型生物安全櫃的實驗室應設置全室排風係（xì）統；而全排型生物安全櫃（guì）需（xū）要設置獨立於建築物其他公共通風係統的專用風（fēng）機及管道將其排（pái）出。
需要注（zhù）意的是，全排型生物安（ān）全櫃的排風並未在（zài）有關規範中禁止與所在實驗室的通風係統合並，國外的（de）相關標準中還提供了合並排風的具體做法，美國BMBL標準以及NSF/ANSI-49給出了合並排風的實施方案。
1、對於TYPE A1/A2 CLASS II生物安全櫃，可通過傘形罩或套管將部分排（pái）風接至（zhì）實驗室（shì）排風係統。套（tào）管或傘（sǎn）形罩的尺寸比生物（wù）安全櫃的上接口B稍大些（直（zhí）徑差通常為2.5cm），A、B之間的空隙提供了一個緩衝調節空間保證生物安全櫃的排風不受外部排風風變化的影響，即使（shǐ）外部風機停止運行，生物安全櫃仍可（kě）繼工作。《WHO實驗室生物安全手冊》要求“實驗室排風（fēng）係統的排風能力應能滿足房間排風和安全櫃排風的要求，套管應可拆卸（xiè），或者設計成（chéng）對安全櫃進行操作測試的類型" 。

2、對於（yú）TYPE B1/B2 CLASS II生物安全櫃，則通過硬管（guǎn）嚴密地連接（jiē）到實驗（yàn）室排風係統或者針對每一個生物安（ān）全櫃安裝專用風管與風機。WHO實（shí）驗（yàn）室生物安全手冊要求“建（jiàn）築（zhù）排（pái）風係（xì）統（tǒng）的排風量和排風靜壓必須與生產廠商所指（zhǐ）ding的要（yào）求正好一致，對硬管連接的生物（wù）安全櫃進行認證時，要比將（jiāng）空氣再循環送回房間或采用套管連接的生物安（ān）全櫃更費（fèi）時。
三、氣流組織
為了防止有害生（shēng）物因子無序或逆向擴散，不論是哪種類型的實驗（yàn）室都應重視室內的氣流組織，生物安全實驗室的氣流組織宜采用上送（sòng）下排方式，其（qí）送風口和排風（fēng）口的布置應形成向內的定向氣流，從低汙染區流向高汙染區，避免氣流在房間內形成較大的死角或者渦流，而且務（wù）必不能影響生（shēng）物安全櫃的（de）性能表現。《生物安全實驗室建築技術規範（fàn）》中明確“在生物安全櫃操（cāo）作麵或其他有氣（qì）溶膠產生地點的上方附近不（bú）應設送風口。氣（qì）流組織上送下（xià）排時，高效過濾器排風口下邊沿離地麵不宜低（dī）於 0.1m，且不宜高於0.15m；上邊沿高度不（bú）宜超過（guò）地麵（miàn）之上0.6m。排風口排風速度不宜大於 1m/s"。
四、加強型醫學二級生物安全實驗室暖通係統設計
加強型醫學（xué）二級生物安全實驗室的空調通風係統設計首先需滿足普通型二級生物安全實驗室的設置要求。除（chú）此外，《醫學二級生物實驗室建築技術（shù）標準》對其排風做了特別要求——“加強型醫學BSL-2實驗室（shì）應經高效過濾器過濾後排出"。
加強型BSL-2級生物安全實（shí）驗室建議每個實驗單元設置獨立的（de）一套空（kōng）調通風（fēng）係統，送、新風係統至少需設置初效+中（zhōng）效過濾。排風係統不與其他實（shí）驗單（dān）元（yuán）合用，排風機根據需要（yào）宜設置備用風機，排風（fēng）側設置（zhì）高效（xiào）過濾器（qì）。根據實驗室所使（shǐ）用的生物安全櫃的不同類型（xíng），即 “全排型生物安（ān）全櫃"或“內（nèi）循（xún）環（huán）型生物安全櫃"，可進一步劃分，現以全（quán）空氣空（kōng）調係統為例進行介（jiè）紹。
1、帶內循環生物安全（quán）櫃的加強（qiáng）型BSL-2級生物實驗室典型暖通空調係統原理，如圖所示。

一般送（sòng）風側采用定（dìng）風量閥（文丘裏閥或可靠的（de）電動蝶閥）保證風量在風壓波動時保持相對穩定，排風側根據壓力梯度（dù）控製要（yào）求或餘風量通過變風量閥（文丘裏或可靠的電動蝶閥）進（jìn）行調整滿足壓力梯度要求。此外，為了保證實（shí）驗室要求的負壓，排風機應（yīng）與送風機（jī）連鎖，排（pái）風先於送風開啟，後於（yú）送風關閉（bì），維持室內負壓（yā）。

2、帶全排型生物安全櫃的加強型BSL-2級生物實驗室典型暖通空調係統原理（lǐ），如圖所示。

對於帶全排櫃（guì）的實驗室，一種典型的做法是（shì）額外增加一組生（shēng）物安全櫃的專用排風與專用補風，為了防止生物安全櫃內的有害生物因子外逸，生物安全櫃專（zhuān）用排風機（jī）應與（yǔ）專用補風風機連鎖，排風先於（yú）補風開啟，後於（yú）補風關閉，始終保持負壓。
五、動物（wù）生物安全實驗室暖通（tōng）係統設計
動（dòng）物生物安全實驗室的生物安全防護原則與防護設施與微生物生物安全實驗室基本相似，但是因為動物生物安全實（shí）驗（yàn）室的操作對象既有微生物又有動物，因此考慮的因素相（xiàng）比微生物生（shēng）物安全實驗室更（gèng）加（jiā）複雜。例如，動物（wù）生物安全實驗室（shì）的設計要考慮人流、物流與動物流避免交叉汙染，動物生物安全實驗室排風不得循環使用等。
由（yóu）於a類和b1類動（dòng）物生物安全二級實驗室對（duì）潔淨度、換氣次數以及負壓均無特（tè）殊要求，下麵（miàn）僅（jǐn）對（duì）要求相對較高的b2類動物生物安全二級實驗室的暖通係統設計進行簡要介紹。
1、b2類動物生物安全二（èr）級實驗室內一般設有獨立通風籠盒（hé）係統，(簡稱（chēng）IVC)，作為一級屏（píng）障， IVC的送、排風量取決於籠盒數量、設計通風（fēng）換氣率等，一般換氣次數在40次/h~70次/h這個範圍內，IVC的（de）排風通常經專用排風（fēng）機排出室外，不可直接（jiē）排放至（zhì）實驗室內。
2、b2類動物生物安全二級（jí）主實驗室的二級屏障要（yào）求，如圖（tú）所（suǒ）示。

b2類動物二級生物實驗室空調係統一般采用（yòng）全新風直流淨化空（kōng）調係統，送風側（cè）設置初效、中效、高效三級空氣過濾，排風側設置高效過濾。由於要保證主實驗區的負壓（yā），排風機應先於送風（fēng）機（jī）開啟，後（hòu）於送風機關閉；排風機應設備（bèi）用風機。
3、動物（wù）生物安全二級實驗室淨化通風（fēng）基本要求
動（dòng）物生物安全二（èr）級實驗室采用頂（dǐng）送下排氣流組織方式（shì）。氣流組織應采用控製進入室內（nèi）空氣流（liú）動方向（xiàng）及各區域間空氣流動方（fāng）向，避免（miǎn）交叉感染。動物生物安全二級實驗室采用采用全（quán）新風通風換氣形（xíng）式，稀釋及消除空氣中之臭（異（yì））味（wèi）、微生物（wù）、病毒、有害化學（xué）及輻射性物質等（děng）。應保證其換氣量及空氣過濾質量。避免實驗室各（gè）區域的汙染物擴散到其他房間，實驗室內應維持適當負壓（yā）。不（bú）同的區域皆能滿足（zú）其（qí）各自需求之不同溫、濕度、潔淨度要（yào）求。溫濕度與潔（jié）淨度要求：負（fù）壓潔淨空氣設（shè）計。
動物安樂si工作站應比汙染區（qū）主實驗室低10 Pa。室內噪音及風速必須考慮到實（shí）驗動物的感受，並避免使實驗動物感受到不舒（shū）適之氣流(建議風速在0.18-0.21m/s範圍內)。
排風處理：動物（wù）生物安全二級實驗室臭氣排放應滿足GB14554《惡臭汙染（rǎn）物排放標準》要求。
六、PCR實驗室暖通係統設計
PCR實驗室（shì），又稱基因擴（kuò）增實驗室，是專（zhuān）門用（yòng）來檢驗艾滋病、乙型肝炎、禽疫病等病毒感染性疾病的專用特殊實驗室。PCR是聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction）的簡稱，它是一種分子（zǐ）生物技術，用於放大DNA片段，可看作生物體外的特殊DNA複製。當前（qián），PCR實驗（yàn）室廣（guǎng）泛應用於醫院及各疾病預防控製中心的疫病檢驗（yàn），2010年，衛生部辦公廳製（zhì）定並發布了《醫療機構臨床基因擴增檢驗實驗室管（guǎn）理辦法》以及《醫療機構臨床（chuáng）基因擴增檢（jiǎn）驗實驗室工作導則》（以下簡稱導則）。導則規定了PCR實驗室設計的基本原則，原則上PCR實驗室需（xū）設置4個區域：試劑儲存和（hé）準備區、標本製備區、擴增（zēng）區、產物（wù）分析區，各個分區具體設備配置（zhì）如（rú）表所示。

PCR反（fǎn）應的最大特點就是極gao的靈敏性，極其微量的汙染就會造成PCR實驗結（jié）果（guǒ）的（de）假陽性，因此組合（hé）型PCR實驗室設計的核心問題就是避免交叉汙染（rǎn），而組（zǔ）合型PCR實驗室的平（píng）麵布局模式及各區域的壓力梯度控製成為了解決這一核心（xīn）問題的關鍵。
根據導則（zé）要求，PCR實驗室各個區域無（wú）論在空（kōng）間上還是使（shǐ）用中必須完quan獨立，不能有任何空氣的直接相通。空氣流向可按照試（shì）劑儲存和準備區—標本製備區（qū）—擴增區—產物分析區壓（yā）力遞減的方式進行，防止（zhǐ）各區域空氣（qì）的交叉汙染。
《疾病預防控製中心建築技術規範》（以下簡稱規範）對 PCR 實驗室（shì）的各項設計參（cān）數進行了規範（fàn）與要求，PCR 實驗（yàn）室各（gè）區域並沒有淨化控製要求，但（dàn）為了避免交叉感染，通常采用（yòng）全送（sòng）全排的直流空調（diào）係統，並且需要嚴格控製好送排風的比（bǐ）例，保（bǎo）證各實驗區域的壓力梯度。
組合型PCR實驗室應設置緩衝間，如圖所示。緩衝間在實驗核心區與專（zhuān）用走廊（láng）區域形成一道雙向保護屏障，既阻止外部環境的潛在汙染（rǎn）物質如氣溶膠等進入實驗核心區，同時控製核心實驗（產物分析（xī））的有害物質滲入環境，對實（shí）驗（yàn）區外部環境及內部試劑均起到了保護作用。
空氣流向（xiàng）可按照:試劑儲存和準備區（qū）—標本（běn）製備區—擴增區—產物分析（xī）區壓力遞減的方式進行，防止各區域空氣的（de）交叉汙染。
組合型PCR實驗室的空調負荷、換氣次數等要求與BSL-2生物安全實驗室原則一致。PCR實（shí）驗室的暖通空調係統需設置獨立的一套（tào）全新風空調係統（tǒng），PCR實驗室並無空氣淨化的強製性（xìng）要求，因此隻需要設置初效+中效過濾器即可，不同房間的排風宜設置止回（huí）裝置，排風機吸入側設置（zhì）活性炭等生物淨化裝（zhuāng）置。