生物安全实验室空调系统注意的问题

近年来,随着生物工程和医疗卫生事业的快速发展,越来越多的生物安全实验室在生物病毒研究、生物技术开发、遗传基因工程、特殊医疗手术病房等领域相继建立并投入使用。由于生物安全实验室在我国的快速发展是近几年的事,相关的规范标准还不够完善,而且在设计、施工、管理及产品中也存在一些问题。本文就相关的问题提出一些看法,以供设计、施工和管理人员作为参考。

  1.系统设计存在的问题

  1.1 送排风系统结构设计不合理,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止的空间降到最小,并且室内排风口应设置在最危险的区域,单侧布置,不得有障碍。

  1.2 排风系统设计不合规范。

  排风系统不增设高效过滤器,而是采用高空排放。在很多设计中,对高速排放的理解也存在问题,一些人认为,高速排放就是排风管中的风速要超过13m/s,但因排风阻力大,结果却达不到要求的排风量,难以保证室内要求的负压。此外,噪声和能耗问题也是必须关注的问题。因此,在设计时,选择合适的排风系统,既能保证实验室的安全,又能有效地降低空调系统的能耗及噪声。

  1.3 备用排风机不到位。

  为了保证实验室在任何情况下都保持负压,Ⅲ级生物安全实验室的排风系统要设置备用排风机,但很多工程中都没有设置。

  1.4 压差过大。

  按照《生物安全实验室建设技术规范》,生物安全主实验室与相邻外间的压力为 -10Pa~-20Pa;相对大气的最小负压不应小于-30Pa,一些项目设计中生物安全主实验室相对大气的负压却达到-50 Pa或更多。过大的压差导致如对讲机、电源插座等缝隙的漏风率增大。而且过大的压差增加了净化空调系统新风的处理量。Ⅲ级生物安全实验室的最小换气次数按照规范应为15或12次/h,而在一些压差设计过大的系统中换气次数往往达到40次/h,这样便形成了很大的新风负荷,出现建得起用不起的现象。

 1.5 过滤器选型不对。

  由于Ⅲ级生物安全实验室的发生的感染主要是气溶胶感染,而悬浮在气体介质中的气溶胶的粒径一般为0.001~100μm,为了防止对周围环境的影响,排风管道上的空气过滤器应该选择H13以上产品,而且,设计时要考虑高效过滤器允许的过风风速应在过滤器允许的风速范围内,而在一些项目中,因没能充分考虑到过滤器允许的风速,致使风速过高而导致高效过滤器被吹破。

  1.6 空调机组及排风柜的选型不对。 

  空调机组选型不对表现在两个方面:一是一些单位为了节省投资,不使用洁净空调机组,代之以“管道机+加压风柜”的方式,将对实验室后期的安全性留下很大的隐患。还有一些项目,为了节省投资,采用部分循环风方式,这具有极大的危险性。二是选用的机组的容量及计算参数不对。如Ⅲ级生物安全实验室做实验需要穿特制的防护服,有时可能还需要穿多层,如果室内温湿度过大,实验人员的感受可想而知。因此,在空调机组的设计选型上,在设计参数方面要留有一定的余量,一般预留10%的冷量较合适。而且由于空调系统采用的是全新风系统,建议使用水冷系统,避免出现因直接蒸发空调系统,新风含水量过高而导致结冰等严重影响机组正常运行现象的发生。

  1.7 空调控制系统设置不当而导致瞬间相反压差。

  Ⅲ级生物安全实验室采用全新风系统,排风必须与送风连锁。开启的顺序是:排风——新风;关闭的顺序是:新风——排风。为了保证实验时要求的负压,排风和送风系统连锁要可靠。设计和调试时,既要在稳定状态下使负压达到控制的要求,更应注意在运行工况转换过程中避免造成瞬时相反的压差,致使污染外溢。

  1.8 系统控制过于复杂。

  在保证人员环境安全的基础上,保证合理的换气次数,送、排风及相关控制系统的控制避免过于复杂,保证在运行管理时不出现问题。

  2.施工

  由于生物安全实验室综合性比较强,技术比较新,建造费用比较高,因此需要在各方面积累经验,尤其是在施工技术方面。生物安全实验室空调系统施工时,主要要掌握好两个关键问题:清洁和密封。然而,在调试中发现,有些施工单位由于对生物安全实验室工程特殊性不了解,或是为了偷工减料,赶进度,往往在这两个方面做得不好。

  2.1 清洗工作做得不够。

  生物安全实验室的通风施工应在建筑施工基本完工,如门窗装好、地坪做好、吊架预留好,并且都做了清扫工作后才能开始。而且风管成型前必须对板材进行清洗,去除板面上的油污,风管成型并揩拭干净后再用吸尘器吸去浮尘,然后将风管开口处用塑料纸封好。有些施工单位为了赶施工进度,往往在条件还未具备的情况下就开始施工,还有的甚至就省掉了风管的清洗工作,导致风管受污严重。另外,对于高效过滤器的安装,按照一般的常规,必须在室内清洁,系统空吹12小时以上,并安装空调机组初、中效过滤器,再空吹12小时。在此期间,对空调机组至少要进行3次清洁,然后在室内清洁后马上安装。然而,在调试中发现,有的施工单位在室内很脏,甚至空调箱也很脏的情况下,就安装了高效过滤器,这势必降低高效过滤器的使用寿命。

  2.2 风管密封工作做得不好。

  由于生物安全实验室洁净空调系统的特殊性,对风管严密性和不易产尘有更高要求。净化空调系统内因为增加了三道过滤器,系统阻力几乎比一般空调系统的压头大很多,一般达700Pa,这就导致系统投入运行时的漏风量比一般空调系统的漏风量大,而当系统停止运行时,风管系统可能会因为密封不好而跟外界连通,对实验室及周围的环境造成危害。因此风管的严密性显得格外重要。风管的漏风主要存在风管咬口,法兰间和法兰翻边处,对这些地方如不采取密封措施的话,漏风将相当严重(见表1)。调试中发现,有些生物安全实验室空调机组送风口的风量同实验室高效送风口的风量差异很大,这主要是由于风管漏风引起的,望施工单位加以重视。

  2.3 围护结构密封不严密。

  Ⅲ级生物安全实验室原则上不设置窗户,但是设置观察窗,墙上有安装插座等,由于相邻周边的区域有较大的负压差,且相对室外大气的压差一般大于-40Pa,所以,墙面上的插座、观察窗、照明灯、对讲机等开洞处的密封处理得不好,会导致实际需求的排风量同设计计算的排风量有很大的差异。

  2.4 高效过滤器安装不当。

  高效过滤器是洁净空调系统的主要设备。由于滤纸非常精细,易损坏,因此,只能现场安装,安装时现拆高效过滤器包装,而且尽量应按图1所示方式取出。高效过滤器安装时,施工人员除了要避免将其损伤外,还需要注意安装时须将压紧螺栓拧紧,施力要均匀,在边框搭接处应尽量打入足够的密封胶,否则,将造成泄露,降低室内洁净度并对外界造成污染。

  3.产品

  Ⅲ级生物安全实验室空调系统中使用的相关产品很多,生产产品的厂家也很多,而且规模有大有小,产品质量有好有坏,但总体来讲,还比较落后。Ⅲ级生物安全实验室调试时,发现的问题主要有以下几种:

  3.1 空调箱加工粗糙,主要表现在:

  (1)门缝、铆钉孔、框架连接处未采取密封措施,导致空调箱漏风严重。

  (2)空调箱的保温未处理好,产生冷桥现象,导致机组能耗增大,运行费用提高。

  (3)空调箱内板使用普通的镀锌板,箱内容易生锈,建议使用不锈钢内板的空调机组,避免因生锈导致积尘、滋生细菌等问题的发生。

  (4)接口的帆布软接头质量差,易破裂,建立使用合格的防火防潮的帆布软接头。

  3.2 高效过滤器质量差,漏风率较高。

  由于国内高效过滤器在检测手段上落后于国外先进产品,加之生产工艺方面的原因,很多国内生产的高效过滤器漏损率偏高。如,一个项目的高效过滤器现场检测时漏风率达70%。一些国内外大品牌产品的可靠性较强。

  通过上面的分析不难看出,目前,Ⅲ级生物安全实验室空调工程存在的问题还很多,设计方面存在着失误,施工工艺不够精细,相关产品质量不够稳定等。各主管部门应加强对生物安全实验室的监督管理,使设计、施工、净化产品的选择等均能严格按照国家有关标准、规范进行,保证Ⅲ级生物安全实验室的安全运行。