生物安全實驗室壓力動態控制

1.開關門時壓力控制

高等級生物安全實驗室由外向內，各功能用房的靜壓差越來越低，相鄰相通房間均有相對壓力要求。在操作人員進出各功能用房開門時，兩個相鄰房間的相對壓差瞬間歸零，絕對負壓大的房間負壓會減小，絕對負壓小的房間負壓會相應增大，減小或增大的幅度與兩個房間的體積比有關，在開門后人員順利進出并關門時，房間的絕對壓力與相對壓差將再次發生變化，整個過程(約需20~40s)若相應風量調節閥根據壓力信號進行調節，將會處于持續的調節過程中，致使房間壓力持續波動。

在實際工程實踐中，可采用在開門瞬間停止控制系統壓差反饋的方式來防止因開關門造成實驗室壓差波動；也可采用延遲變風量閥的響應時間消除實驗室開關門對壓差的影響；文獻給出了氣密性生物安全實驗室( BSL)應對開關門的壓差控制策略，可有效應對開關門對實驗室壓差穩定的干擾，保證實驗室的定向流。前兩種方式以靜制動、簡單有效，在國內高等級生物安全實驗室實際工程中得到了廣泛應用。

2.穿戴正壓防護服進出時壓力控制

操作人員穿戴正壓防護服進出實驗室某功能用房(主要包括正壓防護服更換間、化學淋浴間、主實驗室，有的還包括防護走廊、主實驗室緩沖間等)時，因正壓防護服向室內排風(每套排風量20~100m³/h)，會降低氣密性較好的實驗室用房絕對負壓值( 如從-80Pa降低至-70Pa)， 致使其與室外方向上相鄰相通房間相對壓力不符合標準要求，甚至出現壓力逆轉，此時宜采用壓力控制法進行調節。

(1)跟蹤動態控制

對于采用“定送變排”的高等級生物安全實驗室，此時應根據房間壓力值，自動增大房間排風量，以提高房間絕對負壓值至原穩定值范圍；對于采用“變送定排”的高等級生物安全實驗室，此時應根據房間壓力值，自動減小房間送風量，以提高房間絕對負壓值至原穩定值范圍。過去曾有一些專家提出體積較大的房間(如主實驗室、防護走廊等)因送、排風量較大，對應風量調節閥的調節范圍有限，能否適應精確壓力控制問題。該問題可通過母子風管并聯予以解決，即母風管采用定流量方式通過較大風量，子風管采用變流量方式通過較小風量，可實現實驗室的精確風量調節和壓力控制。

(2)初始靜態控制

為解決正壓防護服向室內排風而引起絕對壓力減小、與室外方向上相鄰相通房間相對壓力減小甚至出現壓力逆轉的問題，進行壓力控制調節的方案屬于動態控制技術范疇，除此之外還可以通過初始靜態控制思路解決該問題，即主實驗室送、排風管均安裝手動調節閥(或定風量閥)，在整個實驗室運行過程中不通過風量調節閥進行風量調節，僅通過初始較大的靜壓差彌補正壓防護服向室內排風問題，如某BSL-4主實驗室與相鄰緩沖之間初始靜壓差GB 19489--2008 和GB 50346--2011要求為-25Pa，調試時將其設置為-50Pa，當操作人員穿戴正壓防護服進入主實驗室時，主實驗室與相鄰緩沖之間的靜壓差降低為-30Pa，仍可滿足標準要求，若不滿足標準要求，說明初始靜壓差-50Pa仍不足以抵消正壓防護服排風的影響，應進一步加大初始靜壓差直至滿足要求為止。中凈環球凈化可提供生物實驗室、潔凈工程的咨詢、規劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

該方案僅需在通風空調系統安裝完成后，對手動調節閥進行初始風平衡調試即可，在實際運行過程中基本不進行風量調節閥的任何調節控制，大大簡化了自控系統。該方案在進行壓力控制時可以核心工作間絕對壓力為控制依據，自動調節排風機組變頻器頻率實現該核心工作間的靜壓差跟蹤控制(主要是應對動態條件下室內壓力波動)。該方案依靠初始大的靜壓差彌補室內壓力擾動因素的影響，仍有一定局限性，當擾動強烈時(如通風量較大的局部排風設備的啟停、化學淋浴間壓縮空氣注入時等)需要更大的靜壓差來彌補，會造成初始狀態時核心工作間負壓過大，此時需要采用壓力控制法進行調節控制，即壓力擾動強烈的房間( 如化學淋浴間、配有較大通風量局部排風設備的房間)需要設置風量調節閥進行風量控制。

3.局部排風設備啟停時壓力控制

當實驗室內有局部排風設備時，通過該實驗室房間自身的排風、局部排風設備的排風、房間送風三者之間的可靠有效的連鎖控制，可實現房間壓力梯度的穩定運行。國內一些使用B2型生物安全柜的實驗室往往容易出現三大類問題：(1)B2型生物安全柜無法正常開啟運行；(2)B2型生物安全柜運行時實驗室負壓過大；(3)B2型生物安全柜啟停過程中，實驗室壓力梯度劇烈波動，甚至出現壓力逆轉。

上述三類問題發生的原因在于通風閥門及風機的設置不符合控制邏輯，突出表現在三點：(1)生物安全柜上方的排風機在一些工程項目中是不設置的，此時通風空調系統的大排風機應有足夠壓頭確保生物安全柜能正常開啟，若大系統排風機的壓頭不夠，B2型生物安全柜將無法正常開啟；(2)生物安全柜排風支管、房間自身排風支管上未有針對性地設置定風量閥或變風量等閥門阻力部件，致使兩個支管阻力不平衡，生物安全柜排風支管阻力偏大，排風基本從房間自身的排風支管上抽取；(3)生物安全柜排風支管、房間自身排風支管、房間送風主管上的對應定風量閥或變風量閥沒有實現很好的快速響應連鎖控制，致使出現負壓過大、壓力波動劇烈甚至出現壓力逆轉等問題。

4.室內溫濕度顯著變化壓力控制

正常情況下生物安全實驗室的溫濕度不會發生顯著變化，但當室外出現較大溫濕度變化時(如不期而至的瓢潑大雨)，通風空調系統為控制室內相對濕度，可能會短時間內加大冷水流量、增加再熱量(尤其是啟動分級電加熱，而非無級調節時)，此時室內溫濕度會有一個顯著的變化，由于靜壓差和溫度有一定相關性，會導致室內壓力的短時波動甚至逆轉，國內已有生物安全實驗室發生過類似情況。為此通風空調自控系統針對室外溫濕度發生較大波動的情況，宜采用無級調節冷量、再熱量，雖然可能出現一小段時間的室內相對濕度超標，但壓力波動不至于劇烈甚至出現逆轉。

本文由中凈環球凈化CCG(azym.com.cn)提供，轉載請注明出處。