一般型、加強型、PCR二級生物安全實驗（yàn）室的暖通係統的設計探討

一、二級生物安全實驗室（shì）
1、空調負荷
一般辦公（gōng）房間的空調負荷包括圍護結構負荷、新風負荷、照明負荷、辦公設備負荷、人員負荷以及其他負荷（hé）等。生物安全實驗室比一般辦公房間的空調負荷要大得多，它需要額外考慮：實驗（yàn）設備的散熱量與為維持房間風量平衡而補充（chōng）的新（xīn）風量。實驗室相比於一般辦公房間，除辦（bàn）公設備散熱量外還需額外考慮實驗室工作所用設備如低溫冰箱、高壓滅菌（jun1）器的高散熱量，這些都會影響實驗室的顯熱負荷；實驗室因為存在局（jú）部排（pái）風設備如（rú）生物安全櫃（guì），為了維持實驗室（shì）的風量平衡，除人（rén）員新風外（wài）還（hái）要補充新風，需要考慮額外（wài）的新風負荷。
2、空調及通風係統
生物安全實驗室的空調及通風係統設置（zhì）應根據操作對象的危害（hài）程（chéng）度（dù）、平麵布置（zhì）、風（fēng）險（xiǎn）評估等情況經技術經濟比較後（hòu）確定，普通型BSL-2級生物安全實驗（yàn）室（shì）一般可選擇（zé）采用全空氣係統、“空氣—水（shuǐ）"係統、變冷媒流量多聯機（VRF）係統或者分（fèn）體空調等多（duō）種形式。在空調通風係統設計時應注意采取（qǔ）有效措施（shī）避免實驗室之間以及與其他區域的交叉汙染。普（pǔ）通型BSL-2級生物安全實驗室（shì）當配置有生物安全櫃（guì）時應設置機（jī）械通風（fēng）係統：設置內（nèi）循環型生物安全櫃的（de）實驗室應設置全（quán）室排風係統；而全排型生物安（ān）全櫃（guì）需設置獨立於建築物（wù）其他公共通風係統的專（zhuān）用風機及管道將其排出。
需要注意（yì）的是，全排型生（shēng）物安全櫃的排風並未（wèi）在有關規範中禁止與所在實驗室的通風係（xì）統合並，國外的相關標準（zhǔn）中還提供了合並排風的具體做法，美國BMBL標準以及（jí）NSF/ANSI-49給出了合並排風的實施方案。
對（duì）於TYPE A1/A2 CLASS II生物安全櫃，可通過（guò）傘（sǎn）形罩或套管（canopy/thimble）將（jiāng）部（bù）分排風（fēng）接至實驗室排風係統（tǒng），如圖所示。套管或（huò）傘形罩（zhào）的尺寸比生物（wù）安全櫃的上接口B稍大些（直徑差通常為2.5cm），A、B之間的空隙提供了一（yī）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（yǐng）響，即使外部風機（jī）停止（zhǐ）運行（háng），生物安全（quán）櫃（guì）仍可繼（jì）工作。《WHO實驗室生物安全手冊》要求“實驗室排風係（xì）統的（de）排風能力應能滿（mǎn）足房間排風和安全櫃排風的要（yào）求（qiú），套（tào）管應可拆卸，或者設（shè）計成對安（ān）全櫃進行操作（zuò）測（cè）試的類（lèi）型" 。

對於TYPE B1/B2 CLASS II生物安全櫃，則（zé）通過（guò）硬管嚴密地連接（jiē）到實驗室排風係統或者針對每一個生（shēng）物安全櫃安裝專用風管與風機。WHO實驗室生（shēng）物安全手冊要求“建築排風係統的排風量和排風靜壓必須與生產廠商所指ding的要求（qiú）正（zhèng）好一致，對硬管連接（jiē）的生物安全櫃進（jìn）行認證時，要比將（jiāng）空氣（qì）再（zài）循環送回（huí）房間或（huò）采用套管連接的生物安全櫃更費時"。
3、氣流組織
為了防止（zhǐ）有害生（shēng）物因子無序或逆向擴（kuò）散，不論是哪（nǎ）種類型的（de）實驗室都應重（chóng）視室內的氣流組（zǔ）織，生物（wù）安全實驗室的（de）氣（qì）流組織宜采用上送下排方式，其送風口和排風口的布置應形成（chéng）向內的（de）定向氣流，從低汙（wū）染區流向高汙染（rǎn）區，避免氣流在房間內形成較大的死角或者渦流，而且務必不能影響生物安全櫃的性能表現。《生物安全實驗室建築技術規（guī）範》中明確“在生物安全櫃操作麵或其他有氣溶膠產生地點（diǎn）的上方附近不應設送風口（kǒu）……氣流組織上送下排時，高效過濾（lǜ）器排風口下邊沿離地麵不宜（yí）低於 0.1m，且不宜高於0.15m；上邊沿高度不（bú）宜超過地麵之上0.6m。排風口排風速（sù）度不宜大於 1m/s"。
二、加強型醫學（xué）二級生物安全實驗室
加強型醫學二級生物安（ān）全（quán）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。除此外，《醫學二級（jí）生物實驗室建築技術標準（zhǔn）》對其排風做了特別要求——“加強型醫學BSL-2實驗室應經高效過濾器過濾後排出"。
加強型（xíng）BSL-2級生物安全實驗室建議每（měi）個實驗單元設置獨立的一套空調通（tōng）風係統，送新風係統至少需設置初效+中效過濾。排風係統不與其他實驗單元合（hé）用，排風機根據需要宜設置備用風機，排風側設置高效過濾器。根據實驗（yàn）室所使用的生物安全櫃的不同類型，即 “全排型生物安全櫃"或（huò）“內循環型生物安（ān）全櫃"，可進（jìn）一步劃分，現以全空氣空調係統為例進行介紹（shào）。
1）帶內循環生物安全櫃的加（jiā）強型BSL-2級生物實驗室典型暖通空調係統原理，如圖所示。

一般送風側采用（yòng）定風量閥（文（wén）丘裏閥或可靠的電動蝶閥）保證風量在風壓（yā）波動（dòng）時保持相對穩定，排（pái）風側根據壓力（lì）梯度控製要求或餘風量通過變風量閥（文丘裏（lǐ）或可靠的（de）電動蝶閥）進行調（diào）整滿足壓力梯（tī）度要求。此外，為了保證實驗室要求的負壓，排風機應與（yǔ）送風機連鎖，排風先於送風（fēng）開啟，後於送風關閉（bì），維持室內負壓。
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（diào）係統原理，如圖所示。

對於帶（dài）全（quán）排櫃的實驗室，一種典型的做法是額外增加（jiā）一組生物安全櫃的專（zhuān）用排風與（yǔ）專用補風（fēng），為了防止生物安全櫃內的有害生物因子（zǐ）外逸，生物安全櫃專用排（pái）風機應與專用補風風機（jī）連鎖，排風先於補風開啟，後於補（bǔ）風關閉，始終保持負壓。
三、動物生（shēng）物安全二級實驗室
動物生物安全實驗（yàn）室的生物安全（quán）防護原則與防護設施（shī）與微生物生物安（ān）全實（shí）驗室基本相（xiàng）似，但是因為動物生物安全實驗室的操作對象既有微生物（wù）又有動物，因此考慮的因素相比微生（shēng）物生物安（ān）全（quán）實驗室更加複雜。例如，動物生（shēng）物安全實驗室的設計要考慮人流、物流與動物（wù）流避免交叉汙染，動物生（shēng）物（wù）安全實驗室排風不得循環使用等。
1、獨（dú）立通風籠盒係統
Individual Ventilated Cages，簡稱IVC，b2類動物生物安全二級實驗室內一般設有獨立通風籠盒係統（IVC）作為一級屏障， IVC的（de）送、排風量（liàng）取決於籠盒數量、設計通風（fēng）換氣率（lǜ）等，一般換氣次數在40次/h~70次/h這個範圍內，IVC的排風通常經專（zhuān）用排風機（jī）排出室外，不可直接排放至實驗室內。
2、二級屏障
B2類動物生（shēng）物安全二級實驗室二級屏障的主要技術指標：

相比於一般（bān）二級生（shēng）物安全實驗室，b2類（lèi）動物生物安全二（èr）級實驗室的負壓要（yào）求更高，而且有（yǒu）明確的潔淨要求。
b2類動物二級生物實驗室的熱（rè）濕負荷主要包括：圍（wéi）護結構的（de）冷熱負荷、新（xīn）風的熱濕負荷、室內（nèi）動物的熱（rè）濕負荷（hé）以及（jí）室（shì）內照明設備的冷熱負荷。室內動物的熱濕負荷計算可參考《實驗動物（wù）設施建築技術規範》GB50447-2008，該規範給出了15種（zhǒng）動物全（quán）熱（rè）量（liàng），但未給（gěi）出動物（wù）的小時（shí）散濕量，且全熱量偏大，計（jì）算得到的冷熱濕負荷主觀隨意性較大。浙江大學實驗（yàn）動物中心經過數次調研（yán），最終提供（gòng）了日常教（jiāo）學與動物實驗監測中統計的數據，如（rú）表所示。
動物實驗中心實驗動物發熱量與散濕（shī）量指標

b2類（lèi）動物二（èr）級生物實驗室空調係（xì）統一般采用全新風直流淨化空調係統，送風側設置初效、中效、高效三級空氣過濾，排風側設置高效過濾（lǜ）。由於要保證主實驗區的負壓（yā），排風機應先於送風機開啟，後於（yú）送風機關閉；排風機應設備用（yòng）風機。
3、淨化通風基本要求
氣流組織形式：
動物生（shēng）物安全二（èr）級實驗室采用頂送下排氣流組（zǔ）織方式。氣流組織應采用控製（zhì）進入室內空（kōng）氣流動方向及各區域間空氣流動方向，避免交叉感染。
動物生物安全（quán）二級實驗室采用采用全新風通風換氣（qì）形式，稀釋及消除空氣中之臭（異）味、微生物、病毒、有害化學及輻射性物質等。
應保（bǎo）證其換氣量及空氣過濾質量。避（bì）免（miǎn）實驗室各區域的汙（wū）染物擴散到其他房（fáng）間，實（shí）驗室內應維持適當負壓。不同的區域皆能（néng）滿足其各自需求之不同溫、濕度、潔（jié）淨度要求（qiú）。溫（wēn）濕度與潔（jié）淨度要求：負壓潔淨空（kōng）氣設計。動物安樂si工作站應比汙染區主實驗室低10Pa。室（shì）內噪音及風速必須（xū）考慮（lǜ）到實驗動物的感受，並避免使實驗（yàn）動物感受到不舒適之氣流(建議風速（sù）在0.18-0.21m/s範圍內)。
排風處理：動物生物安全二級實驗室臭氣排放（fàng）應滿足GB14554《惡臭汙染（rǎn）物排放標準》要求。
四、PCR實驗室
PCR實驗室，又稱基因擴增實驗室，是專門用來檢驗艾滋病、乙型肝炎、禽疫病等（děng）病毒感染（rǎn）性疾病的專用特殊實驗（yàn）室。PCR是聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction）的簡稱，它是一種分（fèn）子生物技術，用於放大DNA片段，可看作生物體外的特殊DNA複製（zhì）。當前，PCR實驗室廣泛應用於醫院及各（gè）疾病（bìng）預（yù）防控製中心的疫病檢驗，2010年，衛（wèi）生部辦（bàn）公廳製定（dìng）並發布（bù）了《醫療機構臨床基（jī）因擴增檢（jiǎn）驗實驗室管理（lǐ）辦法》以及《醫療機構臨床基因擴增檢驗實驗室工作導則》（以下簡稱導則）。導則規定了PCR實驗室設計的基本原則，原（yuán）則上PCR實驗室需設置4個區域：試劑儲存和（hé）準備區、標本製備區、擴增區、產物分析區，各個分區具體設備配置如表所示。
PCR實驗室主要設（shè）備配置

PCR反應的最大特（tè）點就是ji高的靈敏性，極其微量的汙（wū）染就會造成PCR實驗結果的假（jiǎ）陽性，因此組合型PCR實驗室設計的核心問題就是避免交叉汙染，而組合型PCR實驗室的平麵布局模式及各區域的壓力梯度控製成為了解決這一核（hé）心問題的關鍵。
根據導（dǎo）則（zé）要求，PCR實驗室各個區域無論在空間上還是使用中（zhōng）必須（xū）wan全獨立，不能有任何空（kōng）氣的直接（jiē）相通。空氣流向可按照試（shì）劑儲存和準備區—標本製備區—擴增區—產物分析區壓力（lì）遞減的方式進（jìn）行（háng），防止各區域空氣的交叉汙（wū）染（rǎn）。《疾病（bìng）預防控製中心建築技（jì）術規範》（以下簡稱規範）對 PCR 實驗室的各項設計參數進行了規範與要求，PCR 實（shí）驗室各區域並沒有淨化控製要（yào）求，但為了避免交叉感染，通常采用全送全排的直流空調係統，並且需要嚴格控製好送排風的比例，保證各（gè）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用走廊區域形成一道雙向保護屏障，既阻止外部環境（jìng）的（de）潛在汙染（rǎn）物質如氣溶膠等進入實驗核心區，同時控（kòng）製（zhì）核心實驗（產物分析）的有害物質滲入環境，對實驗區外部環境及（jí）內部試劑均起到（dào）了保護作（zuò）用。