1、設(shè)計(jì)中的考慮
P3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)工作人員身穿防護(hù)服，透氣性較差。要求室內(nèi)溫度低一些，而相對(duì)濕度不能過(guò)高，過(guò)高容易產(chǎn)生“菌塵”。因此將設(shè)計(jì)參數(shù)定為溫度22℃~24℃，濕度50%~60%。根據(jù)P3實(shí)驗(yàn)室工作的特殊性，有時(shí)需要24h工作，如冷熱源接大樓中央空調(diào)顯然不合理，因此采用單獨(dú)風(fēng)冷熱泵機(jī)組。夏天進(jìn)出水溫為7/12℃，冬天進(jìn)出水（有大樓熱水備用）水溫為45℃/55℃。由于P3實(shí)驗(yàn)室為全新風(fēng)潔凈空調(diào)系統(tǒng)，冷熱負(fù)荷比較大，設(shè)計(jì)要求雙壓縮機(jī)、雙風(fēng)機(jī)、智能化除霜以及遠(yuǎn)程控制和報(bào)警功能。
工程一般按“三區(qū)一通道”形式布置，優(yōu)點(diǎn)是可以減少污染源擴(kuò)散空間，缺點(diǎn)是人、物雙向進(jìn)出，會(huì)造成交叉污染。根據(jù)工藝流程將P3實(shí)驗(yàn)室劃分為污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)。各區(qū)之間設(shè)置緩沖間給予隔離，確保各區(qū)安全、可靠。
生物安全隔離實(shí)驗(yàn)室人員流動(dòng)路線(xiàn)：
（1）進(jìn)入路線(xiàn)：一次更衣→正壓閘間→二次更衣→負(fù)壓閘間→內(nèi)走廊→緩沖→實(shí)驗(yàn)室。
（2）離開(kāi)路線(xiàn)：內(nèi)走廊→負(fù)壓閘間→風(fēng)淋→負(fù)壓閘間→淋浴→正壓閘間→一次更衣→清潔區(qū)走廊。
生物安全隔離實(shí)驗(yàn)室物料污物流程：內(nèi)走廊→污物閘間滅活→洗滌消毒間。
合理的壓力梯度是關(guān)系到P3實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工況穩(wěn)定以及實(shí)驗(yàn)人員的舒適性，負(fù)壓越大，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)氣密性要求越高，初投資和運(yùn)行費(fèi)用增加，反之負(fù)壓越小，對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全帶來(lái)隱患。有序的壓力梯度、合理的壓差值是有效控制污染的前提。因此整個(gè)P3實(shí)驗(yàn)室壓力梯度需要綜合平衡，通過(guò)設(shè)定不同區(qū)域的壓力梯度，從設(shè)計(jì)上保證氣流由外向內(nèi)流動(dòng)，生物安全隔離實(shí)驗(yàn)室為低處。
根據(jù)工序要求高危實(shí)驗(yàn)室采用萬(wàn)級(jí)（7級(jí)）凈化，為保證實(shí)驗(yàn)室的安全以及潔凈級(jí)別，還應(yīng)采用合理的換氣次數(shù)。室內(nèi)空氣采用臭氧消毒，臭氧發(fā)生器放在洗滌消毒間。新風(fēng)經(jīng)過(guò)初中效、送風(fēng)機(jī)段、均流段、蒸發(fā)段、加熱加濕、中效等功能段位處理后送入房間的風(fēng)口，其中7級(jí)房間采用豎向防泄漏過(guò)濾正壓密封排風(fēng)口下排風(fēng)，所有排風(fēng)經(jīng)過(guò)過(guò)濾器處理后從屋頂排出，排風(fēng)出口裝風(fēng)帽，風(fēng)帽高出屋面2.0m。
2、設(shè)計(jì)中的困難、應(yīng)對(duì)及細(xì)部缺陷
2.1安全與氣流組織
空調(diào)系統(tǒng)劃分應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)象危害程度、平面布置等情況進(jìn)行劃分，應(yīng)采取有效措施，避免交叉污染。在條件允許的情況下，宜將污染區(qū)、半污染區(qū)、清潔區(qū)空調(diào)系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置，有利于空調(diào)系統(tǒng)控制和節(jié)能運(yùn)行。P3實(shí)驗(yàn)室有生物危險(xiǎn)性，需保證負(fù)壓防止微生物污染的外溢，不僅要求除菌，更要進(jìn)行隔離處理。高危生物隔離實(shí)驗(yàn)室配備了生物安全柜，它不適用循環(huán)風(fēng)，為全排型。其排風(fēng)由兩部分組成：一部分是安全柜內(nèi)部通過(guò)操作區(qū)的層流送風(fēng)，使制品在百級(jí)環(huán)境下操作，這部分風(fēng)量約占總排風(fēng)的60%；另一部分是通過(guò)操作窗口從外部吸入，是操作過(guò)程的氣流（特別是氣溶膠）保持在柜內(nèi)不向外漂溢，并保證操作窗口正常開(kāi)啟時(shí)吸入風(fēng)速控制在0.5m/s的安全范圍內(nèi)，且不出現(xiàn)擾動(dòng)氣流，這部分風(fēng)量占40%。生物安全實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)過(guò)濾器的安裝應(yīng)具備現(xiàn)場(chǎng)檢漏的條件，如果不具備，應(yīng)采用經(jīng)預(yù)先檢漏的排風(fēng)過(guò)濾裝置，即采用豎向防泄漏過(guò)濾型密封排風(fēng)口（HEPA）。
根據(jù)衛(wèi)生部通用準(zhǔn)則、WHO安全手冊(cè)、通風(fēng)要求，P3不僅有常規(guī)的紫外線(xiàn)燈和熏蒸消毒，還要靠空氣潔凈技術(shù)或一些滅菌設(shè)備，更是綜合了土建、暖通、給排水、電氣、工藝等多專(zhuān)業(yè)、多種技術(shù)的硬件，以及實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程等軟件措施而形成的綜合安全保障體系，集中體現(xiàn)了生物安全實(shí)驗(yàn)室與眾不同的特點(diǎn)。安全措施中，主要的還是一級(jí)屏障和二級(jí)屏障。一級(jí)屏障為生物安全柜和實(shí)驗(yàn)服，二級(jí)屏障主要為實(shí)驗(yàn)室氣流控制及滅菌設(shè)施。WS233規(guī)定P3實(shí)驗(yàn)室凈化級(jí)別為7~8級(jí)，送排風(fēng)都必須HEPA處理，且HEPA必須安裝在實(shí)驗(yàn)室的圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，以避免污染風(fēng)管。P3實(shí)驗(yàn)室區(qū)域的排風(fēng)系統(tǒng)要求有500寬度的夾道，但更衣、緩沖等房間面積本來(lái)就緊張，實(shí)施起來(lái)難度較大。實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)室的HEPA承擔(dān)了阻斷空氣中的病原微生物通過(guò)氣流途徑傳播出去的任務(wù)，其本身是很可能受到污染的，因此對(duì)HEPA的更換也就不像普通潔凈室那么簡(jiǎn)單。有兩種辦法解決這一問(wèn)題：一是更換前將HEPA進(jìn)行就地消毒，這要求在設(shè)計(jì)時(shí)采取適當(dāng)措施，能將其就地隔離并消毒；二是采用與生物污染的過(guò)濾器箱，其特殊的氣密袋結(jié)構(gòu)能在污染過(guò)濾器*不接觸外界的情況下進(jìn)行更換，然后將其焚燒或消毒處理。
2.2過(guò)濾與風(fēng)量調(diào)節(jié)
凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置粗、中、高三級(jí)空氣過(guò)濾。級(jí)是粗效，它對(duì)粒徑大于5μm大氣塵的計(jì)數(shù)效率不低于50%，設(shè)置在空調(diào)機(jī)組的入口處；第二級(jí)是中效過(guò)濾器，他對(duì)于粒徑大于1μm大氣塵的計(jì)數(shù)效率不低于70%，設(shè)置在空調(diào)機(jī)組出口處；第三級(jí)是過(guò)濾器，它對(duì)粒徑大于0.3μm大氣塵的計(jì)數(shù)效率不低于99.99%，設(shè)置在系統(tǒng)末端的送風(fēng)口內(nèi)。過(guò)濾風(fēng)口前安裝一個(gè)定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，主要是因?yàn)檫^(guò)濾器初阻力較小，后因塵粒積聚引起的阻力增加較大，進(jìn)而導(dǎo)致送風(fēng)量減小，不穩(wěn)定的風(fēng)量會(huì)使室內(nèi)壓力不易控制，大程度的恒定室內(nèi)壓力。室內(nèi)壓力可由文丘里定風(fēng)量閥、文丘里變風(fēng)量閥保證，7級(jí)房間下排風(fēng)口采用豎向防泄漏過(guò)濾型密封排風(fēng)口。
2.3負(fù)壓差的控制
生物安全柜安裝后要進(jìn)行調(diào)試以達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)，其中各運(yùn)行狀態(tài)的風(fēng)量調(diào)整與空調(diào)密切相關(guān)，它會(huì)導(dǎo)致房間的排風(fēng)波動(dòng)，嚴(yán)重影響著房間的負(fù)壓值，房間小而風(fēng)量變化大給設(shè)計(jì)帶來(lái)很大難度。排風(fēng)與生物安全柜互鎖，房間不許有瞬時(shí)正壓的出現(xiàn)，排風(fēng)與送風(fēng)互鎖，反應(yīng)要靈敏，在1s內(nèi)保證消除房間的正壓。這里運(yùn)用文丘里閥可以滿(mǎn)足P3實(shí)驗(yàn)室的變風(fēng)量控制要求又節(jié)能，還解決了排風(fēng)口的設(shè)置困難。
在高危生物安全隔離實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的生物安全柜和房間共用一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)安全柜停止使用時(shí)，通過(guò)定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)恒定房間送風(fēng)量，電動(dòng)密閉調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，通過(guò)雙位定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)恒定房間的排風(fēng)量，保證負(fù)壓風(fēng)量和負(fù)壓差。當(dāng)安全柜工作時(shí)，通過(guò)定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)恒定房間送風(fēng)量，電動(dòng)密閉調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟，通過(guò)定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)恒定安全柜的排風(fēng)量，通過(guò)雙位定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥來(lái)恒定房間排風(fēng)量和負(fù)壓風(fēng)量、負(fù)壓差。電動(dòng)密閉閥性能*，滲漏率必須小于0.05%，這樣可以防止安全柜停止時(shí)柜內(nèi)的殘留氣體經(jīng)過(guò)閥門(mén)和排風(fēng)口倒流到室內(nèi)。
2.4電氣聯(lián)鎖與自控
（a）排風(fēng)與送風(fēng)互鎖，保證壓力梯度的穩(wěn)定，排風(fēng)先于送風(fēng)開(kāi)啟，后于送風(fēng)關(guān)閉，排風(fēng)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，備用排風(fēng)機(jī)應(yīng)能自動(dòng)投入運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，立即進(jìn)行維修。
（b）空調(diào)通風(fēng)設(shè)備應(yīng)能自動(dòng)和手動(dòng)控制，控制和顯示面板應(yīng)設(shè)在清潔區(qū)。通過(guò)設(shè)置在房間內(nèi)的壓差傳感器將壓差值傳送至自控系統(tǒng)中的控制器，由控制器發(fā)出信號(hào)給風(fēng)機(jī)變頻器，改變風(fēng)量適應(yīng)負(fù)壓的控制。
（c）夏季需要除濕時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)冷水閥進(jìn)行露點(diǎn)除濕，控制房間濕度，并調(diào)節(jié)熱水閥控制房間溫度；冬季通過(guò)調(diào)節(jié)熱水閥控制房間溫度，并通過(guò)調(diào)節(jié)電加濕器熱濕控制房間濕度。對(duì)于冬季工況，蒸發(fā)器后溫度低于5℃時(shí)，防凍開(kāi)關(guān)動(dòng)作，打開(kāi)熱水調(diào)節(jié)閥，保護(hù)盤(pán)管不被凍裂。電加濕器、電加熱器設(shè)無(wú)水?dāng)嚯?、超溫?cái)嚯姳Ｗo(hù)以及良好的接地措施。
（d）其他監(jiān)控：機(jī)組過(guò)濾器設(shè)壓差報(bào)警；風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)；手動(dòng)及自動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)；故障報(bào)警、運(yùn)行時(shí)間和啟停次數(shù)記錄；并對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟停控制。
2.5節(jié)能方面的考慮
P3實(shí)驗(yàn)室必須是全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，不允許回風(fēng)。全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)投資大、能耗高。與我國(guó)現(xiàn)行節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)有矛盾，但P3實(shí)驗(yàn)室建筑面積較小，空調(diào)工作時(shí)間為間斷性，為確保使用的安全性，采用直流式空調(diào)系統(tǒng)是必要的。通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性來(lái)降低送風(fēng)量，而對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫減少冷熱負(fù)荷損失，大限度減少P3實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行費(fèi)用，使它能安全、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行。