某疾控中心综合楼通风空调设计探讨
沈薇
【摘 要】With the development of technology and enhance of our health requirements, high standards of modern laboratory is gradually replacing the old general laboratory. These labs have strict standards on the interior temperature, humidity, air cleanliness and chamber pressure. In this paper the HVAV design method and highlights were elaborated in accordance to several types of lab in this CDC project.%随着科技发展及我国卫生事业要求的提高，高标准的现代化实验室正逐渐取代旧式普通实验室。此类实验室对室内温度、湿度、空气洁净度、室内压差等都有严格的标准。结合某疾控中心项目中所见的几种类型的实验室，对暖通设计方式及设计要点分别进行了阐述。
【期刊名称】《制冷与空调（四川）》
【年(卷),期】2016(030)006
【总页数】4页(P673-676)
【关键词】疾控中心;实验室;通风;生物安全
【作 者】沈薇
【作者单位】成都基准方中建筑设计有限公司 成都 610021
【正文语种】中 文
【中图分类】TU831
疾控中心设计的重点在于实验室，而实验室建设除了实验设备仪器配备外，重点在于空调通风系统的设计，其重要性不单单体现在系统设计的合理性关乎实验安全和准确，也体现在与建筑专业的密切联系。具体表现为：在建筑平面规划设计之初，就应结合实验室工艺需要，尽量考虑将具有同样空调通风要求的实验室进行合理的整合与布置；在系统设计之前必须对各实验室的危险性进行综合评估，由此对建筑专业提出后期可能引进的人员保护方式，如是否会设置通风柜、生物安全柜等，这也是通风设计的重要依据之一。
暖通空调设计工艺要求，包括生物实验室暖通空间系统划分、实验房间压力、实验环境的洁净等级、实验室房间的温湿度、气流组织形式、通风系统、生物安全柜及其他实验设备排风系统等要求。实验室的暖通空调设计的主要目的是满足实验室工艺的要求，以保证实验过程的安全、实验结果的准确性。
本文主要结合设计实例对疾控中心的实验室通风空调设计要点加以阐述。
本项目为一栋疾病控制中心综合大楼，其位于广元市，工程总建筑面积31395m2。综合楼地下一层，地上十三层。其中地下一层为机动车库，一至九层为办公类用房，二层、十至十三层为实验室。以下就实验室主要分布情况做简要介绍。
二层主要功能为临检实验区，包括临检实验室、病原寄生虫实验室、生化实验室、大便培养室等。此层主要用于样本的初检，危害性不大。十层由涉及生物安全的CD4实验室、HIV丙肝初筛确认中心、PCR实验室、病媒实验室、麻风和结核实验区构成。十一层是微生物检测中心。设置有霉菌实验室、血清实验室、肝炎病毒实验室、肠道病毒实验室、病原微生物检测室及一个百级净化室、一个万级净化室。十二层为各类物理实验室。十三层是各类化学实验室。
2.1 实验室的分类
目前常用的实验室根据其功能及用途一般可分为以下四种类型：
（1）生物实验室：由于试验过程中涉及到生物活性物质及对这些物质的化学处理。因此在实验室内通常设置排风柜及生物安全柜。
（2）动物实验室：该类实验室除了实验室的基本要求外，还有专门针对实验动物的规范和规定。
（3）化学实验室：为有机化学及无机化学合成和分析的科研服务，在实验室内通常设置排风柜。
（4）物理实验室：为物理学的科学试验服务，通常会设置局部排风罩和万向排风罩。
本项目中涉及除动物实验室外的三类。
在本次设计中，根据不同实验室的实验室压力梯度、洁净度与温湿度要求，结合生物安全等实验室专业要求，分成以下4种类型进行设计计算：
第I类：需保证一定压力梯度但无洁净度要求的舒适性空调负压实验室；
第II类：需保证一定压力梯度但无洁净度要求的舒适性空调正压实验室；
第III类：有洁净度要求且具有相对压力梯度的工艺性空调正压实验室；
第IV类：对压力梯度、洁净度及温湿度都无具体要求的普通实验室。
2.2 不同类型实验室通风空调设计
2.2.1 第I类实验室
本设计中的大部分实验室都属于此类，如临检实验区、CD4实验室、HIV丙肝初筛确认中心、PCR实验室、病媒实验室、生物检测室、物理实验室、化学实验室等。这类实验室外通常设有一个缓冲间或准备间，实验室与缓冲间，缓冲间与走道各需保证约-10～-20Pa的压力梯度。
根据不同的实验用途，此类实验室有一部分设置有生物安全柜或通风柜，有的则未设置。
不使用生物安全柜或通风柜的实验房间，室内送排风仅需满足室内合理换气次数，并维持正常的压力梯度即可。实验室的最小通风换气次数，美国的ASHARE手册中推荐为6～10次/h，德国涉及到实验室的VDI通风规范中折合为8次/h。国内设计规范中对此类房间尚无明确规定，本次设计中取8次/h。根据《科学实验建筑设计规范》6.3.4：“工作时间连续使用排风系统的实验室应设置送风系统，送风量亦为排风量的70%，并应根据工艺要求对送风进行空气净化处理”。由于此类实验室无净化要求，故此类房间仅根据排风量的70%设置送风系统。
生物安全柜的设置原则主要根据实验室的实验性质及防护类型来确定，选用原则在《生物安全实验室建筑技术规范》5.1.4中有介绍。当可能产生微生物气溶胶或出现溅出的操作时，可使用I级生物安全柜；当处理感染性材料时，应使用部分或全部排风的II级生物安全柜；涉及处理化学致癌剂、放射性物质和挥发性溶媒，则只能使用II-B级全排风生物安全柜。其中II级生物安全柜包括A1、A2、B1、B2四种型号，它们的循环风比例分别为70%、70%、30%、0，排风比例分别为30%、30%、70%、100%。A型安全柜可排到房间或设置排风罩，B型安全柜需与排风系统密闭连接。根据《科学实验建筑设计规范》6.3.2：“每个排风装置宜设独立的排风系统。同一个实验室的所有排风装置宜合用一个排风系统。”本项目中每个房间内仅设一种生物安全柜，故此类房间，按实验室设独立的排风系统，升至屋面排放。
通风柜通常用于化学实验室中，它可以说是操作孔增大的密闭罩，它把污染源围在罩内，只需较小的排风量就能有效控制有害物扩散。除开口面附近之外，柜内不受外部干扰气流的影响。同时实验人员可把手伸入柜内操作，使用比较方便。此类房间根据通风柜设置独立的排风系统，即通风柜与排风机一一对应，这样可以根据通风柜的使用情况来开启排风机，运行方便。但是一个实验室里有多台通风柜的情况，仍合用一台排风机，以防止通风柜未同时使用时造成室内空气的污染。
2层为临检实验区，包括临检实验室、病原寄生虫实验室、生化实验室、大便培养室等。由于此层主要用于样本的初检，故危害性不大，仅在大便培养区设置B1生物安全柜。
10层由CD4实验室、HIV丙肝初筛确认中心、PCR实验室、病媒实验室、麻风和结核实验区构成。初筛、确认后，被确定为HIV病毒阳性的人，需要定期进行CD4细胞数的检测，其指标反映艾滋病的感染程度。在HIV实验室初筛区、确认区、CD4实验室的上机区、PCR实验室的样本制备、产物分析室分别设置B2型生物安全柜。在麻风镜检室、结核镜检室、啮齿类动物研究室设置B1型生物安全柜。在媒介生物研究室设置A2生物安全柜。
11层主要用于微生物检测，在霉菌实验室设置B2型，血清实验污染区、肝炎病毒实验室、肠道病毒实验室、病原微生物检测室、样本制备室使用B1型。细胞实验室采用A2型。
12层为物理实验室，不使用生物安全柜等防护。13层为化学实验室，在各实验室主实验区内设置通风柜。
系统的空调送、排风总量确定取决于以下三个因素中的最大值：
（1）所有排风设备的排风总量；
（2）保证室内温度及湿度要求所需的送风量；
（3）为保证室内卫生条件的最小通风量。
要维持室内负压就应使室内总排风量始终大于送风量。偏差的风量来自实验室门窗周围的缝隙渗透。渗漏风量可依据以下公式计算：
Q=a·∑(q·L)
其中：Q为渗透风量；a为安全系数，可取1.1～1.2；q为当实验室为某一压差值时，单位长度缝隙的渗透风量；L为缝隙长度。
渗漏风量亦可按换气次数法估算：压差5Pa时，为1～2次；压差10Pa时，为2～4次。
第I类实验室的空调方式为：设置生物安全柜的实验室（区域）采用直流新风系统（无回风）。设置通风柜的化学实验室和其余实验室采用风机盘管加新风系统，利用回风。
本类型实验室的通风原理图如下图所示。
2.2.2 第II类实验室
此类实验室包括昆虫饲养室，杀虫模拟现场等，这类房间没有净化要求，在实验室外设一房间与走道间保持正压，其目的在于防止昆虫饲养室和杀虫模拟现场内污浊空气溢出。与走道各保证约10～20Pa的压力梯度。
这类房间空调设计中，空调方式采用风机盘管加新风系统。
2.2.3 第III类实验室
此类实验室对室内的洁净度有较高的要求，且需保持一定的压力梯度。根据业主要求，11层微生物检测区需设计1间7级（10000级）空调净化房间，设1间5级（局部100级）净化空调房间。所有净化房间采用一套净化空调系统。
设计计算时，不同等级的洁净室及洁净室与非洁净区之间的压差应不小于5Pa，洁净区与室外的压力梯度应不小于10Pa，以防止洁净级别低区域的气流进入洁净级别较高的区域。
百级无菌室采用上送下侧回的气流组织方式，送风采用满布高效过滤器，层流送风，回风采用带中效过滤器（F6））的单层百叶风口，通过回风夹道下侧回风。万级无菌采用上送下侧回的气流组织方式，送风采用高效送风口（H12），回风带中效过滤器（F6）的采用单层百叶风口，换气次数采用25次/h。
由于房间采用独立的全空气系统，故正压是通过设于室内的压差传感器控制新风电动风阀的开启度来控制的，正压高于20Pa时，关小新风电动风阀，减少新风量；正压低于10Pa时，则反之。本类型实验室的系统原理图详见图2。
2.2.4 第IV类实验室
因无压力和洁净度要求，此类实验室的空调系统处理比较简单，可以按一般舒适性的空调系统进行设计。此类实验室包括：病原寄生虫实验室、血清实验室、放化实验室、热释光测试室、仪器存放室等。
IV类实验室空调方式采用风机盘管加新风系统，仅按普通排风进行通风设计。
疾控中心实验室建筑空调的使用情况与一般医院或民用公共建筑有明显区别。疾控大楼的同时使用率比较低，有的实验室用的多，有的用的少，常用实验室的每天使用数量、时间也不统一，这些使用习惯导致空调运行时负荷的波动，空调系统将长期在部分负荷下使用，并且同时使用系数几乎不可能达到1，这就要求空调系统具有较好的负荷调节能力，特别是提供小负荷的能力。故在冷热源的选择上采用了2台单台制冷量为198kW，制热量为227kW的风冷热泵机组，空调冷冻循环水供回水水温为7℃/12℃，热水循环水供回水水温为45℃/40℃，2台冷热水循环泵，平时只开1台主机1台水泵即可满足要求。
疾控中心各实验室的空调通风设计，不仅仅要考虑室内环境的舒适性，更要保证室内环境的安全性，避免不同房间及相邻实验室空气的交叉传播。在建筑平面规划设计之初，就应结合实验室工艺需要，尽量考虑将具有同样空调通风要求的实验室进行合理的整合与布置。在保持实验要求的前提下尽量选择节能高效的通风及空调方式。
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