【安防知識網(wǎng)】中國疾病預防控制中心是由政府舉辦的實施國家級疾病預防控制與公共衛(wèi)生技術管理和服務的公益事業(yè)單位。新址位于北京市昌平區(qū)，一期工程占地面積 17857 平方米，建筑面積76847.54 平方米。建筑群包括綜合業(yè)務樓、傳染病所科研樓、病毒病所科研樓、性艾中心科研樓、動物實驗樓、污水處理站、制冷機房、公寓、后勤配套樓等設施。

　　為滿足疾控中心在疾病預防控制方面的功能需求，在傳染病所科研樓、病毒病所科研樓、性艾中心科研樓、動物實驗樓設計了大量的P2、P3級別實驗室，對實驗室通風及溫濕度、壓力梯度的控制是建筑設備控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。

　　實驗室使用功能及監(jiān)控管理系統(tǒng)架構

　　實驗室是用于完成各種實驗工作的特殊環(huán)境，無論實驗室用于學校的科研教學、制藥行業(yè)的研發(fā)，還是用于醫(yī)學研究，其運轉必須可靠。對于生物安全實驗室而言，實驗室的氣流控制系統(tǒng)對于實驗人員的安全以及大氣環(huán)境都是至關重要的，它必須確保被實驗過程污染的有害氣體通過安全柜排放。為了避免有毒、有害氣體泄漏到外部環(huán)境，必須使實驗室內(nèi)的氣壓相對于其他房間的氣壓保持一定的負壓，以保證有害氣體不向外泄漏造成環(huán)境的污染和損害。而要滿足這些特殊工藝的要求，除了對通風空調(diào)系統(tǒng)的運行參數(shù)如溫度、濕度、壓力梯度、潔凈度等有要求以外，還要求具備定時、邏輯控制功能，以滿足實驗室使用過程轉換、人員進出狀態(tài)下，實驗室環(huán)境能夠始終滿足使用要求。

　　根據(jù)中國疾病預防控制中心一期的實驗室功能特點以及為適應用戶的管理需要，中國疾病預防控制中心一期工程機電設備控制系統(tǒng)由五個分系統(tǒng)構成。采用集散式控制系統(tǒng)架構，中央站位于綜合業(yè)務樓監(jiān)控中心，在綜合業(yè)務樓、傳染病所科研樓、病毒病所科研樓、性艾中心科研樓和動物實驗樓設有分控中心。主控中心配置管理服務器一臺，各分控中心通過園區(qū)局域網(wǎng)與中央站之間連接構成完整的機電設備控制系統(tǒng)。各個實驗室在控制系統(tǒng)的控制下獨立運行，自動完成相關控制功能的同時通過系統(tǒng)總線置于建筑物分控中心的管理，使系統(tǒng)管理人員可對實驗室運行狀況進行有效的監(jiān)控管理。

　　生物安全實驗室通風流程

　　中國疾病預防控制中心生物安全實驗室根據(jù)研究方向不同分為多個實驗單元，根據(jù)實驗性質(zhì)、危險級別不同，在每個單元內(nèi)又包括多個3-5個不同類型的實驗室，相應的通風系統(tǒng)設置大致可以分為以下兩種。

　　· 實驗室排風系統(tǒng)：它為整個實驗單元提供排風，排風機為變頻風機，在總管道設有風道壓力傳感器，排風機的總管道及各實驗室的支管處均設有電動密閉閥(ED)和變風量閥(AVD)。排風總管設置高效過濾及滅菌裝置，保證排風無害化;

　　· B2型生物安全柜(BSC)排風系統(tǒng)：它為生物安全柜提供排風，排風機為雙速風機，分為高速和低速運轉兩種狀態(tài)，在排風機的總管道設有電動密閉閥(ED)。

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　　根據(jù)系統(tǒng)使用需求，送風系統(tǒng)分為三類。

　　第一類，使用內(nèi)循環(huán)的A2級生物安全柜，空調(diào)系統(tǒng)允許有回風。采用上送下回的送風方式。空調(diào)通風系統(tǒng)滿足室內(nèi)溫濕度要求和房間負壓要求。當實驗人員要進入實驗室工作前，先將電動風閥ED打開，開始房間排風，然后再啟動空調(diào)機組的送風機。停機的次序則相反，先關閉送風機，再關閉ED。

　　第二類，設有需要外排30%風量的A2級生物安全柜，但允許空調(diào)系統(tǒng)設回風。對應A2生物安全柜，設置排風機。當實驗人員要進入病源污染實驗室工作前，應先將生物安全柜對應的排風機啟動，再打開電動風閥ED，開始房間排風，最后啟動空調(diào)機組的送風機。當要使用生物安全柜時，打開生物安全柜即可。當結束實驗工作，要離開實驗室時，關機順序為，關閉空調(diào)機組，再關閉電動風閥ED，最后關閉排風機。

　　第三類，實驗室安裝有B2型級生物安全柜，空調(diào)系統(tǒng)不允許有回風，送風采用全新風式的新風機組。新風機組為雙速風機，分為高速和低速運轉兩種狀態(tài)，其送風口處安裝有電動兩態(tài)閥，分為高態(tài)和低態(tài)兩種狀態(tài)，配合安全柜高低速切換時送風量。當實驗人員要進入實驗室工作前，先將生物安全柜對應的排風機啟動(低速狀態(tài))，再打開電動風閥ED，最后啟動新風機組的送風機(低速狀態(tài))。當要使用生物安全柜時，先將排風機由低速轉為高速狀態(tài)，再打開生物安全柜，然后將新風機組的送風機由低速狀態(tài)轉為高速狀態(tài)。停止使用生物安全柜時的動作次序則相反，先將新風機組的送風機由高速狀態(tài)轉為低速狀態(tài)，再關閉生物安全柜，最后將排風機由高速轉為低速狀態(tài)。當結束實驗工作，要離開實驗室時，關機順序為，關閉新風機組，再關閉電動風閥，最后關閉排風機。

　　系統(tǒng)控制策略

　　實驗室的通風系統(tǒng)設置了控制閥門，允許單元內(nèi)的每個實驗室單獨啟停。為了使實驗人員操控方便，在每個實驗室進口處安裝有通風系統(tǒng)開關，在每個實驗室安裝房間壓力傳感器，房間溫濕度傳感器，來監(jiān)測及控制實驗室的通風系統(tǒng)的各參數(shù)，如溫度、濕度、壓力等。系統(tǒng)控制策略包括時序(邏輯)控制及環(huán)境參數(shù)控制兩個主要部分。

　　1.實驗室啟動程序。實驗室有遠程和就地兩種控制方式，遠程控制方式由機電設備控制系統(tǒng)分站或中央監(jiān)控系統(tǒng)主站操作界面設置“啟動/停止”置位開關，就地控制方式在實驗室進口處的通風系統(tǒng)開關設“啟動/停止”置位開關。

　　開機時序為：遠程或就地打開單元內(nèi)任一實驗室空調(diào)系統(tǒng)的開關→排風總管道上ED開啟→實驗單元變頻排風機開啟→該房間排風管道上ED和變風量閥開啟→BSC排風管道上ED開啟→該實驗室的BSC排風機(低速)開啟→該房間電動兩態(tài)閥(低態(tài))開啟→該房間送風機(低速)開啟，此時該實驗室已可進入使用。停機時序反向。

　　2. 使用BSC時系統(tǒng)開啟程序。開機時序為：BSC啟動→雙速送風機低速轉高速→該房間電動兩態(tài)閥(高態(tài))開啟→該房間送風機(高速)開啟，BSC可使用(系統(tǒng)設置連鎖控制程序，保證B2型生物安全柜開啟狀態(tài)下遠程及就地控制的任何操作均不能關閉送排風系統(tǒng))。停機時序反向。

　　3.室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的控制可以從壓力調(diào)節(jié)和溫濕度調(diào)節(jié)兩方面來看。

　　(1)壓力調(diào)節(jié)。實驗室的壓力穩(wěn)定對于系統(tǒng)安全運行至關重要，因單元內(nèi)實驗室共用變頻排風機，投入使用的實驗室數(shù)量直接影響到總管道的壓差變化。各實驗室與實驗單元走廊、實驗單元走廊與非試驗區(qū)之間維持-10pa的壓差梯度,保證實驗室通風氣流單向流動。通過PID調(diào)節(jié)控制排風機頻率排風總管壓差達到設定值(此設定值根據(jù)系統(tǒng)情況確定，一般為百級);通過PID調(diào)節(jié)控制實驗室送風機頻率使實驗室內(nèi)壓差達到設定值。

　　(2)溫濕度調(diào)節(jié)。實驗室按全年恒溫恒濕設計，DDC控制器按照實驗室房間的溫濕度傳感器實際值與給定值比較的偏差，通過PID調(diào)節(jié)冷、熱水閥與加濕閥的開度，使實驗室的溫濕度達到設定值的要求。[nextpage]

　　系統(tǒng)設計及實施要點

　　一個實驗單元包含了比較多的相互關聯(lián)的設備，只有各個環(huán)節(jié)都能夠良好匹配，才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行，系統(tǒng)設計及實施要點主要包括如下幾個方面：

　　· 暖通設計要精確計算系統(tǒng)風量負荷，并留有充分的余量為系統(tǒng)調(diào)試創(chuàng)造條件;

　　· 壓差傳感器產(chǎn)品選型時應選擇合適的測量范圍，系統(tǒng)正常工作時傳感器信號使出應在精度比較高的范圍內(nèi)工作;

　　· 精確調(diào)節(jié)PID參數(shù)，使系統(tǒng)在工作狀態(tài)切換、開關門時能夠迅速達到穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)調(diào)試結果表明，DDC控制器的PID回路能夠獲得滿意的動態(tài)響應;

　　· 反復測試實驗室的各種工作狀態(tài)，杜絕擾動狀態(tài)下任何形式的壓差反向;

　　· 單個模擬控制回路應在同一個DDC控制器內(nèi)實現(xiàn)，避免主要控制參數(shù)通過網(wǎng)絡變量傳遞;

　　· 系統(tǒng)應能夠通過主要傳感器及執(zhí)行機構的運行情況對系統(tǒng)可能的故障發(fā)出預警，同時通過程序控制實現(xiàn)強制安全操作，避免生物安全事故;

　　· 對于時序控制程序，應通過測試為設備聯(lián)鎖設置合適的延時;

　　· 了解用戶使用要求，結合系統(tǒng)特點制定實驗室操作規(guī)程。

　　結語

　　生物安全實驗室空調(diào)及通風控制系統(tǒng)有別于普通的凈化空調(diào)系統(tǒng)，其工藝過程比較復雜，對系統(tǒng)穩(wěn)定性要求很高，尤其是在進行高危病毒實驗時，如果控制系統(tǒng)或其被控對象出現(xiàn)問題，后果將十分嚴重。因此，類似項目的規(guī)劃設計與實施應一切服從安全第一的原則，確保投入使用的系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運行。(本文作者現(xiàn)任職于銘基電子技術(北京)有限公司)

　　注：本文通風流程部分參考中國建筑科學研究院設計圖紙