生物安全實驗室暖通系統怎樣設計？

　　生物實驗室的暖通空調系統就非常重要，因為一旦暖通空調系統出現故障，輕則導致生物實驗室內部的功能無法實現，重則很容易出現污染外泄，甚至導致工作人員及其周邊居民的安全事故。確保生物實驗室暖通空調系統的良好運轉，是實驗室建設者一個非常重要的目標。

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　　生物實驗室的暖通空調系統故障分析

　　對于生物實驗室的暖通空調系統而言，隨著使用時間的持續增加，產生故障是正常的現象。通常來說，這種故障可以分為送風系統的故障，和各類風量及壓力傳感器的故障，以及排風系統的故障。

　　1.1 送風系統故障

　　在整個暖通空調系統當中，送風系統擔任著非常非常重要的作用。因為送風系統，能夠有力保證排風系統正常運轉，一旦實驗室發生任何的故障，需要實驗室的人員進行撤離，在此撤離期間，送風系統可以為整個生物實驗室提供良好的負壓。這樣不僅能夠給工作人員撤離提供良好的處理環境，還能保證生物實驗室內部的環境相對穩定。但是如果送風系統出現故障，則很容易導致，工作人員在撤離期間發生安全事故。

　　1.2 傳感器故障

　　傳感器在生物實驗室暖通空調系統當中主要承擔的是傳遞信號的職責，一旦傳感器失靈，則會導致傳遞的信號出現錯誤。這樣系統在運行的過程當中，就會與系統本身預設的程序所相背離。因此在設計的過程當中，建設者和設計者必須對傳感器的性能和穩定性進行可靠的檢測，然后投入使用。但實際上傳感器的響應特性是很容易被忽略的，這種響應特性一旦被忽略，直接會導致其調試結果的設計值出現問題，信號傳輸出現錯誤，就會導致更加嚴重的事故。

　　1.3 排風系統故障

　　在整個系統當中，排風機出現故障是非常嚴重的，這是因為生物安全實驗室的通風系統，必須通過排風機來進行變頻排風。這是因為生物實驗室常常進行的都是高生物危害性實驗，即便是在白天進行工作，也不允許出現任何呈現正壓的情況。因此暖通及暖通自控控制系統的設計要求非常高。具體到細節包括排風機或者排風機變頻故障發生之時，系統需要能夠自動切換至備用的排風機及其變頻器。這樣才能保證整個實驗室的房間內負壓情況良好。但實際上一旦排風機出現問題則會導致排風機停機，而這種停機將會導致整個系統出現故障。

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　　生物實驗室的設計原則

　　為了對生物實驗室的設計原則進行論述，本文以p3級生物實驗安全實驗室為例，對其設計原則進行逐一分析與闡述。文章中所引用的示例工程為PLC控制系統，該實驗室的房間排風和生物安全柜是同一個排風系統。通過對該實驗室的分析，得出以下結論。首先生物實驗室在設計的過程中，要對排風系統的停機故障瞬間進行分析，這樣才能做好記錄，不斷優化排風系統。除此之外，實驗室在暖通空調系統的設計上，要避免出現增壓的設計思路，同時進行相應的技術措施預備。

　　2.1 排風系統故障瞬間分析與研究

　　本實驗室的暖通自控系統設置分別具有以下特點。首先，排風系統在發生停機故障的過程中，其重要的表現就是，房間并沒有出現任何避免鎮壓的措施和策略。其次，排風系統一旦出現故障信號時，系統并沒有發出故障信號。例如流量開關并沒有發出on或者off的信號，因此系統并不能對停機故障作出反應。

　　對于上述假設，需要對生物實驗室的排風系統故障，進行一定的記錄。例如，本身是在排風系統發生停機故障之后的5s內，房間出現正壓情況。而此時控制中心并沒有感知到排風系統出現故障，真正對排風系統，出現反應則是在12s。雖然不同的工程會有不同的差異，但是，本組實驗數據，可以對排風系統故障情況作出一定的反饋。那就是房間出現正壓的時間非常短，大概在5s左右。對其主要原因進行分析，這是因為生物安全實驗室中，排風量的差值本來就不大，通常每個小時只有一二百cm3。一旦排風系統出現停機故障，排風量當然能夠在極短的時間出現非常多的減少。因此雖然5s是一個實驗數據，不同的實驗室也會產生差異，但是卻從本質上表明排風系統一旦出現故障，實驗室出現正壓的時間非常短。當然雖然排風系統，在10s之后，會呈現出一定的對策，但是卻無法消除致命的安全運行問題。而在這一過程當中，控制中心對系統故障的感知時間并不靈敏。對這個原因進行分析主要是因為風機從停機到風量下降，需要經歷的時間過長，大多是在10s左右。這是所有風機所面臨的問題，因此，會極大的影響控制中心對系統故障的感知周期。

　　2.2 避免出現正壓的設計思路

　　根據上述對排風系統停機故障瞬間分析的內容可以得出，避免實驗室內部出現正壓是非常必要的。通常為了實現避免正壓的這種設計思路，必須采取一定的步驟。如控制中心必須能夠快速對排風系統出現停機故障進行感知，這樣才能做出及時的回應。除此之外控制中心在感知到排風系統故障之后，必須能夠快速的進行措施補救，以避免房間出現正壓。鑒于以上的實驗數據，這兩個步驟必須在5s之內完成。

　　2.2.1 風量傳感器優化

　　風量傳感器的優化可以加強排風系統的敏銳度，因此可以在排風總管上進行反應速度較快的風量傳感器的安裝與設置。這樣風量傳感器可以專門應用于對排風系統故障的分析。在進行設置的過程當中，可以將排風系統停機故障的排風量，設定在一個比較高的水平之上，這樣可以使控制中心不至于誤判，又能在控制中心感受到之后，及時作出反應。之所以將風量傳感器設置在排風總管上，是因為排風總管上的另一個傳感器的響應速度相對較差。該傳感器實際的作用，是為了保證房間的壓力穩定。因此在風量傳感器的設計上，必須考慮到不同的作用和效果。

　　2.2.2 電動蝶閥的設計

　　電動蝶閥的設計是為了實現完全關斷的功能。該電動蝶閥的響應速度在2s以內，這樣做才能夠保證控制系統在感知到排風系統出現故障之后的2s之內，就能迅速對系統的送風進行切斷。以此來保證房間不會出現正壓。當然，其他的措施也可以對送風量進行良好的減少。例如，定風量閥可以保證房間處于負壓的狀態。同時送風機變頻控制的速度也可以不斷得到加大，在故障發生的同時，能夠在瞬間就對送風機進行關斷。不過需要注意的是，這些方法都必須建立在電動蝶閥的基礎之上，這樣才能滿足快速響應的要求。當然，對于許多生物實驗室而言，排風系統上采用變風量閥是比較基礎的配置。但是定風量閥也是不可缺少的，因為定風量閥可以促進系統固定送風，而變風量閥則是減少送風量。兩者起到的作用完全不同，但是卻又不可缺少。在對實驗室的暖通空調系統進行調試的過程當中，其測試結果表明僅僅依靠這些其他手段，是無法保證實驗室在出現排放系統停機故障之時，房間不會出現正壓情況。因此，電動蝶閥的設置和風量傳感器的優化是非常必要的。