【安防知識(shí)網(wǎng)】中國(guó)疾病預(yù)防控制中心是由政府舉辦的實(shí)施國(guó)家級(jí)疾病預(yù)防控制與公共衛(wèi)生技術(shù)管理和服務(wù)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(wù)樓、傳染病所科研樓、病毒病所科研樓、性艾中心科研樓、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)樓、污水處理站、制冷機(jī)房、公寓、后勤配套樓等設(shè)施。

　　為滿足疾控中心在疾病預(yù)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(dòng)物實(shí)驗(yàn)樓設(shè)計(jì)了大量的P2、P3級(jí)別實(shí)驗(yàn)室，對(duì)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)及溫濕度、壓力梯度的控制是建筑設(shè)備控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。

　　實(shí)驗(yàn)室使用功能及監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)

　　實(shí)驗(yàn)室是用于完成各種實(shí)驗(yàn)工作的特殊環(huán)境，無(wú)論實(shí)驗(yàn)室用于學(xué)校的科研教學(xué)、制藥行業(yè)的研發(fā)，還是用于醫(yī)學(xué)研究，其運(yùn)轉(zhuǎn)必須可靠。對(duì)于生物安全實(shí)驗(yàn)室而言，實(shí)驗(yàn)室的氣流控制系統(tǒng)對(duì)于實(shí)驗(yàn)人員的安全以及大氣環(huán)境都是至關(guān)重要的，它必須確保被實(shí)驗(yàn)過(guò)程污染的有害氣體通過(guò)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)的氣壓相對(duì)于其他房間的氣壓保持一定的負(fù)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(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)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(shí)、邏輯控制功能，以滿足實(shí)驗(yàn)室使用過(guò)程轉(zhuǎn)換、人員進(jìn)出狀態(tài)下，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境能夠始終滿足使用要求。

　　根據(jù)中國(guó)疾病預(yù)防控制中心一期的實(shí)驗(yàn)室功能特點(diǎn)以及為適應(yīng)用戶的管理需要，中國(guó)疾病預(yù)防控制中心一期工程機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)由五個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成。采用集散式控制系統(tǒng)架構(gòu)，中央站位于綜合業(yè)務(wù)樓監(jiān)控中心，在綜合業(yè)務(wù)樓、傳染病所科研樓、病毒病所科研樓、性艾中心科研樓和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)樓設(shè)有分控中心。主控中心配置管理服務(wù)器一臺(tái)，各分控中心通過(guò)園區(qū)局域網(wǎng)與中央站之間連接構(gòu)成完整的機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)。各個(gè)實(shí)驗(yàn)室在控制系統(tǒng)的控制下獨(dú)立運(yùn)行，自動(dòng)完成相關(guān)控制功能的同時(shí)通過(guò)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(duì)實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行狀況進(jìn)行有效的監(jiān)控管理。

　　生物安全實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)流程

　　中國(guó)疾病預(yù)防控制中心生物安全實(shí)驗(yàn)室根據(jù)研究方向不同分為多個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，根據(jù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)、危險(xiǎn)級(jí)別不同，在每個(gè)單元內(nèi)又包括多個(gè)3-5個(gè)不同類型的實(shí)驗(yàn)室，相應(yīng)的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置大致可以分為以下兩種。

　　· 實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)：它為整個(gè)實(shí)驗(yàn)單元提供排風(fēng)，排風(fēng)機(jī)為變頻風(fēng)機(jī)，在總管道設(shè)有風(fēng)道壓力傳感器，排風(fēng)機(jī)的總管道及各實(shí)驗(yàn)室的支管處均設(shè)有電動(dòng)密閉閥(ED)和變風(fēng)量閥(AVD)。排風(fēng)總管設(shè)置高效過(guò)濾及滅菌裝置，保證排風(fēng)無(wú)害化;

　　· B2型生物安全柜(BSC)排風(fēng)系統(tǒng)：它為生物安全柜提供排風(fēng)，排風(fēng)機(jī)為雙速風(fēng)機(jī)，分為高速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，在排風(fēng)機(jī)的總管道設(shè)有電動(dòng)密閉閥(ED)。

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　　根據(jù)系統(tǒng)使用需求，送風(fēng)系統(tǒng)分為三類。

　　第一類，使用內(nèi)循環(huán)的A2級(jí)生物安全柜，空調(diào)系統(tǒng)允許有回風(fēng)。采用上送下回的送風(fēng)方式?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)滿足室內(nèi)溫濕度要求和房間負(fù)壓要求。當(dāng)實(shí)驗(yàn)人員要進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作前，先將電動(dòng)風(fēng)閥ED打開(kāi)，開(kāi)始房間排風(fēng)，然后再啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)。停機(jī)的次序則相反，先關(guān)閉送風(fēng)機(jī)，再關(guān)閉ED。

　　第二類，設(shè)有需要外排30%風(fēng)量的A2級(jí)生物安全柜，但允許空調(diào)系統(tǒng)設(shè)回風(fēng)。對(duì)應(yīng)A2生物安全柜，設(shè)置排風(fēng)機(jī)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)人員要進(jìn)入病源污染實(shí)驗(yàn)室工作前，應(yīng)先將生物安全柜對(duì)應(yīng)的排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，再打開(kāi)電動(dòng)風(fēng)閥ED，開(kāi)始房間排風(fēng)，最后啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)。當(dāng)要使用生物安全柜時(shí)，打開(kāi)生物安全柜即可。當(dāng)結(jié)束實(shí)驗(yàn)工作，要離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，關(guān)機(jī)順序?yàn)椋P(guān)閉空調(diào)機(jī)組，再關(guān)閉電動(dòng)風(fēng)閥ED，最后關(guān)閉排風(fēng)機(jī)。

　　第三類，實(shí)驗(yàn)室安裝有B2型級(jí)生物安全柜，空調(diào)系統(tǒng)不允許有回風(fēng)，送風(fēng)采用全新風(fēng)式的新風(fēng)機(jī)組。新風(fēng)機(jī)組為雙速風(fēng)機(jī)，分為高速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，其送風(fēng)口處安裝有電動(dòng)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(shí)送風(fēng)量。當(dāng)實(shí)驗(yàn)人員要進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作前，先將生物安全柜對(duì)應(yīng)的排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)(低速狀態(tài))，再打開(kāi)電動(dòng)風(fēng)閥ED，最后啟動(dòng)新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)(低速狀態(tài))。當(dāng)要使用生物安全柜時(shí)，先將排風(fēng)機(jī)由低速轉(zhuǎn)為高速狀態(tài)，再打開(kāi)生物安全柜，然后將新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)由低速狀態(tài)轉(zhuǎn)為高速狀態(tài)。停止使用生物安全柜時(shí)的動(dòng)作次序則相反，先將新風(fēng)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)由高速狀態(tài)轉(zhuǎn)為低速狀態(tài)，再關(guān)閉生物安全柜，最后將排風(fēng)機(jī)由高速轉(zhuǎn)為低速狀態(tài)。當(dāng)結(jié)束實(shí)驗(yàn)工作，要離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，關(guān)機(jī)順序?yàn)?，關(guān)閉新風(fēng)機(jī)組，再關(guān)閉電動(dòng)風(fēng)閥，最后關(guān)閉排風(fēng)機(jī)。

　　系統(tǒng)控制策略

　　實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置了控制閥門，允許單元內(nèi)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)啟停。為了使實(shí)驗(yàn)人員操控方便，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)口處安裝有通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)室安裝房間壓力傳感器，房間溫濕度傳感器，來(lái)監(jiān)測(cè)及控制實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)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(shí)序(邏輯)控制及環(huán)境參數(shù)控制兩個(gè)主要部分。

　　1.實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)程序。實(shí)驗(yàn)室有遠(yuǎn)程和就地兩種控制方式，遠(yuǎn)程控制方式由機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)分站或中央監(jiān)控系統(tǒng)主站操作界面設(shè)置“啟動(dòng)/停止”置位開(kāi)關(guān)，就地控制方式在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)口處的通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)設(shè)“啟動(dòng)/停止”置位開(kāi)關(guān)。

　　開(kāi)機(jī)時(shí)序?yàn)椋哼h(yuǎn)程或就地打開(kāi)單元內(nèi)任一實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)→排風(fēng)總管道上ED開(kāi)啟→實(shí)驗(yàn)單元變頻排風(fēng)機(jī)開(kāi)啟→該房間排風(fēng)管道上ED和變風(fēng)量閥開(kāi)啟→BSC排風(fēng)管道上ED開(kāi)啟→該實(shí)驗(yàn)室的BSC排風(fēng)機(jī)(低速)開(kāi)啟→該房間電動(dòng)兩態(tài)閥(低態(tài))開(kāi)啟→該房間送風(fēng)機(jī)(低速)開(kāi)啟，此時(shí)該實(shí)驗(yàn)室已可進(jìn)入使用。停機(jī)時(shí)序反向。

　　2. 使用BSC時(shí)系統(tǒng)開(kāi)啟程序。開(kāi)機(jī)時(shí)序?yàn)椋築SC啟動(dòng)→雙速送風(fēng)機(jī)低速轉(zhuǎn)高速→該房間電動(dòng)兩態(tài)閥(高態(tài))開(kāi)啟→該房間送風(fēng)機(jī)(高速)開(kāi)啟，BSC可使用(系統(tǒng)設(shè)置連鎖控制程序，保證B2型生物安全柜開(kāi)啟狀態(tài)下遠(yuǎn)程及就地控制的任何操作均不能關(guān)閉送排風(fēng)系統(tǒng))。停機(jī)時(shí)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(lái)看。

　　(1)壓力調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室的壓力穩(wěn)定對(duì)于系統(tǒng)安全運(yùn)行至關(guān)重要，因單元內(nèi)實(shí)驗(yàn)室共用變頻排風(fēng)機(jī)，投入使用的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量直接影響到總管道的壓差變化。各實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)單元走廊、實(shí)驗(yàn)單元走廊與非試驗(yàn)區(qū)之間維持-10pa的壓差梯度,保證實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)氣流單向流動(dòng)。通過(guò)PID調(diào)節(jié)控制排風(fēng)機(jī)頻率排風(fēng)總管壓差達(dá)到設(shè)定值(此設(shè)定值根據(jù)系統(tǒng)情況確定，一般為百級(jí));通過(guò)PID調(diào)節(jié)控制實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)機(jī)頻率使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)壓差達(dá)到設(shè)定值。

　　(2)溫濕度調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)室按全年恒溫恒濕設(shè)計(jì)，DDC控制器按照實(shí)驗(yàn)室房間的溫濕度傳感器實(shí)際值與給定值比較的偏差，通過(guò)PID調(diào)節(jié)冷、熱水閥與加濕閥的開(kāi)度，使實(shí)驗(yàn)室的溫濕度達(dá)到設(shè)定值的要求。[nextpage]

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施要點(diǎn)

　　一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元包含了比較多的相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備，只有各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠良好匹配，才能使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)施要點(diǎn)主要包括如下幾個(gè)方面：

　　· 暖通設(shè)計(jì)要精確計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)量負(fù)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(shí)應(yīng)選擇合適的測(cè)量范圍，系統(tǒng)正常工作時(shí)傳感器信號(hào)使出應(yīng)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(kāi)關(guān)門時(shí)能夠迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果表明，DDC控制器的PID回路能夠獲得滿意的動(dòng)態(tài)響應(yīng);

　　· 反復(fù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室的各種工作狀態(tài)，杜絕擾動(dòng)狀態(tài)下任何形式的壓差反向;

　　· 單個(gè)模擬控制回路應(yīng)在同一個(gè)DDC控制器內(nèi)實(shí)現(xiàn)，避免主要控制參數(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量傳遞;

　　· 系統(tǒng)應(yīng)能夠通過(guò)主要傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況對(duì)系統(tǒng)可能的故障發(fā)出預(yù)警，同時(shí)通過(guò)程序控制實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制安全操作，避免生物安全事故;

　　· 對(duì)于時(shí)序控制程序，應(yīng)通過(guò)測(cè)試為設(shè)備聯(lián)鎖設(shè)置合適的延時(shí);

　　· 了解用戶使用要求，結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn)制定實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程。

　　結(jié)語(yǔ)

　　生物安全實(shí)驗(yàn)室空調(diào)及通風(fēng)控制系統(tǒng)有別于普通的凈化空調(diào)系統(tǒng)，其工藝過(guò)程比較復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性要求很高，尤其是在進(jìn)行高危病毒實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果控制系統(tǒng)或其被控對(duì)象出現(xiàn)問(wèn)題，后果將十分嚴(yán)重。因此，類似項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)與實(shí)施應(yīng)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(yùn)行。(本文作者現(xiàn)任職于銘基電子技術(shù)(北京)有限公司)

　　注：本文通風(fēng)流程部分參考中國(guó)建筑科學(xué)研究院設(shè)計(jì)圖紙