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【摘 要】通过借鉴以往解决ABSL-2或者BSL-3实验室及上高级别生物实验室的负压控制以及压差梯度控制的经验，叙述和总结了高级别生物安全实验室压差控制的要求、作用以及压差控制的具体过程、方法和特点。实现通过对实验室压力梯度的控制，使得生物安全实验室与外界环境的一种隔离措施得到保证。
【关键词】生物安全实验室；文丘里阀；压差控制；压差逆转
引言
高级别生物安全实验室压差控制技术是依托我公司承接的“中国疾病预防控制中心BSL-3生物安全实验室工程”和“深圳市疾病预防控制中心BSL-3实验室工程”的实际建设和调试而得出的，两个项目共涉及15套BSL-3实验室。BSL-3生物安全实验室压差控制技术不仅是该项目工程的核心技术，也是该项目工程难点和重点。
1 压差控制的要求及作用
生物安全实验室是通过防护屏障和管理措施，达到生物安全要求的微生物实验室和动物实验室。BSL-3生物安全实验室压差控制技术就是生物安全实验室的二级屏障，它通过对实验室压力梯度的控制实现定向流，从而确保生物安全实验室与外界环境的一种隔离技术。
根据现行规范《生物安全实验室建筑技术规范》（GB50346-2011）和《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2008）要求，对于ABSL-2和BSL-3及以上的高级别生物安全实验室的主要防护区的压力要设置为绝对负压，同时与室外方向的相邻房间的压差梯度要维持在10～25Pa之间。规范还要求，每套实验室的HVAC系统在开启和关闭，生物安全柜开启和关闭，以及系统正常运行时切换备用送排风机的动态过程，主实验室与其相邻的准备间不能出现压差逆转（也就是在上述三种动态变化过程必须维持主实验室的最低负压地位）。通过这种压差控制技术从而控制外环境气流在压差梯度的作用下流向实验室防护区，确保生物安全。
2压差控制涉及的系统和设备要求
高级别生物安全实验室压差控制技术从狭义看主要涉及通风空调和自动控制两大专业。另外，对于支撑该技术的类似技术（如：净化装修的特殊要求，保证实验室整体气密性等）就不作阐述。通风与空调系统是压差控制实现的硬件基础，自动控制是其实现的必要手段（如：下图2-1）。
首先，通风空调系统主要包括送风机、排风机组、定变风量文丘里风阀、密闭风阀、高效送风口和可原位消毒和检测的高效排风口。其中，送排风机变频可调是关键，它压差控制的最基本的条件。定变风量文丘里风阀是调节房间绝对压力的重要手段。可原位消毒和检测的高效排风口和密闭风阀是应生物安全要求设置的，同时气密阀开关的速度选择也是压差不逆转控制的关键。
其次，对于自动控制系统主要包含PLC控制器、中央管理软件、气密阀和文丘里风阀执行机构以及现场压力，风速传感器等。通过自动控制系统实现：压力监控功能、显示功能、操作功能、控制功能、数据管理功能、安全保障功能、历史数据记录功能、多种警报处理功能、趋势记录分析功能、控制器控制逻辑下载、自诊断自适应功能及简单实现与其它系统之间的通信集成等方面的功能。
3压差控制的过程及方法
为实现上述规范要求，实验室压差控制通常包括HVAC正常开启至稳定状态、生物安全柜开启和关闭、备用风机在线式切换以及HVAC正常关闭的四个过程控制。
第一、HVAC正常开启至稳定状态。分送排风机升频至工作频率和实验室压力PID调节两个阶段。1、在送排风机升频至工作频率阶段。通过调试数据得出一组送风机和排风机的变频器上升的一组对应的匹配数据（多次试验得出）；该措施是粗调压力主实验室压力不逆转，也是调试不逆转的基础工作；在给定匹配的變频器数值同时，还要给主实验室的送风支管和排风支管变风量文丘里阀一组对应的匹配数据（多次试验得出）；该措施是精调主实验室压力不逆转，也是调试不逆转的是否可以实现的关键工作；2、实验室压力PID调节阶段。系统开启至送风排风主管压力到设定值时，主实验室压力进行自控系统的PID调节，维持主实验室压力至设定值（如-70Pa）；
第二、HVAC正常关闭。该过程类似于开启，首先设定送排风机变频器一组对应的匹配数据，再设定主实验室的送风支管和排风支管变风量文丘里阀一组对应的匹配数据，从而确保确保不压力不逆转；
第三、备用风机在线式切换。该过程是执行HVAC系统先关闭和开启的一个复合组合过程。具体控制方式如上；
第四、生物安全柜开启和关闭。该过程主要是一种变风量控制过程。经过现场多次试验和变风量系统的理论分析后，最终确定：1、不论在何种工况下，采用送排风风机变频器来控制送风和排风主管的总压力；2、然后根据各种工况要求，先设定实验室在此工况下的送风量和满足生物安全柜排风的前提下，再调节房间风口的排风量，维持房间的负压要求。但是在生物安全柜开关和关闭的动态变化过程中也要设定送风支管和排风支管变风量文丘里阀一组对应的匹配数据，来确保风量在动态变化工程中主实验室与其相邻的准备间不能出现压差逆转。
4小结
本文从高级别生物安全实验室压差控制依托的工程实际建设经验，来阐述高级别生物安全实验室压差控制的具体要求及作用以及压差控制的过程和方法。从而了解高级别生物安全实验室压差控制技术对于生物安全控制的重要性。
5参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.GB50346-2011 生物安全实验室建筑技术规范[S].北京：中国建筑出版社.2011
[2]中华人民共和国国家质检监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB19489-2008 实验室生物安全通用要求[S].北京：中国标准出版社.2008
[3]严德隆.洁净室压差控制方法选择及讨论. 洁净与空调技术，2005年第4期
[4]樊海涛. 净化空调系统的室内压差控制. 医药工程设计杂志2005，26（1）
【关键词】生物安全实验室；文丘里阀；压差控制；压差逆转
引言
高级别生物安全实验室压差控制技术是依托我公司承接的“中国疾病预防控制中心BSL-3生物安全实验室工程”和“深圳市疾病预防控制中心BSL-3实验室工程”的实际建设和调试而得出的，两个项目共涉及15套BSL-3实验室。BSL-3生物安全实验室压差控制技术不仅是该项目工程的核心技术，也是该项目工程难点和重点。
1 压差控制的要求及作用
生物安全实验室是通过防护屏障和管理措施，达到生物安全要求的微生物实验室和动物实验室。BSL-3生物安全实验室压差控制技术就是生物安全实验室的二级屏障，它通过对实验室压力梯度的控制实现定向流，从而确保生物安全实验室与外界环境的一种隔离技术。
根据现行规范《生物安全实验室建筑技术规范》（GB50346-2011）和《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2008）要求，对于ABSL-2和BSL-3及以上的高级别生物安全实验室的主要防护区的压力要设置为绝对负压，同时与室外方向的相邻房间的压差梯度要维持在10～25Pa之间。规范还要求，每套实验室的HVAC系统在开启和关闭，生物安全柜开启和关闭，以及系统正常运行时切换备用送排风机的动态过程，主实验室与其相邻的准备间不能出现压差逆转（也就是在上述三种动态变化过程必须维持主实验室的最低负压地位）。通过这种压差控制技术从而控制外环境气流在压差梯度的作用下流向实验室防护区，确保生物安全。
2压差控制涉及的系统和设备要求
高级别生物安全实验室压差控制技术从狭义看主要涉及通风空调和自动控制两大专业。另外，对于支撑该技术的类似技术（如：净化装修的特殊要求，保证实验室整体气密性等）就不作阐述。通风与空调系统是压差控制实现的硬件基础，自动控制是其实现的必要手段（如：下图2-1）。
首先，通风空调系统主要包括送风机、排风机组、定变风量文丘里风阀、密闭风阀、高效送风口和可原位消毒和检测的高效排风口。其中，送排风机变频可调是关键，它压差控制的最基本的条件。定变风量文丘里风阀是调节房间绝对压力的重要手段。可原位消毒和检测的高效排风口和密闭风阀是应生物安全要求设置的，同时气密阀开关的速度选择也是压差不逆转控制的关键。
其次，对于自动控制系统主要包含PLC控制器、中央管理软件、气密阀和文丘里风阀执行机构以及现场压力，风速传感器等。通过自动控制系统实现：压力监控功能、显示功能、操作功能、控制功能、数据管理功能、安全保障功能、历史数据记录功能、多种警报处理功能、趋势记录分析功能、控制器控制逻辑下载、自诊断自适应功能及简单实现与其它系统之间的通信集成等方面的功能。
3压差控制的过程及方法
为实现上述规范要求，实验室压差控制通常包括HVAC正常开启至稳定状态、生物安全柜开启和关闭、备用风机在线式切换以及HVAC正常关闭的四个过程控制。
第一、HVAC正常开启至稳定状态。分送排风机升频至工作频率和实验室压力PID调节两个阶段。1、在送排风机升频至工作频率阶段。通过调试数据得出一组送风机和排风机的变频器上升的一组对应的匹配数据（多次试验得出）；该措施是粗调压力主实验室压力不逆转，也是调试不逆转的基础工作；在给定匹配的變频器数值同时，还要给主实验室的送风支管和排风支管变风量文丘里阀一组对应的匹配数据（多次试验得出）；该措施是精调主实验室压力不逆转，也是调试不逆转的是否可以实现的关键工作；2、实验室压力PID调节阶段。系统开启至送风排风主管压力到设定值时，主实验室压力进行自控系统的PID调节，维持主实验室压力至设定值（如-70Pa）；
第二、HVAC正常关闭。该过程类似于开启，首先设定送排风机变频器一组对应的匹配数据，再设定主实验室的送风支管和排风支管变风量文丘里阀一组对应的匹配数据，从而确保确保不压力不逆转；
第三、备用风机在线式切换。该过程是执行HVAC系统先关闭和开启的一个复合组合过程。具体控制方式如上；
第四、生物安全柜开启和关闭。该过程主要是一种变风量控制过程。经过现场多次试验和变风量系统的理论分析后，最终确定：1、不论在何种工况下，采用送排风风机变频器来控制送风和排风主管的总压力；2、然后根据各种工况要求，先设定实验室在此工况下的送风量和满足生物安全柜排风的前提下，再调节房间风口的排风量，维持房间的负压要求。但是在生物安全柜开关和关闭的动态变化过程中也要设定送风支管和排风支管变风量文丘里阀一组对应的匹配数据，来确保风量在动态变化工程中主实验室与其相邻的准备间不能出现压差逆转。
4小结
本文从高级别生物安全实验室压差控制依托的工程实际建设经验，来阐述高级别生物安全实验室压差控制的具体要求及作用以及压差控制的过程和方法。从而了解高级别生物安全实验室压差控制技术对于生物安全控制的重要性。
5参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.GB50346-2011 生物安全实验室建筑技术规范[S].北京：中国建筑出版社.2011
[2]中华人民共和国国家质检监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB19489-2008 实验室生物安全通用要求[S].北京：中国标准出版社.2008
[3]严德隆.洁净室压差控制方法选择及讨论. 洁净与空调技术，2005年第4期
[4]樊海涛. 净化空调系统的室内压差控制. 医药工程设计杂志2005，26（1）