VOLAB生物安全实验室排气系统
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VOLAB顶级P3级实验室建设方案多年来,在致病微生物的各种实验室中,污染环境,实验室人员受污染的事故时有发生。
因此微生物实验室的安全防护已构成了开展致病微生物特别是为开展对传染性强毒性大,难以防治的和没有完全认识的新病原体的研究,其中包括某些基因工程微生物的研究工作的先决条件。
所以,近年来世界各国卫生部门根据微生物的传染性和危害性分类,结合实验内容和操作方式,要求其必须在相应级别的实验室内进行。
目前,根据WHO 1979年出版的《实验室的防护和分类》。
一般把微生物实验室分为4级,即(P1~P4)级。
其中P1、P2级为基础实验室,P3级称作密闭实验室(或安全实验室),P4级称作高度密闭实验室(或高度安全实验室)。
山东省卫生防疫站是全省疾病预防控制和卫生监督与监测工作的业务技术指导中心,肩负着保障全省近9000万人口的卫生服务与健康促进的工作任务。
其业务工作人员直接与各种疾病、致病微生物打交道。
特别是一些烈性传染性疾病,更是对其工作人员及其监测检验工作环境有着直接的威胁。
因此根据有关要求我站于2002年建立了P3级生物实验室,平面布置如图所示,其特点如下:一、平面布置:它采用了人、物分流互不干扰的设计思想。
工作人员进入实验室,首先通过更衣室→人行清洁走廊→气闸室→进入实验室。
实验样品经过样品清洁走廊,通过双门连锁传递窗送入实验室。
二、建设选材方面:它的立面、顶棚采用了上海宝钢产的防火彩钢板。
地面做法为3㎜厚环氧树脂自流平地面。
所有阴阳角及接缝首先用密封胶做了密闭处理,然后用铝合金园角包角密封。
达到了表面光滑,易于清理及密封不透气的要求。
三、污物处理方面:它采用室内手提式高压消毒灭菌锅。
污物在室内直接进入锅内高压消毒灭菌处理,然后再带出实验室。
这样与传递式穿墙高压消毒锅相比即节省了设备投资,又避免了墙体开洞对建筑物的损害。
四、通风系统:实验室遵循了由内到外,由低气压到高气压的设计要求。
实验室设计气压为 -30Pa,气闸室设计气压为 -20 Pa,人行洁净走廊设计气压为 -10 Pa,更衣室及物流走廊设计气压为0 Pa即常压。
生物安全柜及其所在房间送排风的综合方5 电气和自控系统电气和自控系统是通风空调系统可靠和节能运行的保障。
自控系统必须保证各个区域的压差要求。
送风和排风系统必须可靠连锁,保证压力梯度的稳定。
备用排风机组应能自动投入运行,同时应发出报警信号,立即进行维修。
空调通风设备应能自动和手动控制,控制和显示面板应设在清洁区。
同时为了节能,建议通风空调系统按变风量系统设计,尽可能降低运行费用。
6 工程实例图2和图3是我院承接的中国疾病预防控制中心(CDC)新建1期工程的典型P3实验室设计方案,供设计人员参考。
7结束语P3、P4实验室的研究对象都是对个人和环境有高度危害性的致病微生物,病原体逃逸出生物安全实验室造成感染的事例时有报道,通风空调系统的质量直接影响到实验室的安全性。
因此,必须对通风空调系统进行周密的设计,采取可靠的措施防止致病微生物对室内和室外环境的污染,同时保护实验对象不被污染,保证实验和生产的顺利进行。
参考文献:1.World Health Organization,Laboratory Biosafety Manual,Second Edition(Revised),Geneva 2003.2.U.S.Department of Health and Human Services,Center for Disease Control and Prevention, Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories,4th Edition,May1999.3.朱守一,生物安全与防治污染,北京:化学工业出版社,1999年7月,第一版.4.于玺华,现代空气微生物学,北京:人民军医出版社,2002年1月,第一版.5.许钟麟,药厂洁净室设计、运行与GMP认证,上海:同济大学出版社,2002年1月,第一版.6.中华人民共和国国家标准,《生物安全实验室建筑技术规范》(送神稿).7.中华人民共和国卫生行业标准,微生物和生物医学实验室生物安全通用准则,WS233-2002[S],北京:中国标准出版社,2003年3.。
生物安全实验室空调、通风和净化
5.1一般规定
5.1.1生物安全实验室空调净化系统的划分应根据操作对象的危害程度、平面布置等情况经技术经济比较后确定,并应采取有效措施避免污染和交叉污染。
空调净化系统的划分应有利于实验室消毒灭菌、自动控制系统的设置和节能运行。
5.1.2生物安全实验室空调净化系统的设计应考虑各种设备的热湿负荷。
5.1.3生物安全实验室送、排风系统的设计应考虑所用生物安全柜、动物隔离设备等的使用条件。
5.1.4生物安全实验室可按表5.1.4的原则选用生物安全柜。
5.1.5二级生物安全实验室中的a类和b1类实验室可采用带循环风的空调系统。
二级生物安全实验室中的b2类实验室宜采用全新风系统,防护区的排风应根据风险评估来确定是否需经高效空气过滤器过滤后排出。
5.1.6三级和四级生物安全实验室应采用全新风系统。
5.1.7三级和四级生物安全实验室主实验室的送风、排风支管和排风机前应安装耐腐蚀的密闭阀,阀门严密性应与所在管道严密性要求相适应。
5.1.8三级和四级生物安全实验室防护区内不应安装普通的风机盘管机组或房间空调器。
5.1.9三级和四级生物安全实验室防护区应能对排风高效空气过滤器进行原位消毒和检漏。
四级生物安全实验室防护区应能对送风高效空气过滤器进行原位消毒和检漏。
5.1.10生物安全实验室的防护区宜临近空调机房。
5.1.11生物安全实验室空调净化系统和高效排风系统所用风机应选用风压变化较大时风量变化较小的类型。
生物安全实验室的空气处理系统设计与运行随着生物安全实验室的不断发展和普及,对于实验室内环境的要求也越来越高。
空气处理系统是生物安全实验室中的重要组成部分,其设计与运行对于实验室的安全性和环境质量起着至关重要的作用。
本文将对生物安全实验室的空气处理系统进行详细介绍,并探讨其设计与运行的关键要点。
生物安全实验室的空气处理系统的设计需要考虑实验室内的空气质量、温度、湿度等多个方面。
首先,对于空气质量的要求非常严格,特别是对微生物、颗粒物和化学物质的控制。
因此,空气处理系统应该能够有效地去除微生物,并能过滤掉颗粒物和化学物质,确保实验室内的空气符合安全标准。
其次,实验室内的温度和湿度也需要进行精确控制,以满足不同实验的要求。
在实验室空气处理系统的设计中,首先需要确定所需的空气流量。
一般情况下,实验室内空气流量的计算是根据房间内的面积、人员数量以及设备使用情况来确定的。
根据具体实验室的需求,可能需要选择恒压或变风量的空气处理系统。
恒压系统适用于实验室内的容积比较大,对空气压力要求较高的情况。
变风量系统则适用于对空气流量有变化需求的实验室,可以根据实验室的使用情况动态调整空气流量。
其次,对于空气处理系统的过滤装置设计非常重要。
过滤装置的主要作用是除去空气中的微生物、颗粒物和有害化学物质等污染物质。
常见的过滤器包括初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器等。
初效过滤器用于过滤较大颗粒物,中效过滤器用于过滤微小颗粒物和微生物,而高效过滤器则能够有效去除空气中的微生物和细菌。
针对生物安全实验室,高效过滤器是必不可少的过滤装置,能够有效保障实验室的生物安全。
此外,在空气处理系统的设计过程中,还需要考虑空气的送风和排风。
送风系统将经过过滤处理的新鲜空气送入实验室,保持室内空气质量;排风系统则从实验室内排出废气,以确保实验室内不会出现臭味或有害气体积累。
送风和排风系统的设计需要充分考虑实验室内的空气流动情况,以及设备和操作带来的热量和废气产生。
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实验室用水、电、气系统设计注意事项供排水设计系统供排水设计系统主要是为前期实验室建筑设计服务。
必须在装修开始前完成实验台柜方案的确定,并出具供排水定位图。
电控系统实验室供电系统也是实验室最基本的条件之一。
电源插座有:10A、16A。
电源插座应远离水盆和煤气、氢气等喷嘴口,并不影响实验台仪器的放置和操作位置。
线盒采用钢线槽(主要用于试剂架、边台和中央台台面上。
电线线径应充分考虑实验的当前需要和扩容。
必须在装修开始前完成实验台柜方案的确定,并出具电位图。
特殊气体配送系统实验室用气主要有不燃气体(氮气、二氧化碳)、惰性气体(氩气、氦气等)、易燃气体(氢气、一氧化碳);剧毒气体(氟气、氯气);助燃气体(氧气)组成。
除不燃气体、惰性气体外其它气体不得进入实验室。
可以通过输气管接到各实验室内。
一般气相室配置氦气(He)、氮气(N2)。
气质联用室配置了氮气、氢气、氧气。
氢气管线上的连接管件都要连接后焊接,严禁有泄漏的可能。
所有的管线在安装完毕后一定要做气密性实验,并在使用前要先除油。
由于管道细小,管间距小,安装过程中可依据现场情况进行调整,保证间距不小于45mm,气瓶装瓶时,易燃易爆与惰性气体同柜,杜绝两种易燃气体同装一柜。
有害气体输出系统实验室内往往存在许多不利于人体健康的化学物质污染源,特别是有害气体,将其排除非常重要。
但与此同时,能源往往会被大量的消耗,因而实验室的通风控制系统的要求渐高,实验室的最新观念就是将整个实验室当作是一台排烟柜,如何有效的控制各种进排气,达到既安全又经济的效果是至关重要的。
实验室常用排风设备主要有:通风柜、原子吸收罩、万向排气罩、吸顶式排气罩、台上式排气罩等。
其中通风柜最为常见。
VOLAB实验室设计之P3实验室规范要求P3实验室设计平面布置及设施P3实验室按功能要求划分,分为洁净区和非洁净区,洁净区包括洁净准备区,一更,淋浴室,二更,气闸室,P3实验室,消毒室;非洁净室有机房和走廊。
对P3实验室的布局,应考虑以下原则:1)P3实验室设计平面布置对有生物危险性的P3实验室,要做成负压,以防止微生物污染的外逸。
因此它不仅要求除菌、更要进行隔离处理。
隔离方式一般采用一次隔离和二次隔离。
一次隔离就是病原体和实验者之间的隔离,是以防止实验人员被感染为目的的。
主要用生物安全柜和罩式防护衣方式。
为了防止病原体从实验室漏到外部环境中,而把实验室和外界隔断,即是二次隔离。
二次隔离就是实验室和外界之间的隔离,是以防止实验室外的人被感染为目的的。
污染传播的主要途径是气溶胶的扩散和对病原体的直接接触。
特别是前者,仅仅靠改善操作方式是不能解决的,一般采取在隔离区和维持区之间建立气压差和对排风进行灭菌处理两种方法。
隔离区(P3实验室)应维持压差(负压)一般为-20~-50Pa,使维持区到隔离区造成定向气流。
在气压不同区域之间设有气闸室,它的两边设有联锁的门,一边开时,另一边关闭,以维持压差。
整个P3实验室区域的室内压差等级从低到高依次是:P-Ⅱ生物安全柜<P3实验室<气闸室<更衣室<洁净准备室<走廊2)人流、物流合理,做到不交*污染应有实验室门禁管理制度,仅限于预先被告知危险性、并经过特殊培训的工作人员及支援人员能够进出。
并贴有警告标志及生物性危险标志。
由于该P3实验室小,又不经常使用。
主要做到人流与物流的分开,污染物品与洁净物品的分离。
即:人流方向:入:走廊—更鞋、一次更衣—二次更衣--气闸室— P3实验室出:P3实验室—气闸室—淋浴---更衣、更鞋—走廊;物流方向:洁净物品或不能进行灭菌物品从双面互锁结构传递窗入P3实验室;需灭菌物品从双门传递灭菌器,或密封后经传递窗入,再经高压灭菌器灭菌后进入P3实验室;在传递窗下方设消毒渡槽,对某些不能高压灭菌物品可通过盛有消毒液的药液传递窗传递,使容器外侧受到灭菌处理。
生物安全柜与试验室的通风系统如何协调搭配生物安全柜与试验室的通风系统如何协调搭配生物安全柜的排风方式重要有全排和半排两种,它们之间的区分在于排出的空气处置方式不同。
全排指生物安全柜内的全部空气都经过高效过滤器处置后全部排出室外,不进行回收利用。
全排的优点是排放的废气更干净,不会对试验人员和试验室环境造成污染。
但是全排需要消耗大量的空气资源,同时排出的空气温度较高,简单影响试验室的温度和湿度掌控。
半排指生物安全柜内的大部分空气经过高效过滤器后回收利用,只有少量空气被排出室外。
半排的优点是节省空气资源,排放的废气温度也较低,不会对试验室的温度和湿度掌控产生明显影响。
但是半排的废气中含有微量有害物质,需要通过其他方法进行处置才略实现排放标准。
在通风系统的设计中,全排和半排需要有不同的管道和掌控方式,以保证它们的空气处置方式和废气排放符合要求。
另外,还需要依据试验室的实在情况和需求进行选择,平衡好废气处置和资源利用的关系。
生物安全柜与试验室的通风系统是紧密相关的,需要协调搭配以确保试验室内的空气质量。
生物安全柜通常需要接入试验室的通风系统,以便排出柜内产生的废气和保证柜内负压,从而躲避有害气体泄漏到试验室中。
在协调搭配时,需要注意以下几点:确保通风系统的负压掌控。
生物安全柜的正常运行需要保证柜内负压,这样可以躲避有害气体和微生物的泄漏。
因此,在接入试验室的通风系统时,需要保证通风系统可以供给充足的排风量,而且能够实现负压掌控。
协调通风系统和生物安全柜的运行。
生物安全柜的运行需要保证柜内气流的平衡和稳定,而通风系统的运行也需要考虑试验室内的空气质量和能耗等因素。
因此,在协调搭配时,需要考虑两者的运行时序和运行状态,以确保二者可以协同工作。
定期检查和维护。
通风系统和生物安全柜的正常运行需要定期检查和维护,以保证设备的性能和运行状态。
检查和维护工作可以由专业人员进行,包含清洁和更换过滤器、检查管道和风机等设备,确保设备的正常运行和使用效果。
生物安全三级实验室通风系统技术要求一、风管选型1.排风系统:生物安全三级实验室排风系统风管及高效过滤送风口到生物型气密阀之间的管道采用2.0mm厚304不锈钢焊接制作。
2.送风系统:从送风生物型安全密闭阀至房间高效风口之间的风管,采用2mm厚304不锈钢钢板焊接制作。
其它生物空调送风系统,采用镀锌钢板,直径或长边小于等于450mm的采用1.0mm镀锌钢板,直接或长边大于450mm采用1.2mm镀锌钢板,法兰连接。
3.普通空调系统及一般送排风系统:风管采用镀锌钢板制作,钢板厚度按照《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2016)的要求执行。
二、风管连接方式及质量要求1.镀锌钢板风管采用角钢法兰连接,风管的加固采用角钢框加固,法兰垫料采用闭孔海绵橡胶条;2.高效过滤送风口到生物型气密阀之间的不锈钢风管采用焊接制作,焊接连接;3.其余不锈钢风管采用焊接制作,法兰连接,法兰垫料采用 6mm 硅胶垫。
4.高效过滤送风口到生物型气密阀之间的不锈钢风管的气密性应达到:在关闭所有通路并维持管道内的温度在设计范围上限的条件下,使空气压力维持在2500 Pa时无泄漏;5.其余不锈钢风管的气密性应达到:在关闭所有通路并维持管道内的温度在设计范围上限的条件下,使空气压力维持在500 Pa时,管道内每分钟泄漏的空气量应不超过管道内净容积的0.2%.6.其余未尽事项参照《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2016)的要求执行三、设备、阀门安装1.空调机组基础根据设备情况配制槽钢,槽钢与地面采用膨胀螺栓固定;2.风量调节阀应在施工安装过程中,由设备厂家提供法兰配套要求,由施工方配套安装,但必须保证生物密封;3.所有空调通风设备的规格尺寸均为参考,具体的规格尺寸由设备厂家确准给出相关设计参数及设备基础定位和相关留孔接管位置,无误后方可施工。
基础施工时,应按设备的要求预留地脚螺栓孔。
尺寸较大的设备应留安装孔。
VOLAB生物安全实验室排气系统
有不少科学家正积极投入相关疫苗的开发,疫苗的开发必须在一个相当安
全的生物实验室进行并严格管控实验的每一个步骤才行,实验室里污染控制的
设备有生物安全柜(Biological safety cabinets, BSC)、排气柜(Fume hoods)、隔离箱(Isolators)和手套箱(Glove boxes)等等,这些设备要
能正常的运转并在实验过程中保护人员,就必须依靠设计良好的排气系统;因
排气系统为一负压的管路系统,提供污染控制设备内负压的环境,使得设备开
口面的气流自然由外向内流动,保护从事实验人员避免受到测试病原体的感染,同时也保护实验室室内不受污染。
在设计排气管路系统时,可以选择独立管路系统或分歧管路(Manifold)
系统,独立的排气系统有单一的风管、风机、排放烟囱和单一的空气处理设备,这样的设计简单且容易达到压力平衡,但所花费的成本较高,每一个污染控制
设备就要一套独立的排气系统,为了避免风机在使用的时候故障影响实验的进度,通常都会有两台风机,一台备用,如此一来,有两个污染控制设备就必须
要有四台风机,风机的数量增加会占用的建筑物较大的空间;相反地,分歧管
路排气系统就含有很多分歧的次要管路,每一个分支管路都会汇入单一的主风管,主风管后面可以串连多个风机来控制需求风量。
与前述比较,两个污染控
制设备只需要三台风机串联即可,其中一台为备用风机,每台平时运转三分之
二的风量来维持设备排气正常,当有一台故障时可将其它两台风量提升至满载,实验中断的可能性大幅降低。
至于为什么备用风机平日仍须维持一定的运转呢?主要是避免风机因闲置太久而机械零件故障,保持一定的运转可以确保备用风
机的稳定度与可靠度均正常。
分歧管路系统的优点是节省空间和初设成本的支出,但缺点是整个系统的压力平衡和风量控制变得较为复杂且困难,需要专业
人员经过详细的评估与计算才行,而不是随意找人施工即可。
排气系统的设计者可以评估各个实验室设备的将来使用的情况,利用率有多少?假如并不是所有的设备都必须在同一时间使用,那么最大的排气风量就不
是所有设备需求风量的总合,可以经由实验人员的需求的多寡来决定最大运转
风量为何?这样就能缩减风管的直径进而降低材料的成本。
如何有效应用此两种不同的设计,端看设备内所要从事的实验危害程度有多
高,比如说一般的排气柜,如柜内实验所用的化学品剂量很少,不小心溢散在柜内,排至风管内的各种化学品浓度不高也不会相互起化学反应,就可以使用同一套分歧管路系统将多个排气柜连接在一起。
至于生物安全柜柜内从事的实验大多是有感染性的病原体,且像Class II type B2 生物安全柜风量需求高,运转时还要靠管路内的风门来调整风量,额外会产生的噪音与能源的消耗,在设备排气的后端管路也会加装特殊的杀菌装置,如紫外光灯,在考虑生物危害与管内装置的复杂度,Class II 生物安全柜最好都使用独立的排气系统。
一般实验室的排气管路内通常会装置HEPA 或是ULPA 来过滤化学或生物性的微粒,也会利用活性碳来去除异味或特殊化学蒸汽,如有生物性危害的微粒或是化学性危害的微粒则会以焚化燃烧的方式来处理之。
装设HEPA 、ULPA 和活性碳过滤网等装置于排气管路内会增加系统的压损值,且HEPA 和ULPA 会因捕集空气中污染微粒而渐渐阻塞,因此需于其上游与下游装设差压计来监测其使用年限;而活性碳则因吸附化学蒸汽而逐渐饱和变得没有吸附能力,也要定期更换之,所以上述过滤单元的维修空间应要考虑其拆卸的方便性与拆卸前确实消毒的可行性如预留消毒孔与测试孔。
排气系统的风机都放置在建筑物的顶楼,为了避免烟囱排放的废气污染顶楼区域的维修人员或被建筑物的空调进口吸入,需要考虑烟囱出口的风速、烟囱高度、外界的风速与风向等等因素,建议风机出口风速要大于外界风速的1.5 倍,以防止排放物被下冲至顶楼,如能达到每秒十五公尺之速度最好。
实验室内环境除了考虑工作人员的舒适性外,工作环境的安全性则需要依靠排气系统的正常运转。
另外,实验室外的安全需随时监控空调进气风量与排气风量的大小,才能维持生物实验室里负压的环境,例如前室与公共通道之门、前室与实验室内部之门宜采互锁式设计,并具手动解除互锁状态之功能等等,如此将避免任何实验室内溢散的污染物跑至外界(以人员离开实验室前按照规定进行标准消毒清洗程序为前提下)。
本文仅简单介绍在设计生物实验室排气系统应从安全、成本、维修与系统的稳定性等几个因素来考虑,至于要如何才能建构最佳的排气系统,聘请专业的空调技师负责详细规划及施工技术一流的工程人员以外,上至管理阶层下至一般研究人员都能一起监督施工工程质量,才能顺利完成。