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谈生物安全实验室的电气设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-11-05  来源:《电气&智能建筑》  作者:翟皖莉 罗辑
由于生物安全实验室的特殊性,我国已经出台了一些相关的规范和标准,现结合工程设计实践,就如何理解和贯彻规范条文,提出一些设计、施工中的注意事项。
 
生物安全实验室不同于其它普通实验室,是从事对人可能产生危害的生物试验的场所,尤其是三级和四级的生物安全实验室主要用于对人、畜有高度传染性的烈性传染病的研究。因此其实验室的安全性至关重要。如果防范措施不力,轻则造成实验室工作人员的感染,重则因传染性微生物外泄,造成大范围传染病的流行,甚至可能导致生物灾难的发生。所以生物安全实验室的设计和建设应以标准化为方向,并充分考虑其安全性和可靠性。
 
1 生物安全实验室的定义和分级
 
生物安全实验室:通过防护屏障和管理措施,达到生物安全要求的生物实验室和动物实验室。
 
生物安全实验室组成:生物安全实验室应由主实验室、其它实验室和辅助用房组成。
 
生物安全实验室的分级:依据实验室所处理对象的生物危险程度,把生物安全实验室分为四级,其中一级对生物安全隔离的要求最低,四级最高。生物安全实验室的分级见下表。
 
2 供电系统
 
生物安全实验室必须保证用电的可靠性。三级生物安全实验室应采用独立双路电源供电,当不具备独立双路电源供电条件时,应设置柴油发电机组或不间断电源;四级生物安全实验室应采用独立双路电源供电,同时应设置第三电源(如不间断电源、柴油发电机组等)。备用电源应在不引起任何事故的情况下自动投入运行。
 
每个生物安全实验室应设有一个独立专用配电箱。二级~四级生物安全实验室的专用配电箱应设在该实验室的清洁区内。
 
三、四级生物安全实验室中所用的不间断电源,其容量配置应考虑实验室的主要设备45min的电力供应。一般地,主要设备包含生物安全柜排风机,空调通风系统的风机、事故照明、动物笼具、负压隔离器、自动报警监测系统等。需注意的是,因在高级别生物安全实验室做实验需要穿特制的防护服,有时需多穿几层,散热不便,所以室内温度设置较低,且空调专业按工艺需求采用全新风系统,电气照明设计中照度要求较高,加之实验室内还有诸多的设备。如生物安全柜、空气压缩机、双开门高压灭菌器、超低温冰箱等实验装备用电量较大,所以负荷密度将高达250W~350W/m2,故在设计初期估算用电量时,应考虑上述有关因素,并考虑留有发展空间。
 
3 管线敷设和电缆选型
 
生物安全实验室配电管线应采用金属管敷设,穿过墙和楼板的电线管应加套管,套管内用不收缩、不燃烧材料密封。进入实验室内的电线管穿线后,管口应采用无腐蚀、不起尘和不燃材料封闭。特殊部位(如四级生物安全实验室的污染区)的配电管线应采用矿物绝缘电缆。
 
四级生物安全实验室的消防设计原则是“烧尽为止”。按照这个原则,若四级生物安全实验室发生火灾,在火灾未烧透烧彻底时,其内部的负压保持等不可停止,所以如果四级生物安全实验室的污染区等特殊部位的配电线路,就需要在火灾发生时不会因烧坏电缆绝缘而致短路,必须维持通电,设计时按此需求选择电缆型号,则无疑应采用矿物绝缘电缆。矿物绝缘电缆是采用氧化镁作绝缘材料,以铜管作其外护套的电缆,其外护层强度高,可兼作接地线,十分可靠。且耐机械撞击,耐腐蚀性好。
 
4 配电与电气照明
 
生物安全实验室按实验对象和工艺要求划分为污染区、半污染区和清洁区。根据污染控制和物理隔离的原则,考虑到实验室严禁无关人员进入及电气维修人员的安全,配电间应布置于清洁区,引至各实验室重要的实验设备电源采用放射式专线供电,确保互不影响,实验室需配置适量的带漏电保护的组合插座箱,因实验工艺所需,要求电源连续供电,故其漏电故障电流保护不应直接自动切断电源,应只发声光报警信号,额定故障动作电流选择可调,以便于根据不同的负荷,灵活调节灵敏度。
 
因处理病源的区域,其墙面、地面、天花板需清洗、消毒,不可起尘,不可开裂,所以墙面、地面、天花板都不留有缝隙,且所有接缝应密封,表面光滑防水,地板整体防滑,不会形成微生物孳生的有利环境、对实验室常用化学试剂和消毒剂具有耐侵蚀性,不吸湿,不透湿、故生物安全实验室内应配套采用防水型开关和插座,为便于墙面的清洁,三级和四级生物安全实验室照明灯具宜采用隐藏式或吸顶式密闭洁净灯,并且具有防水功能。
 
当实验室或遏制设施中有传染源和感染动物时,实验室和动物房入口处,需明确标示出操作所接触的病原体的名称、危险度等,设置危险警告标志和国际通用的生物危险符号,并显示预防设施负责人、紧急事故联络方式等相关信息,告知实验人员特殊风险和进入实验室的特别要求。如必须免疫、戴口罩或采取其它的个人防护措施。故实验室入口处须保证足够照度,保证信息传达的正确无误。二级~四级生物安全实验室的入口处应有实验室工作状态的文字或灯光讯号显示,用以显示实验室的工作状态。
 
生物安全实验室内均配置洗手池,洗手池的操作应该是免接触式或全自动的,一般会有肘式、脚踏式和感应式等。如配置感应式水龙头,则应根据要求将所需电源接入到预留位置,考虑运行安全及维护方便,可优先采用纽扣电池驱动的水龙头或利用放水水流能量自发电的新型水龙头。
 
5 自动控制
 
三级、四级生物安全实验室必须配置建筑设备监控系统,以便控制实验室内从清洁区到污染区每相邻区域的压力梯度,保证压力梯度的稳定,并可按实验室的各种不同运行状态调节风量、温湿度和换气次数等,并防止实验室持续正向增压,相应地,必须在实验室入口处的显著位置、机房和控制室,均设置压力梯度控制和显示装置,显示实验间和缓冲间的负压状况,标明和证实进风的风向,当有关数值超出设定值,出现非正常的状况,建筑设备监控系统应发出声光报警信号,以便警告实验人员空调系统出了问题。
 
三级和四级生物安全实验室必须设置排风机,生物安全实验室的排风机组均为一用一备,一旦常用排风机出现故障时,备用排风机应能自动投入运行。实验室内除有压力梯度控制和显示装置外,还须有排风设备正常运转的显示装置,如有意外发生,可发出声光报警信号通知相关人员,迅速采取应对措施,启动备用排风机并自动投入,同时有报警信号送出,告知备用设备已处于运转状态,应立即维修排风系统。因排风系统是生物安全实验室的核心,必须能够连续运行,以确保实验室内的负压,备用设备作为最后、唯一的在线运行设备,其电动机过载保护,应作慎重的考虑,必须有别于普通的电动机保护,如仅为保护电动机而简单地突然断电,将导致更大损失。所以,应不设过载保护,若装设电动机过载保护,应仅作用于报警信号,万万不可断开电动机供电回路,并应安装风机启动自动联锁装置,确保实验室启动时先开排风机后开送风机,关闭时先关送风机后关排风机。
 
三级、四级生物安全实验室的空调通风设备应能自动或手动控制,在机房或控制中心内可异地控制实验室内的空调通风设备和显示其工作状态。
 
6 弱电系统
 
可根据业主和工艺的需求,设置闭路监控电视系统。如条件许可,可采用同时监听声音的方式,相应地机房内需配置声音传输、录音和监听的设施,布置摄像机镜头时,应注意避免强光直射。图像传输距离不长时,可采用同轴电缆传输视频基带信号的方式。传输距离较长时或为避免强电磁场的干扰,可采用光缆来传输光调制信号。
 
三、四级生物安全实验室应设置出入口门禁系统,只有在实验过程中或辅助需要而必须进入时,才能授权进入。实验室主任、风险控制负责人、设施物理安全负责人控制人员的进入。
 
生物安全实验室和外部应有适当的通讯系统,可设置电话或对讲系统,另应有传真机通讯,以便于实验记录等资料传送出去。
 
 
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