生物安全實驗室二級防護氣密性檢測儀設計

王新杰

北京久杰凈化工程技術有限公司 北京 100000

高等級生物實驗室，主要從事高致病原微生物試驗和進行科學研究試驗[1]。在實驗過程中可能產生危害生物氣溶膠懸浮顆粒，其粒徑較小，在空氣中留存時間長。

傳統實驗室安全可靠性方法主要有階梯負壓隔離法、防護密封隔離法。高效過濾單元凈化、室內殺菌劑（甲醛、二氧化氯）霧化殺菌進行輔助。前提是防護氣密性要達標，不會漏氣造成污染物逃逸。

1 生物安全實驗室氣密性國家要求

當前國內已建成多座P3/P4生物安全實驗室，積累了同類實驗室的防護、檢測、安全評估等經驗。GB 19489-2008《實驗室生物安全通用要求》明確了生物安全四級實驗室的氣密性要求，實驗室氣密性需達到在關閉所有通路、維持溫度在設計要求范圍上限條件下，室內空氣相對壓力上升到＋500Pa后，20min內衰減氣壓量不大于250Pa。

GB 50346-2011《生物安全實驗室建筑技術規(guī)范》明確生物安全主實驗室二級屏障的主要技術指標[3]，對于生物實驗室BSL-3、ABSL-3，要求氣密性在關閉實驗室所有通路和維持實驗室溫度在設計要求范圍上限的條件下，室內空氣相對負壓維持在－250Pa時，每小時泄漏空氣量不應超過受測房間凈容積的10%。

2 二級防護氣密性檢測方法

結合上述，檢測方法有兩種：

恒壓法：在設計環(huán)境下受檢房間相對壓力維持在-250Pa，房間內每小時泄漏空氣量不超過受測房間凈容量的10%，即檢測流量。

壓力衰減法：在設計環(huán)境下受檢房間空氣相對壓力上升至＋500Pa后，20分鐘內衰減量不大于250Pa。即檢測每分鐘壓力相對值。

3 氣密性檢測設備設計

3.1 設備原理

可將生物安全實驗室比作一個密封環(huán)境，當室內為負壓時，從電纜穿墻處、墻板拼縫等處可能有空氣泄漏，為保持密封環(huán)境內壓力恒定，實時抽出氣體流量與室內的泄漏量相同，見下圖。

3.3 設備檢測過程

3.3.1 在壓力衰減法中應用

關閉房間所有門窗、通風口、室內發(fā)熱設備等，調節(jié)受測房間溫度在設定溫度范圍內，并保持室內外相對壓力穩(wěn)定。

將設備放在受測房間內（外），通過快插接頭與房間外（內）相連。啟動設備，動力風機向室內輸送空氣，實時檢測房間相對壓差，到達檢測值時（例：＋500Pa），關閉動力風機、電磁閥將通向房間外管路截斷。記錄每分鐘衰減氣壓量，測試時間20min。檢測完畢后，打開電磁閥使房間壓力平衡，并打印檢測數據[2]。

3.3.1 在恒壓法中應用

準備工作相同。將設備放在受測房間外（內），通過快插接頭與房間內（外）相連。啟動設備，動力風機將房間空氣抽出，實時檢測房間相對壓差，當到達檢測值時（例：-250Pa），設備根據檢測相對壓力，調節(jié)風機運轉功率維持室內相對壓差恒定。記錄每分鐘管道內空氣流量，此時管道流量既是房間泄漏量，如下圖所示。

生物實驗室泄漏率公式如下：

Tf：受測房間泄漏率，%；

Q1：維持房間相對壓差時，排氣量，m3/h；

V：房間凈體積，m3；

4 微環(huán)境影響

4.1 壓力衰減法對環(huán)境溫度敏感性較大，根據標準氣體狀態(tài)方程式可以計算出，溫度變化0.1℃，受測房間內壓力變化34.5Pa。因此，盡量選擇維持室內外溫度恒定的時刻進行檢測，并關閉實驗室內所有發(fā)熱設備，保證測試過程中受測房間內溫度相對恒定[3]。

4.2 溫度對壓力衰減法計算

根據ISO10648-2，房間每小時空氣泄漏率為：

T：檢測時間，20min；

P1：首次房間絕對壓力，pa；

Pi：末次房間絕對壓力，pa；

Ti：末次房間內溫度，K；

5 結語

傳統檢測是用真空泵抽離（輸入）實驗室內空氣，在室內安裝壓差表，檢驗人員駐留在實驗室內記錄時間和壓力衰減值，核算實驗室是否合格。檢測過程中，人員散熱量對檢測結果存在直接影響。

正壓、負壓檢驗均可，各有優(yōu)缺點。負壓實驗室宜用正壓檢驗；正壓實驗室宜用負壓檢驗。在檢驗過程中，均可能對二級防護造成不可逆破壞。如產生結構開裂、密封膠脫落等，所以盡量減少檢驗時間，在檢驗前編制檢驗方案與防范預案。

此檢測設備，設定好檢測相對壓差值后，通過遙控遠程啟動。檢測結束后，打印檢測數據。杜絕人體散熱對檢測結果造成影響，并采用自動化檢測方式，合理縮短檢測時長，減少檢測過程對二級防護結構造成破壞。