一、負(fù)壓系統(tǒng)的控制方案：
為了保證P3實(shí)驗(yàn)室各房間（尤其在有全排風(fēng)的Ⅱ級(jí)生物安全柜的實(shí)驗(yàn)室房間）的負(fù)壓和壓力梯度，對(duì)P3實(shí)驗(yàn)室負(fù)壓系統(tǒng)的通風(fēng)空調(diào)控制通常有以下三種設(shè)計(jì)方案：
1、房間送、排風(fēng)均為變風(fēng)量
即安全柜開(kāi)、停時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)變風(fēng)量風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)，自動(dòng)調(diào)節(jié)送、排風(fēng)風(fēng)量，使實(shí)驗(yàn)室各房間負(fù)壓和壓力梯度保持不變。從原理上來(lái)說(shuō)此方案實(shí)為最理想的方案，即節(jié)能又合理。但由于在生物安全柜開(kāi)、停時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的總風(fēng)量和壓力需要重新調(diào)節(jié)和平衡，而且存在多個(gè)變量和多個(gè)控制對(duì)象以及負(fù)壓系統(tǒng)控制的倒相等問(wèn)題，因此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制比較復(fù)雜，難度較大，投資成本也高，因此很少采用。
2、房間送風(fēng)為定風(fēng)量，排風(fēng)為變風(fēng)量
采用此方案，通常生物安全柜排風(fēng)管直接接在系統(tǒng)的排風(fēng)總管上，與房間的排風(fēng)管分開(kāi)，即不受房間排風(fēng)的變風(fēng)量風(fēng)閥控制，生物安全柜啟用或停止時(shí)通過(guò)變風(fēng)量風(fēng)閥，自動(dòng)調(diào)節(jié)房間排風(fēng)量的大小，以維持室內(nèi)壓力不變。實(shí)質(zhì)上調(diào)節(jié)房間排風(fēng)量的大小，也就是在生物安全柜啟用或停止時(shí)維持房間的總排風(fēng)量不變。因此系統(tǒng)的總送風(fēng)和總排風(fēng)風(fēng)量也不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，投資也較省，應(yīng)用較廣。但要注意由于變風(fēng)量風(fēng)閥調(diào)節(jié)具有滯后性，安全柜的啟、停過(guò)程可能會(huì)引起室內(nèi)負(fù)壓和壓力梯度的波動(dòng)，甚至有倒灌的可能，必須采取有效措施加以防范。
3、房間的送風(fēng)、排風(fēng)均為定風(fēng)量
采用此方案，通常生物安全柜的排風(fēng)管直接接在該房間的排風(fēng)支管上，安全柜的排風(fēng)和房間的排風(fēng)同時(shí)受同一個(gè)排風(fēng)定風(fēng)量風(fēng)閥的控制，使得生物安全柜在啟用或停止時(shí)，通過(guò)排風(fēng)定風(fēng)量風(fēng)閥維持房間總的排風(fēng)量不變。因此在生物安全柜啟用或停止時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室房間的負(fù)壓和壓力梯度基本無(wú)影響，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，控制也很簡(jiǎn)單，投資較省，屬目前最流行，采用最多的方案之一。該方案在設(shè)計(jì)時(shí)要注意,在有全排風(fēng)的Ⅱ級(jí)生物安全柜的實(shí)驗(yàn)室房間的風(fēng)量要留有足夠余量，以避免生物安全柜在啟用時(shí)可能發(fā)生“倒灌”現(xiàn)象。
2和3兩個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，但不節(jié)能。
若采用二位定風(fēng)量閥和雙風(fēng)機(jī)的變風(fēng)量系統(tǒng)，則可以使自動(dòng)控制變得相對(duì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，符合“安全可靠、節(jié)能運(yùn)行”的原則。
二、雙風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
根據(jù)《規(guī)范》的要求，如何才能做到“保證正在工作的排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，室內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)不被破壞，備用排風(fēng)機(jī)必須能自動(dòng)啟動(dòng)，使系統(tǒng)不間斷正常運(yùn)行”呢？
首先要搞清楚什么是負(fù)壓和壓力梯度？“負(fù)壓”是指室內(nèi)對(duì)大氣為負(fù)壓，而“壓力梯度”是指相鄰房間之間的壓差關(guān)系。
目前，據(jù)我所知，現(xiàn)有已建的P3實(shí)驗(yàn)室大多都還不能完全做到《規(guī)范》中關(guān)于設(shè)置備用排風(fēng)機(jī)，保證在風(fēng)機(jī)故障時(shí)，系統(tǒng)能不間斷正常運(yùn)行的要求。這是由于判斷風(fēng)機(jī)故障，以及備用風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和電動(dòng)風(fēng)閥動(dòng)作的滯后特性所決定的。尤其是在主排風(fēng)機(jī)故障時(shí)，送風(fēng)機(jī)和生生物安全柜的排風(fēng)機(jī)如何處理？是停還是不停？停送風(fēng)機(jī)室內(nèi)雖然可以避免出現(xiàn)正壓，但會(huì)有短暫失壓；不停送風(fēng)機(jī)室內(nèi)則有可能出現(xiàn)正壓！同樣，停生物安全柜排風(fēng)機(jī)，生物安全柜內(nèi)也可能失去負(fù)壓；不停則有“倒灌”的危險(xiǎn)。因此僅靠增加一臺(tái)備用排風(fēng)機(jī)，即一送二排，排風(fēng)機(jī)一主一備，是很難真正做到排風(fēng)機(jī)故障時(shí)，系統(tǒng)能“不間斷”正常運(yùn)行的。除非在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障之前就能作出判斷，而提前啟動(dòng)備用排風(fēng)機(jī)。
因?yàn)楫?dāng)只有一臺(tái)正在工作的排風(fēng)機(jī)一旦發(fā)生故障時(shí)，其系統(tǒng)排風(fēng)的動(dòng)力或壓頭就會(huì)立即消失；排風(fēng)風(fēng)量急劇減小，即使立即停送風(fēng)機(jī)和生物安全柜的排風(fēng)機(jī)，然后再利用備用排風(fēng)機(jī)重新啟動(dòng)系統(tǒng)。在這個(gè)時(shí)間過(guò)程中，室內(nèi)和生物安全柜內(nèi)可能已經(jīng)失壓或出現(xiàn)正壓了！因此一臺(tái)送風(fēng)機(jī)、二臺(tái)排風(fēng)機(jī)的通風(fēng)方案不可行！
有的單位也有不停送風(fēng)機(jī)和生物安全柜排風(fēng)機(jī)的。據(jù)說(shuō)“在排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，備用排風(fēng)機(jī)能快速切換，其房間與相鄰房間也能基本上維持負(fù)壓，即現(xiàn)場(chǎng)壓差表指針不過(guò)零”。究竟是否能保證維持負(fù)壓？我表示懷疑；當(dāng)我問(wèn)到房間有沒(méi)有倒灌現(xiàn)象和該房間對(duì)大氣是否也能維持負(fù)壓？他們竟全然不知。甚至說(shuō)：“我們只要保證相鄰房間能維持負(fù)壓就行了”。這是對(duì)生物安全要求的錯(cuò)誤理解。
也有單位在排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，只停送風(fēng)機(jī)而不停生物安全柜排風(fēng)機(jī)，或者根本就不考慮生物安全柜排風(fēng)機(jī)的啟停，甚至生物安全柜排風(fēng)機(jī)的啟停只有手動(dòng)控制。這樣做是非常危險(xiǎn)和絕對(duì)不允許的；在主排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，不能及時(shí)停生物安全柜排風(fēng)機(jī)，就非常有可能向房間內(nèi)倒灌！因此生物安全柜的排風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和停止必須自動(dòng)控制，不得手動(dòng)！
雖然在排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于房間內(nèi)還有生物安全柜的排風(fēng)機(jī)在工作，也許在非常短的時(shí)間內(nèi)還能維持負(fù)壓，但生物安全柜的排風(fēng)很可能會(huì)向房間內(nèi)倒灌。若不停送風(fēng)機(jī)這時(shí)其它房間還有可能對(duì)大氣為正壓。所以即使該房間與相鄰房間仍為負(fù)壓，但該房間對(duì)大氣卻不一定是負(fù)壓！
P3實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對(duì)大氣若為正壓或房間內(nèi)發(fā)生倒灌都是非常危險(xiǎn)的。所以在判斷或驗(yàn)證排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)是否能不間斷的維持負(fù)壓，不能僅看相鄰房間之間的壓差，而且還要監(jiān)視房間對(duì)大氣是否也維持負(fù)壓和房間內(nèi)的排風(fēng)是否有倒灌現(xiàn)象！
另外，在《規(guī)范》中，僅僅只提到了排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障的情況，那么假設(shè)一旦送風(fēng)機(jī)發(fā)生故障又該怎么辦呢？筆者認(rèn)為；在P3實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)中，送風(fēng)機(jī)也應(yīng)該設(shè)有備用。因?yàn)樗惋L(fēng)機(jī)一旦發(fā)生故障，排風(fēng)機(jī)也必須停。否則，過(guò)大的負(fù)壓會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的維護(hù)結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，或?qū)Ω咝н^(guò)濾器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備產(chǎn)生不良影響。
于是筆者提出；在一送二排的基礎(chǔ)上，是否可考慮再增加一臺(tái)送風(fēng)機(jī)或再增加一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和一臺(tái)排風(fēng)機(jī)，即二送二排；或二送三排，甚至三送三排，且送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)均采用雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行。這樣就能做到正在工作的送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)其中任何一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，還有一送一排，在繼續(xù)工作?；蛘吡硗庖慌_(tái)備用風(fēng)機(jī)自動(dòng)跟進(jìn)。從而保證室內(nèi)的負(fù)壓和壓力梯度不被破壞，整個(gè)系統(tǒng)才能保證不間斷地正常運(yùn)行。甚至生物安全柜也能不間斷地繼續(xù)工作！
因?yàn)楫?dāng)二臺(tái)并聯(lián)的排風(fēng)機(jī)同時(shí)工作，其中一臺(tái)排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)；由于還有一臺(tái)排風(fēng)機(jī)仍在工作，其排風(fēng)的動(dòng)力或壓頭還能繼續(xù)維持，雖然系統(tǒng)的排風(fēng)風(fēng)量也會(huì)減少，但在短時(shí)間內(nèi)由于有定風(fēng)量閥的作用，室內(nèi)的負(fù)壓和壓力梯度還不會(huì)立即發(fā)生變化，只要能立即自動(dòng)停一臺(tái)送風(fēng)機(jī)；或者備用風(fēng)機(jī)及時(shí)地自動(dòng)跟進(jìn)，就能保證系統(tǒng)不間斷地正常運(yùn)行。
實(shí)踐證明；采用二位定風(fēng)量閥的雙風(fēng)機(jī)并聯(lián)變風(fēng)量系統(tǒng)，即使正在工作的送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)其中任何一臺(tái)風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的負(fù)壓和壓力梯度也非常穩(wěn)定，效果甚佳；而且一送一排還可作為夜間值班使用，從而省去另外再單獨(dú)設(shè)置的值班系統(tǒng)，使系統(tǒng)更簡(jiǎn)單，更節(jié)能，更安全可靠，投資也更省。
三級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)設(shè)置方案歸納如下：
一送一排：一臺(tái)送風(fēng)機(jī)一臺(tái)排風(fēng)機(jī)，運(yùn)行不復(fù)雜，在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，雖然也可利用值班風(fēng)機(jī)作備用,但系統(tǒng)和生物安全柜均不能做到不間斷正常運(yùn)行。室內(nèi)安全性不高。
一送二排：排風(fēng)機(jī)為一主一備，運(yùn)行不復(fù)雜，排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，有備用風(fēng)機(jī)。在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)和生物安全柜均不能做到不間斷正常運(yùn)行，也需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性不高
二送二排：送、排風(fēng)機(jī)均為一主一備，送、排風(fēng)機(jī)任何一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，均有備用風(fēng)機(jī)。在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)和生物安全柜均不能做到不間斷正常運(yùn)行。也需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性不高
二送二排：送、排風(fēng)機(jī)并聯(lián)雙風(fēng)機(jī)工作；也可一送一排單機(jī)運(yùn)行。送、排風(fēng)機(jī)任一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，都可以一送一排工作。能保證系統(tǒng)不間斷正常運(yùn)行，和維持室內(nèi)或生物安全柜內(nèi)的負(fù)壓，無(wú)需另設(shè)值班系統(tǒng)。投資費(fèi)用較低，室內(nèi)安全性，可靠性高。運(yùn)行控制簡(jiǎn)單。在風(fēng)機(jī)故障時(shí),生物安全柜還不能做到不間斷正常運(yùn)行。
二送三排：送、排風(fēng)機(jī)并聯(lián)雙風(fēng)機(jī)工作；也可一送一排單機(jī)工作。排風(fēng)機(jī)為二用一備。排風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，能保證系統(tǒng)和生物安全柜不間斷正常運(yùn)行。送風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可一送一排工作，以維持室內(nèi)負(fù)壓和壓力梯度。無(wú)需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性，可靠性高。當(dāng)有一臺(tái)送風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，生物安全柜不能做到不間斷正常運(yùn)行，運(yùn)行及控制稍復(fù)雜。
三送三排：送、排風(fēng)機(jī)并聯(lián)雙風(fēng)機(jī)工作；也可一送一排單機(jī)工作。送、排風(fēng)機(jī)均二用一備。送、排風(fēng)機(jī)任一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，都能保證系統(tǒng)和生物安全柜不間斷正常運(yùn)行。無(wú)需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性，可靠性最高。運(yùn)行及控制稍復(fù)雜。
從上述可見(jiàn)；二送二排雙風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行工作的變風(fēng)量系統(tǒng)實(shí)屬于P3實(shí)驗(yàn)室最簡(jiǎn)單節(jié)能，又安全可靠的方案；只有在要求較高的情況下（如在風(fēng)機(jī)故障時(shí)，生物安全柜也要能不間斷地繼續(xù)工作），則可考慮二送三排，或三送三排的通風(fēng)系統(tǒng)方案。
究竟選擇以上那一種通風(fēng)系統(tǒng)的方案，應(yīng)根據(jù)操作對(duì)象的危害程度和具體要求來(lái)選用。實(shí)際上，設(shè)置備用風(fēng)機(jī)的目的是為了生物安全實(shí)驗(yàn)室更加安全可靠。否則不設(shè)置備用風(fēng)機(jī)，采用一送一排的方案，在風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，利用值班系統(tǒng)作為備用自動(dòng)跟進(jìn)；或者靠生物安全柜的排風(fēng)機(jī)來(lái)維持負(fù)壓，也可保證室內(nèi)負(fù)壓，若采用房間送風(fēng)為定風(fēng)量、排風(fēng)為變風(fēng)量方案，甚至還可以做到能不間斷地維持室內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)（但不能保證正常的壓力梯度）和工作人員安全，也并非不可。若增加了備用風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)故障時(shí)，仍然不能做到“使系統(tǒng)能不間斷繼續(xù)正常運(yùn)行”，實(shí)際上也是毫無(wú)意義的。
三、值班系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
對(duì)于P3實(shí)驗(yàn)室一旦啟用，就應(yīng)24小時(shí)維持負(fù)壓；尤其是在室內(nèi)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物時(shí)。否則一旦失壓，室內(nèi)空氣中就可能會(huì)有致病因子和氣溶膠，甚至有倒灌的可能。在第二天啟用時(shí)又必須重新進(jìn)行自凈或消毒。因此必須設(shè)值班系統(tǒng)。對(duì)于值班系統(tǒng)的設(shè)置，一種方案為；另外單獨(dú)設(shè)置一套值班系統(tǒng)，僅對(duì)有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的房間送、排風(fēng)和控溫。該方案運(yùn)行費(fèi)用較低；但投資較高，且大小系統(tǒng)切換時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)引起波動(dòng)；另一方案即在雙風(fēng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)中，只需減少風(fēng)機(jī)的運(yùn)行數(shù)量，即一送一排單機(jī)工作，而無(wú)需另外增加值班系統(tǒng)及切換裝置和溫控。該方案更安全實(shí)用，而且投資較省。
據(jù)了解目前大多生物安全實(shí)驗(yàn)室不設(shè)值班系統(tǒng)，直接利用主送風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)一套系統(tǒng)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，以維持生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的負(fù)壓。這種做法會(huì)使得生物安全實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行費(fèi)用比較高，很不節(jié)能。
值得注意的是；P3實(shí)驗(yàn)室必須全自動(dòng)運(yùn)行。尤其是P3實(shí)驗(yàn)室所有的風(fēng)機(jī)均不得以手動(dòng)方式操作運(yùn)行，因?yàn)槿魏我慌_(tái)風(fēng)機(jī)的誤操作都會(huì)造成通風(fēng)系統(tǒng)平衡的破壞和事故，一旦手動(dòng)誤操作發(fā)生事故就會(huì)無(wú)歷史記錄，給事故調(diào)查處理帶來(lái)困難?，F(xiàn)場(chǎng)所設(shè)的本地手動(dòng)和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程手動(dòng)都只能僅供技術(shù)人員調(diào)試和維修時(shí)使用；或系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)處理緊急突發(fā)事故手動(dòng)優(yōu)先作應(yīng)急使用。
結(jié)語(yǔ)
實(shí)際上關(guān)于P3實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與設(shè)計(jì)、安全與規(guī)范,都還有很多問(wèn)題值得探討；例如通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制如何才能做到最安全、穩(wěn)定、節(jié)能、省投資、易維護(hù)；自動(dòng)控制和監(jiān)控應(yīng)如何布點(diǎn)；如何編寫監(jiān)控程序或故障的應(yīng)急處理以及編程中應(yīng)注意哪些問(wèn)題；新風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口應(yīng)如何處理；安全柜如何使用才能既安全，又能延長(zhǎng)其高效過(guò)濾器的使用壽命；溫度波動(dòng)對(duì)室內(nèi)壓差及壓差檢測(cè)的影響；如何安全地更換高效過(guò)濾器等等。
