典型潔凈醫學實驗室空調系統設計要點分析

摘要：本文介紹了4類典型潔凈醫學實驗室及其技術指標，統計了典型潔凈醫學實驗室的工藝設備，總結了潔凈醫學實驗室空調系統設計的要點。

關鍵詞：潔凈醫學實驗室，空調系統設計

  1. 典型潔凈醫學實驗室 

潔凈醫學實驗室承擔著各類醫療機構的樣本檢測、醫療科學和醫療技術研究、醫療人才培養等重要工作，是各類醫療機構建設不可缺少的組成部分，本文所涉及的潔凈醫學實驗室主要包括以下類型的實驗室：無菌實驗室、PCR實驗室（基因擴增實驗室）、生物治療中心、PET中心（正電子發射計算機斷層顯像中心）、生物安全實驗室。無菌實驗室主要是指用于微生物學、生物醫學、生物化學、動物實驗、基因重組以及生物制品等研究使用的實驗室，這類實驗室通常為正壓實驗室，主要的參考標準為《潔凈廠房設計規范》GB50073-2013[1]、《潔凈室施工及驗收規范》GB50591-2010[2]。PCR實驗室（基因擴增實驗室）是指通過擴增檢測特定的DNA或RNA，進行疾病診斷、治療監測和預后判定等的實驗室，這類實驗室通常為負壓或者相對負壓實驗室，主要的參考標準為《臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法》（衛醫發〔2010〕194號）[3]。PET中心（正電子發射計算機斷層顯像中心）是集核物理、放射化學、分子生物學、醫學影像學和計算機等高新技術之大成，從分子水平上反映人體的生理、病理變化、代謝改變的顯像實驗室，PET中心設計的主要的參考標準為《藥品生產質量管理規范（2010年修訂）[4]、《開放型放射性物質實驗室輻射防護設計規范》EJ380-1989[5]。生物安全實驗室是從事對實驗人員和環境有一定危害的生物因子操作的實驗室，生物安全實驗室根據所從事的生物因子的危害性分為4個級別，這類實驗室通常為負壓實驗室，主要的參考標準為《實驗室 生物安全通用要求》GB19489-2008[6]、《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011[7]、《醫學實驗室安全認可準則》CNAS-CL36（ISO15190:2003）[8]，生物治療中心和HIV實驗室（性病、艾滋病實驗室）均屬于生物安全實驗室，生物治療中心是指采用生物免疫療法治療治療各類疾病的實驗室，HIV實驗室（性病、艾滋病實驗室）是指從事性病、艾滋病研究的實驗室。

 2.  典型潔凈醫學實驗室的空調技術指標 

潔凈醫學實驗室由于涉及的實驗領域比較寬泛，應該根據具體的實驗工藝要求確定其各項技術指標。無菌實驗室的潔凈等級通常為萬級，主要的操作間可以設計成萬級背景下的局部百級；PCR實驗室的潔凈等級通常為十萬級；PET中心的潔凈度通常為萬級；生物安全實驗室的為十萬級或者萬級，具體的潔凈度等級依據實驗室的具體操作要求確定。沒有局部排風的正壓十萬級實驗室換氣次數宜為10-15次/h；有局部排風的正壓十萬級實驗室換氣次數應考慮局部排風量的大小確定。沒有局部排風的正壓萬級實驗室換氣次數宜為15-25次/h；有局部排風的正壓十萬級實驗室換氣次數應考慮局部排風量的大小確定。

局部百級的截面風速宜為0.2-0.4m/s。實驗室的夏季室內溫度宜為24-28℃，冬季室內溫度宜為20-24℃。實驗室的夏季室內相對濕度宜為50-65%，冬季室內相對濕度宜為30-50%。實驗室的主要操作間的平均照度宜大于等于300lx，輔助區的照度宜大于等于200lx。沒有局部排風設備的實驗室的噪聲宜小于等于60dB（A），有局部排風設備的實驗室噪聲宜小于等于65 dB（A）。正壓潔凈室對外的靜壓差值應大于等于10Pa，不同級別之間的相鄰相通房間之間靜壓差值大于等于5Pa，有工藝要求維持相對負壓的房間之間靜壓差值大于等于5Pa。

負壓潔凈室的壓力梯度按照《實驗室 生物安全通用要求》GB19489-2008和《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011確定。正壓實驗室的新風量要滿足大于等于40m3/（人×h）的最低要求，同時兼顧局部排風和維持正壓的要求。PCR實驗室和PET中心負壓實驗室采用全新風直流式空調系統，全送全排。負壓實驗室和生物安全實驗室依據實驗室工藝要求、《實驗室 生物安全通用要求》GB19489-2008和《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011確定是否采用全新風空調系統。

 3. 典型潔凈醫學實驗室的工藝設備

潔凈醫學實驗室的空調系統設計應該從室內冷熱負荷的計算開始，了解各類潔凈醫學實驗室都要布置何種工藝設備，了解實驗各個工藝環節和工藝技術要求。

無菌實驗室常用的實驗儀器有：恒溫培養箱、二氧化碳培養箱、普通冰箱（冰柜）、低溫冰箱（冰柜）、超低溫冰箱（冰柜）、搖床、離心機、超凈工作臺、層流罩等。PCR實驗室（基因擴增實驗室）常用的實驗儀器有：普通冰箱（冰柜）、低溫冰箱（冰柜）、超低溫冰箱（冰柜）、離心機、電泳槽、PCR儀、超凈工作臺、通風櫥、生物安全柜、等。PET中心（正電子發射計算機斷層顯像中心）常用的實驗儀器有：熱室分裝箱。生物安全實驗室常用的實驗儀器有：恒溫培養箱、二氧化碳培養箱、普通冰箱（冰柜）、低溫冰箱（冰柜）、超低溫冰箱（冰柜）、搖床、離心機、洗板機、酶標儀、電泳槽、程序降溫系統、超凈工作臺、生物安全柜、層流罩、可移動式消毒鍋、單扉消毒鍋、雙扉消毒鍋等。

     生物安全實驗室設計要充分了解生物因子的危險等級，根據不同的危險等級選擇不同的防護裝備、設計相應的防護設施、選擇適宜的建筑、結構、空調、上下水、配電及自動控制設施。潔凈醫學實驗室要設計好三類流線：人員流線、潔物流線、污物流線。盡可能做到人員流線和貨物流線分開，尤其是潔物入口、污物出口和人員進出口需要分開設置。在建筑面積有限的場所物流出入口可采用傳遞窗代替。三級和四級生物安全實驗室的人流路線的應符合空氣潔凈技術關于污染控制和物理隔離的原則。

    無菌室、PCR實驗室和PET中心所采用的傳遞窗可以設普通的傳遞窗，傳遞窗內設置紫外消毒燈。生物安全實驗室所采用的傳遞窗需要根據不同的實驗室等級和傳遞窗的安裝部位確定，實驗區對外的傳遞窗密封性要好，并且可以自帶潔凈、消毒功能，實驗區內部的傳遞窗可以采用普通傳遞窗。

 4.  典型潔凈醫學實驗室空調系統設計

潔凈醫學實驗室的室內環境均為人工受控環境，通過為潔凈醫學實驗室設置凈化空調系統來維持潔凈醫學實驗室的內環境，保持一定的空氣溫度和相對濕度、換氣次數、壓力狀況、空氣的潔凈度，為實驗人員提供舒適的工作環境。醫學潔凈實驗室的空調凈化系統的劃分應依據操作對象的危害程度、平面布置等情況經過經濟技術比較后確定，并應采取有效措施避免污染和交叉污染。

空調凈化系統的劃分應有利于實驗室的消毒、滅菌、自動控制系統的設置和節能運行；醫學潔凈實驗室的空調凈化系統應能承擔實驗室內各類實驗設備、實驗人員的熱濕負荷；醫學潔凈實驗室的空調機房不應距離實驗室過遠，凈化空調系統的風機應選用風壓變化較大時風量變化較小的離心風機；潔凈區內不應設置分體空調、風機盤管、多聯機等分散的室內空調。無菌實驗室可以采用全空氣一次回風、二次回風空調系統，新風量大的空調器系統可以采用全空氣一次回風空調系統，新風量小的空調器系統可以采用全空氣二次回風空調系統，空調系統的運行模式可以采用濕度控制優先的策略。不管是一次回風空調系統還是二次回風空調系統均要預留足夠的夏季再熱量，夏季再熱優先采用熱水、蒸汽，在夏季沒有熱水、蒸汽的場合可以采用電再熱。

PCR實驗室和PET中心的空調均要采用全新風直流式空調系統，全送全排。空調送風系統和排風系統之間可設置非接觸式的熱回收系統，如乙二醇熱管熱回收系統，乙二醇溶液的濃度依據冬季的室外最低級氣溫確定。空調系統均要預留足夠的夏季再熱量，夏季再熱優先采用熱水、蒸汽，在夏季沒有熱水、蒸汽的場合可以采用電再熱。

潔凈的生物安全實驗室空調均要采用全新風直流式空調系統，全送全排。空調送風系統和排風系統之間可設置非接觸式的熱回收系統，如乙二醇熱管熱回收系統，乙二醇溶液的濃度依據冬季的室外最低級氣溫確定。空調系統均要預留足夠的夏季再熱量，夏季再熱優先采用熱水、蒸汽，在夏季沒有熱水、蒸汽的場合可以采用電再熱。

潔凈醫學實驗室空調系統的設計應根據潔凈醫學實驗室的使用功能、實驗種類、設施的平面系統劃分進行劃分和設置，對于有生物安全要求的潔凈醫學實驗室，需符合《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346的規定。空調系統的劃分和空調方式選擇應經濟合理，并有利于潔凈醫學實驗室的消毒、自動控制、系統設置、節能運行，同時避免互相影響。潔凈醫學實驗室空調系統的負荷計算應充分考慮建筑圍護結構、人員、實驗設備的冷、熱、濕負荷。潔凈醫學實驗室的送風系統應設置粗、中、高效三級空氣過濾器。

為防止經過中效空氣過濾器的送風再被污染，中效空氣過濾器宜設在空調機組的正壓段，對于全新風系統，可在表面冷卻器前設置一道保護用中效過濾器。送排風系統中的粗、中效空氣過濾器宜采用一次拋棄型，粗、中效空氣過濾器對送風起預過濾的作用，其過濾效果直接關系到高效空氣過濾器的使用壽命，避免頻繁的更換高效過濾器，因為高效空氣過濾器的更換費用要比初、中效空氣過濾器高得多。

空調機組的安裝位置應考慮日常檢查、維修及過濾器更換等因素。對于寒冷地區和嚴寒地區，應考慮水冷式換熱設備的冬季防凍問題。對于水冷式換熱設備的防凍問題著重考慮新風的防凍問題，可以采用設新風電動閥并與新風機連鎖、設防凍開關，同時設置輔助電加熱器等方式。有正壓要求的潔凈醫學實驗室，排風系統的風機應與送風連鎖，送風先于排風開啟，后于排風關閉。有負壓要求潔凈醫學實驗室的排風應與送風連鎖，排風先于送風開啟，后于送風關閉。

潔凈醫學實驗室的氣流組織宜采用上送下回（排）方式。 采用上送下排的氣流組織形式，對送風口和排風口的位置要精心布置，使室內氣流合理，盡可能減少氣流停滯區域，確保室內可能被污染的空氣以最快速度流向排風口。潔凈醫學實驗室的回（排）風口下邊沿離地面不宜低于0.1m，上邊不宜高于0.5m；回（排）風口風速不宜大于2m/s。室內排風口高度必須低于工作面。

這是一般潔凈室的通用要求，回（排）風口下邊太低容易將地面的灰塵卷起。送風系統新風口的設置應符合下列要求：

①新風口應采取有效的防雨措施。

②新風口處應安裝防鼠、防昆蟲、阻擋絨毛等的保護網，且易于拆裝。

③新風口應高于室外地面2.5m以上，同時應盡可能遠離排風口和其他污染源。

潔凈醫學實驗室宜選用干蒸汽加濕器、電極式加濕器、電熱式加濕器，加濕設備與其后的過濾段之間應有足夠的距離。為防止過濾器受潮而有細菌繁殖，并保證加濕效果，加濕設備應和過濾段保持足夠距離。減少產塵、積塵的機會。潔凈醫學實驗室送風系統的消聲器或消聲部件的材料應能不產塵、不易附著灰塵，其填充材料不應使用玻璃纖維及其制品從濕度控制 。潔凈醫學實驗室的房間或區域需單獨消毒時，其送、回（排）風支管應安裝氣密閥門，安裝氣密閥門的作用是防止在消毒時，由于該房間或區域與其它房間共用空調凈化系統而污染其它房間。

潔凈醫學實驗室的空調系統的能耗比普通空調系統高得多，運行費用相當可觀，往往很多單位是建得起用不起。因此，在空調設計時，必須把“節能”作為一個重要條件來考慮，在滿足使用功能的條件下，盡量降低運行費用。

5.結語

潔凈醫學實驗室的空調系統設計的目標是為醫療人員提供一個滿足醫療檢測的規程、滿足國家相關規范和標準、潔凈舒適的工作環境。潔凈醫學實驗室的空調系統設計要在了解空調技術指標的基礎上，依據潔凈醫學實驗室的工藝要求，結合凈醫學實驗室的實際情況確定設計方案，進行詳細的冷、熱、濕負荷計算，選擇適宜的空調系統形式和氣流組織形式，合理設計空調風系統和水系統，盡量采取節能環保設計。

參考文獻

【1】《潔凈廠房設計規范》GB50073-2013

【2】《潔凈室施工及驗收規范》GB50591-2010

【3】《臨床基因擴增檢驗實驗室管理暫行辦法》（衛醫發〔2010〕194號）

【4】《藥品生產質量管理規范（2010年修訂）

【5】《開放型放射性物質實驗室輻射防護設計規范》EJ380-1989

【6】《實驗室 生物安全通用要求》GB19489-2008

【7】《生物安全實驗室建筑技術規范》GB50346-2011

【8】《醫學實驗室安全認可準則》CNAS-CL36（ISO15190:2003）