某生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要： 根據(jù)GB 50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》、原農(nóng)業(yè)部第2573號(hào)公告《獸用疫苗生產(chǎn)企業(yè)生物安全三級(jí)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 19489—2008《實(shí)驗(yàn)室 生物安全通用要求》中對(duì)于生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍的要求，詳細(xì)介紹了生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍電氣配電系統(tǒng)、自控系統(tǒng)。闡述了生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍溫度、相對(duì)濕度、壓力梯度的自控方法，以及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置方案，給出相關(guān)的節(jié)能、報(bào)警及安全防范措施。關(guān)鍵詞： 生物安全三級(jí); 檢驗(yàn)用動(dòng)物舍; 自控; 報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號(hào)： TU855文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)： 1674-8417（2024）08-0038-04

DOI： 10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.08.008

0引言

生物安全是國家有效防范和應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)生物因子及相關(guān)因素威脅，維護(hù)和保障國家社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、公共健康與生態(tài)環(huán)境等安全與利益的狀態(tài)和能力。近年來，我國把生物安全納入國家安全體系，生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍作為生物安全實(shí)驗(yàn)室重要的組成部分，其重要性不言而喻。電氣系統(tǒng)是生物安全實(shí)驗(yàn)室的可靠運(yùn)行保障，本文對(duì)生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

1工程概況

該項(xiàng)目位于我國西北地區(qū)，以GB 50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》 ［1］、原農(nóng)業(yè)部第2573號(hào)公告《獸用疫苗生產(chǎn)企業(yè)生物安全三級(jí)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》［2］、GB 19489—2008《實(shí)驗(yàn)室 生物安全通用要求》［3］的相關(guān)要求作為本項(xiàng)目生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍的設(shè)計(jì)依據(jù)。

本項(xiàng)目檢驗(yàn)用動(dòng)物舍為獨(dú)立建筑，占地面積2 559.33 m²，建筑面積10 390.56 m²。地下1層為活毒廢水處理間、尸體處理間和管道夾層;1層為檢驗(yàn)大動(dòng)物舍［4］，檢驗(yàn)大動(dòng)物舍上方設(shè)置技術(shù)夾層，設(shè)置檢驗(yàn)大動(dòng)物舍各房間的送風(fēng)、排風(fēng)高效過濾單元（BIBO），頂層為空調(diào)機(jī)房，設(shè)置了檢驗(yàn)用動(dòng)物舍的組合式空調(diào)機(jī)組和排風(fēng)機(jī)組。檢驗(yàn)用動(dòng)物舍剖面圖如圖1所示。

2配電系統(tǒng)

本項(xiàng)目的檢驗(yàn)用動(dòng)物舍，根據(jù)GB 19489—2008《實(shí)驗(yàn)室 生物安全通用要求》的第4.4.3條，即“不能有效利用安全隔離裝置操作常規(guī)量經(jīng)空氣傳播致病性生物因子的實(shí)驗(yàn)室”。為了滿足上述生物安全要求，并確保實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)定運(yùn)行，按照GB 50346—20117.1.3《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，本項(xiàng)目的檢驗(yàn)用動(dòng)物舍按一級(jí)負(fù)荷供電，特別重要負(fù)荷同時(shí)設(shè)置不間斷電源（UPS）加柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。

2.1供電系統(tǒng)

本項(xiàng)目采用雙重10 kV電源供電，雙重10 kV互為備用;變配電室設(shè)置兩臺(tái)800 kVA變壓器，兩臺(tái)變壓器低壓側(cè)采取母聯(lián)方式，一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器承載全部一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷。檢驗(yàn)用動(dòng)物舍防護(hù)區(qū)內(nèi)的排風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、照明系統(tǒng)、生物安全柜、動(dòng)物隔離設(shè)備、氣密門充氣系統(tǒng)、監(jiān)視和報(bào)警系統(tǒng)、自控系統(tǒng)等設(shè)備為一級(jí)負(fù)荷中的重要負(fù)荷，采用雙重電源加不間斷電源加柴油發(fā)電機(jī)組（常載功率600 kW）的供電方式。檢驗(yàn)用動(dòng)物舍配電單線系統(tǒng)圖如圖2所示。

2.2照明系統(tǒng)

動(dòng)物舍設(shè)置不少于30 min的應(yīng)急工作照明，以便緊急情況發(fā)生時(shí)工作人員對(duì)未完成的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行處理。

動(dòng)物舍內(nèi)設(shè)置動(dòng)物照明，大動(dòng)物舍動(dòng)物照度要求為100～200 lx，小動(dòng)物舍照度要求為15～20 lx。小動(dòng)物舍的動(dòng)物照度很低，需要設(shè)置調(diào)光開關(guān)以滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。大動(dòng)物舍和小動(dòng)物舍的動(dòng)物照明均需設(shè)置定時(shí)開關(guān)，以便模擬白天和夜晚的生活狀態(tài)。

3自控系統(tǒng)

3.1溫、濕度控制系統(tǒng)

本項(xiàng)目檢驗(yàn)用動(dòng)物舍的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用冷、熱盤管獨(dú)立設(shè)置的方式，以適應(yīng)不同季節(jié)的溫、濕度控制需求。冬季和夏季的模式切換需要人工手動(dòng)進(jìn)行，以確保系統(tǒng)的精確控制和運(yùn)行安全。制冷模式：根據(jù)排風(fēng)主管的溫度實(shí)測(cè)值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)表冷器的電動(dòng)兩通水閥的開度，調(diào)節(jié)水閥的開度，系統(tǒng)能夠精確控制表冷器盤管的水流量，從而達(dá)到對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行調(diào)控的目的。供熱模式：加熱盤管水系統(tǒng)設(shè)置了電動(dòng)三通水閥，確保加熱盤管的水流量恒定。這種設(shè)計(jì)大大降低了盤管水系統(tǒng)結(jié)冰、凍裂的風(fēng)險(xiǎn)［5］。系統(tǒng)同樣基于排風(fēng)主管的溫度實(shí)測(cè)值進(jìn)行調(diào)控。通過調(diào)節(jié)電動(dòng)三通水閥的開度，系統(tǒng)能夠有效地控制室內(nèi)溫度，確保動(dòng)物舍內(nèi)保持適宜的溫度環(huán)境。加濕模式：根據(jù)排風(fēng)主管濕度的實(shí)測(cè)值，系統(tǒng)會(huì)調(diào)節(jié)加濕盤管的電動(dòng)兩通蒸汽閥的開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)濕度的精確調(diào)控。

3.2房間壓差控制系統(tǒng)

檢驗(yàn)用動(dòng)物舍屬于生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)GB 50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》，為保證生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的長期穩(wěn)定運(yùn)行和維持合理的壓力梯度的相關(guān)要求，避免由于主用風(fēng)機(jī)故障導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)中斷和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，系統(tǒng)設(shè)置了備用風(fēng)機(jī)。送、排風(fēng)系統(tǒng)均設(shè)置了備用風(fēng)機(jī)［6］。主用風(fēng)機(jī)和備用風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換，切換過程中采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧┍ＷC房間的壓力梯度。各房間均設(shè)置對(duì)大氣的絕對(duì)壓力傳感器，對(duì)房間的絕對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)控，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)壓力梯度的異常變化，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行調(diào)整，保證房間的壓力梯度準(zhǔn)確性［7］。

動(dòng)物舍、解剖間和尸體處理間等核心工作間的設(shè)計(jì)中，采用送風(fēng)量恒定、排風(fēng)量可調(diào)節(jié)的控制模式是一種非常有效的手段，以確保這些關(guān)鍵區(qū)域的環(huán)境穩(wěn)定性和生物安全性。壓差控制方案如圖3所示。這種控制模式允許根據(jù)房間壓力的實(shí)際變化自動(dòng)調(diào)節(jié)排風(fēng)量，從而維持房間的相對(duì)壓力穩(wěn)定。輔助房間采用送風(fēng)量和排風(fēng)量均恒定的控制模式，輔助房間送、排風(fēng)量的差值亦是恒定，通過保持這個(gè)差值的恒定，可以確保輔助房間內(nèi)部壓力的穩(wěn)定［8］。

3.3報(bào)警系統(tǒng)

根據(jù)GB 50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，對(duì)生物安全實(shí)驗(yàn)室的自控系統(tǒng)報(bào)警設(shè)計(jì)有著明確和嚴(yán)格的要求。這些要求旨在確保實(shí)驗(yàn)室的安全運(yùn)行，及時(shí)應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各種異常情況。

報(bào)警系統(tǒng)必須做到不漏報(bào)、不誤報(bào)，系統(tǒng)具備高度的敏感性和準(zhǔn)確性。任何異常情況，無論大小，都要被及時(shí)捕捉并觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制。報(bào)警系統(tǒng)能夠區(qū)分輕重緩急，確保重要的報(bào)警信息能夠優(yōu)先得到處理。不僅能夠檢測(cè)異常，還能夠?qū)Ξ惓＿M(jìn)行分級(jí)，以便根據(jù)緊急程度采取不同的應(yīng)對(duì)措施。報(bào)警信息必須具備有效的通信機(jī)制，確保報(bào)警信息能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地傳達(dá)給相關(guān)人員。

自控系統(tǒng)報(bào)警分為一般參數(shù)報(bào)警和重要參數(shù)報(bào)警。一般參數(shù)報(bào)警主要是指暫時(shí)不影響實(shí)驗(yàn)室安全，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)可以繼續(xù)進(jìn)行的異常情況。一般參數(shù)報(bào)警主要通過顯示方式進(jìn)行，提醒實(shí)驗(yàn)人員注意并采取相應(yīng)的措施。重要參數(shù)報(bào)警則是指對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全有直接影響，可能需要終止實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的異常情況。重要參數(shù)報(bào)警需要同時(shí)通過聲光和顯示方式進(jìn)行，以引起實(shí)驗(yàn)人員的立即注意。

過濾器阻力的增大、溫濕度偏離正常值、風(fēng)機(jī)正常切換等為一般參數(shù)報(bào)警，在動(dòng)物舍的入口處和動(dòng)物舍內(nèi)設(shè)置顯示屏，一般參數(shù)報(bào)警會(huì)顯示在動(dòng)物舍的入口處和動(dòng)物舍內(nèi)的顯示屏上，并且在監(jiān)控室上位機(jī)上顯示。

動(dòng)物舍出現(xiàn)正壓、風(fēng)機(jī)切換失敗、壓力梯度持續(xù)喪失、火災(zāi)、停電等，對(duì)安全有直接影響，需要考慮是否讓實(shí)驗(yàn)活動(dòng)終止的報(bào)警為重要參數(shù)報(bào)警，發(fā)生重要參數(shù)報(bào)警，動(dòng)物舍和監(jiān)控室內(nèi)聲光報(bào)警同時(shí)報(bào)警，以便相關(guān)人員能盡快撤離動(dòng)物舍。

動(dòng)物舍內(nèi)設(shè)置緊急報(bào)警按鈕，以便在出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)能夠迅速對(duì)外報(bào)警。

4安全防范和通信系統(tǒng)

確保生物安全和防止污染物外泄是至關(guān)重要的，更衣間、緩沖間、淋浴間等房間的門采用互鎖措施。互鎖系統(tǒng)在保持不同房間之間的壓力梯度、防止污染物擴(kuò)散的同時(shí)，確保在必要時(shí)能夠迅速解除鎖定，以應(yīng)對(duì)緊急情況。

互鎖系統(tǒng)的工作原理是確保在同一時(shí)間，不同壓力房間的門不能同時(shí)打開。一個(gè)房間的門被打開，另一個(gè)房間的門會(huì)保持關(guān)閉狀態(tài)，從而維持壓力梯度的穩(wěn)定性，防止污染物的外泄，保護(hù)動(dòng)物舍內(nèi)的生物安全。

為了應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的緊急情況，互鎖門上設(shè)置了緊急開門按鈕。這些按鈕允許在緊急情況下手動(dòng)解除鎖定，以便人員能夠迅速撤離。此外，中控室也具備遠(yuǎn)程解除所有門禁或互鎖門鎖定的功能。在緊急逃生時(shí)，中控室可以迅速響應(yīng)，通過遠(yuǎn)程操作解除鎖定，確保人員能夠安全撤離。

動(dòng)物舍的淋浴間設(shè)置強(qiáng)制淋浴設(shè)備，強(qiáng)制淋浴以淋浴間內(nèi)側(cè)門出門開啟按鈕為觸發(fā)信號(hào)，過10 s淋浴頭水閥自動(dòng)打開，強(qiáng)制淋浴5 min后，淋浴系統(tǒng)關(guān)閉，第二道門方能打開。

為減少外部因素對(duì)動(dòng)物舍內(nèi)工作人員的影響，監(jiān)控室內(nèi)的電話為開關(guān)式，動(dòng)物舍內(nèi)采用電話面板，減少工作人員與通話設(shè)備的接觸，使工作人員可以隨時(shí)方便地與監(jiān)控室人員通話。

5消防

本項(xiàng)目檢驗(yàn)用動(dòng)物房屬于生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室，且獨(dú)立于其他建筑。根據(jù)GB 50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》第8章消防的規(guī)定，三級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室防護(hù)區(qū)不應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)，獨(dú)立于其他建筑的三級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)可不設(shè)置防火閥。本項(xiàng)目只設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

6節(jié)能、報(bào)警及安全防范措施

節(jié)能、報(bào)警及安全防范措施具體如下：

（1） 使用時(shí)各分區(qū)可以分別運(yùn)行工作，不用時(shí)運(yùn)行按值班工況節(jié)約能源。

（2） 送排風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)節(jié)控制，節(jié)約能源;變頻器采用集成EMC濾波器的成套產(chǎn)品，同時(shí)設(shè)置變頻器專用濾波器，使THDi≤5%，減少對(duì)電網(wǎng)和環(huán)境的電磁干擾和電磁污染。

（3） 照明采用高效T5日光燈管，以確保相關(guān)區(qū)域的照度要求同時(shí)滿足建筑節(jié)能的要求。

（4） 本工程采用二代非晶質(zhì)變壓器，能有效過濾諧波，低噪聲、低能耗。

（5） 在進(jìn)入動(dòng)物舍的入口和動(dòng)物舍內(nèi)均設(shè)置壓力顯示裝置和聲光報(bào)警器，工作照明采用UPS不間斷電源供電，使得工作人員可以在緊急情況下安全撤離。

7結(jié)語

本文對(duì)檢驗(yàn)用動(dòng)物舍電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，電氣系統(tǒng)是確保實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。只有確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定可靠、自控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行、緊急情況下的及時(shí)有效報(bào)警以及與其他相關(guān)設(shè)施的協(xié)調(diào)配合，才能為實(shí)驗(yàn)室提供一個(gè)安全、可靠、高效的工作環(huán)境。

［1］許鐘麟.空氣潔凈技術(shù)原理［M］.北京：科學(xué)出版社，2014.

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范：GB 50346—2011［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求：GB 19489—2008［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［4］中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.獸用疫苗生產(chǎn)企業(yè)生物安全三級(jí)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)［Z］.2017.

［5］曹國慶，張益昭，董林.BSL-3實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)配置運(yùn)行模式探討［J］.環(huán)境與健康雜志，2009，26（6）：547-549.

［6］曹國慶，劉華，梁磊，等.由生物安全實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)引發(fā)的有關(guān)設(shè)計(jì)問題的幾點(diǎn)思考［J］.暖通空調(diào)，2007（10）：52-57.

［7］牛維樂.電加熱對(duì)生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室壓力影響的理論探討［J］.潔凈與空調(diào)技術(shù)，2013（1）：1-3.

［8］孟令坤，王燕芹.某生物安全三級(jí)檢驗(yàn)用動(dòng)物房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.中國醫(yī)院建筑與裝備，2021，22（8）：21-24.

收稿日期： 20240228

Design for Electrical System of a Biosafety Level-3 Test Animal Room

YANG Feng WANG Shuyao SUN Xiaokun

（1.China Academy of Building Research， Beijing 100011， China;

2.Jianke EET Co.， Ltd.， Beijing 100013， China）

Abstract： According to the requirements for biosafety level-3 test animal room from “Architectural and technical code for biosafety laboratories”，the Ministry of Agriculture No.2573 “Standard for biosafety level-3 of veterinary vaccine manufacturer”and “Laboratories-General requirements for biosafety”，presents the form of the electrical system，the automatic control system，the determination method of outdoor air and air handling progress in detail.Elaborates the method of automatic control for temperature humidity and pressure gradient and presents the relevant energy saving measures，alarm and safety precautions.

Key words： biosafety level-3; test animal room; automatic control; alarm system