负压舱在食品安全移动实验室中的应用与设计

董志武

本文介绍了一种负压舱在以客车为基型车改装的食品安全移动实验室中的应用与设计。这种食品安全移动实验室主要以12 m客车为基础，根据不同的实验项目，在合理位置布置负压舱(生化室)及缓冲区，负压舱内能进行微生物带菌实验，配备必要的现场照明、办公、实验等设施，可满足相关部门对食品安全进行现场监督的工作需求。

1 前言

随着国家对食品安全的重视和群众对食品安全的关切，我国逐步加大了食品安全监督的力度，用于进行食品安全监督与检测的设备也在不断地升级，带有负压舱的食品安全移动实验室(车)凭借其功能性强、机动灵活等特点逐步踏入国内食品安全检测车市场。这种食品安全移动实验室以大型客车为基础，将负压舱安装在车内，使车辆的功能性得到加强。

2 负压舱在食品安全移动实验室中的应用

食品安全移动实验室以12 m金龙客车为改装平台，功能区域分为理化室、缓冲室、负压舱(生化室)3个部分，负压舱(生化室)布置在车辆的后部，此区域相对独立，不受前部人员活动的干扰，且与理化室通过缓冲区分隔，防止有害细菌的散播。移动实验室外形如图1所示；移动实验室布置如图2所示。

3 负压舱的总体设计

3.1 负压舱简介

负压舱设计标准为BSL-2级生物安全实验室，属于移动式负压舱(车载，以下简称为“负压舱”)，长3.7 m，宽2.32 m，高2.0 m，总体积为17 m3，其中包括一个生化室和一个缓冲室。

3.2 负压舱技术指标

见表1。

3.3 负压舱消毒方案

3.3.1 负压舱消毒区域

(1)实验舱、缓冲间；

(2)实验室排风管道、送风管道；

(3)送排风高效过滤器；

(4)实验室技术夹层(管道层)。

3.3.2 负压舱消毒操作要求

所有消毒操作必须2人以上；实验舱(污染区)的消毒应在负压舱运行正常状态下进行，人员撤除后关闭系统；严格按照消毒方案和要求逐项进行消毒处理，做到不留死角；进行熏蒸消毒后应将负压舱门关闭，防止烟雾扩散。

3.4 负压舱结构设计

负压舱内部围护结构及吊顶均采用50 mm厚的玻镁纸蜂窝夹芯彩钢板(宝钢δ=0.5 mm)，该复合板中间为纸蜂窝夹芯，纸蜂窝夹芯两面为玻镁板，玻镁板上贴热镀锌彩钢板，其有效宽度为1 150 mm。子母口部位均采用特制弓形加强筋。

围护结构与地面、吊顶夹角及围护结构拐角处均安装铝合金R50圆弧角，保证内壁光滑平整，易于清洗消毒。

(1)镁纸蜂窝夹芯彩钢板具有以下特点：

a.较高的力学强度。玻镁纸蜂窝夹芯彩钢板的夹芯由纸蜂窝夹芯、玻镁板及铝型材(当复合板长度≥3 000 mm时，岩棉中间增加一条铝型材龙骨，该铝型材选用6063T5铝合金生产，抗拉强度225 MPa)构成，是一种无机复合板，是以氧化镁、氯化镁和水三元体系制成的性能稳定的镁质胶凝材料。具有防火防水、无味无毒、不冻不腐、不裂不变、不霉不燃、隔音、保温、高强质轻、施工方便、使用寿命长等特点。该材料经天津市建筑材料产品质量监督检查站检验，抗压强度为23.6 MPa，抗拉强度为10.6 MPa。

b.良好的防火性能。玻镁板中占94%的氧化镁(又名苦土)，其熔点高达2 800 ℃，沸点3 600 ℃，经国家防火建筑材料质量监督检验中心检测，其燃烧性能为A级。而石膏(CaSO4·1/2H2O)的熔点仅有1 450℃，优质岩棉使用的最高温度也不高于700 ℃(根据国家标准GB 50222-95《国家内部装修设计防火规范》对常用建筑内部材料燃烧性能等级划分，岩棉装饰板的燃烧性能被定为B1，不是非燃烧体)。

c.方便的加工性能。纸蜂窝夹芯彩钢板可根据需要方便地进行纵向或横向切割，能满足门、窗、通风孔及各种电器开关孔的需要，容易通管、布线，并且不产生有害尘屑。不能使用产尘的材料。

综上所述，纸蜂窝夹芯彩钢板具有强度高、防火性能好、安装方便等优点。其主要技术参数见表2。

(2)立墙与立墙之间、立墙与吊顶、立墙与地面的拐角部位均按要求安装铝合金R50圆弧角，使其室内无尖锐角，铝合金型表面均作喷塑处理。

表1 负压舱技术指标

表2 镁纸蜂窝夹芯彩钢板主要技术参数

(3)实验室地面采用2 mm厚自流坪底层，表面铺装法国“洁福”2 mm厚PVC卷材，缝隙焊接严密，保证整体美观；同时该产品具有耐火、防滑、耐磨、耐腐蚀、耐酸、耐碱、耐污性能强、易清洁等优点，能够达到环保要求。PVC卷材地面上墙150 mm，墙体与地面实现无缝连接。

(4)负压舱门采用不锈钢密闭门，密闭门宽900 mm，高2 100 mm，带观察窗，不锈钢密闭门配置盖泽闭门器，具有良好的密闭性和牢固性。负压舱缓冲间门安装有电磁锁，并能互锁(即1樘门关闭后，另1樘才能打开)。当有紧急情况时，开启应急按扭后人员方可撤离 。

(5)负压舱均按设计要求安装机械互锁传递窗，箱体及内胆均由304不锈钢板制成。

(6)负压舱其他部分设计均按国家相关标准执行。

3.5 负压舱通风与空调部分

(1)净化送风系统。净化空调系统采用独立的全新风系统。顶部高效过滤送风，侧下高效过滤排风，净化送风经初效、中效、高效三级过滤。

送风管道采用不锈钢风管，管道安装定风量阀。送风机出口安装高效过滤器，使送入的空气过滤效果更好。

高效过滤器为铝合金框架，过滤效率为99.99%@0.3μm，本文所介绍的过滤器由宝源公司生产，过滤等级为B类。

送风路径为：室外新鲜的空气→G4级初效→F8中效过滤→送风机→高效过滤→负压舱内。

(2)手动调节阀。手动阀采用涡轮涡杆手柄，保证阀门开度稳定，阀门材质为不锈钢。

(3)排风系统。系统的排风管均安装变风量阀，能够稳定排风量和送风量，使得实验室内的压力可以调节，更加稳定。

排风经过高效过滤风口后进入系统排风，使排风更加安全。排风口高于车顶200 mm以上。

(4)电动密闭阀。根据设计要求，实验室排风管安装电动密闭阀，执行器采用瑞士进口Bolimo执行器。

(5)变风量阀。根据设计要求，负压舱排风采用变风量文丘里阀。

(6)净化送、排风机组。净化排风机组的风机为一备一用，且能互为备用，净化送风、净化排风系统排风机均采用可变频调速风机，可自动调节、恒定风量。送风机组送风量选用1 000 m3/h，压力为300 Pa，排风选用排风量1 500 m3/h，压力为500 Pa。

(7)净化风道。送风、排风管道均为不锈钢风道。排风管道采用用25 mm厚阻燃橡塑保温材料，同时出口处安装消声器。

送、排风管上分别贴有风流向指示标记和排风警示标记。

(8)实验室按设计要求安装70 ℃防火阀。防火阀与机组联动，当发生火灾时，防火阀关闭，机组也随即停止运行。

(9)为了更好地控制噪声，送风机、回风机垫有橡胶垫片，减少因风机振动产生的噪声。

(10)空调系统可实现制冷与供热，为冷暖型暗藏式，由于热损失大，建议选用功率为5.6/6.5 kW的机型。

3.6 控制原理

负压舱控制系统原理图见图6。

4 总结

负压舱与车辆相结合的设计以及应用，大大提高了食品安全移动实验室的功能性，使其能够进行的实验更加丰富，为食品安全监督工作提供一个更好的移动平台。