生物安全排风净化装置发尘结构设计

王贺省 王建峰

摘 要：生物安全排风净化装置满足了生物实验室净化排风的需求，装置需要进行上游气溶胶浓度均匀性验证，合格的标准为9个测试点的气溶胶浓度测试结果算术平均值偏差小于±20%[1]，在实际试验中较難实现。我司在多次试验的基础上，设计出一种专用的发尘结构，并与净化装置一起申请了发明专利，实验结果显示，专用发尘结构很好的解决了发尘均匀性的问题。

关键词：生物安全 实验室 气溶胶 均匀性验证 发尘结构

1 引言

由于制药行业和生物病毒实验室本身的特殊性，需要形成独立控制的污染防护空间，此防护空间根据其生物安全级别需求设置为相对负压或者绝对负压环境[2]，在制药场所和生物安全实验室或一些病房内安装生物安全排风净化系统，以保障周围环境和实验人员的安全。

生物安全排风净化装置具有袋进袋出、过滤、过滤效率检测、过滤器检漏、原位消毒以及消毒反馈验证等功能，装置配备高效过滤器（H14），可有效过滤生物实验室或病房内的细菌等物质，我司设计的一款生物安全排风净化装置在2000m³/h（可根据具体需求定制）风量下工作，根据JG/T497-2016《排风高效过滤装置》的规定，在高效过滤器上游测试端，距过滤上游端面30cm距离内的一个断面上，设置9个测试点（如图1所示），9个测试点的气溶胶浓度测试结果算术平均值偏差小于±20%才算合格。

2 生物安全排风净化装置气溶胶均匀性试验

就生物安全实验室而言，细菌的粒径多在1～10μm的范围内[3]，病毒的粒径范围在0.3μm左右，本次试验中记录的数据为与病毒粒径相似（≥0.3μm）的气溶胶。

2.1 试验相关参数及装置

生物安全排风净化装置的发尘均匀性试验，需要模拟实际使用的工况，本次试验中需用到预过滤箱体、风管、生物安全排风净化装置和风机以及发尘器、粒子计数器等实验器材，其具体参数见下表：

生物安全排风净化装置的设计风量为2000m³/h，由于前风管长宽高为2100mm×400mm×400mm，可将测风速点设置在距离预过滤箱体1500mm处（前5后2），理论风速计算如下：

V=（2000/3600）/（0.4×0.4）=3.47m/s

2.2 发尘均匀性试验

由标准知，9个测试点设置在在高效过滤器上游测试端，距过滤器上游端面30cm距离内的一个断面上，由生物安全排风净化装置知，发尘管设置在距离测试断面430mm距离处，且发尘管设置在净化装置左端，左端为400mm×400mm方管，测试点所在界面为700mm×850mm（宽×高），发尘管结构需要在3.47m/s风速的情况下，使发出的气溶胶到达测试截面时，均匀性满足标准要求，难度相对较大。

现有的生物安全排风净化装置有的会在测试截面与发尘管之间设置一个均流板，但均流板会影响风速和气溶胶通过量，并不能很好的反应实际工况，我司在发尘结构上进行了多种结构的设计与测试，最终确定出满足条件的发尘结构。

（1）圆形发尘管

圆形发尘管实际发尘效果并不理想，因为管道折弯过长，所以导致后面孔发出的气溶胶浓度降低，装置外可以明显的看出，将葫芦形发尘管放入装置中进行发尘均匀性试验，其试验数据见下表（气溶胶发生器、光学扫描仪）：

由图表可以直观的得出结论（做过很多次试验，数据类似）：圆形发尘管不符合要求。

另外，在实验过程中也尝试过直管钻孔和葫芦形发尘管，试验数据均不理想，在此不再累述。

（2）耙型发尘管

耙型发尘管与进风口尺寸相近，发尘孔相对可以均布的发出气溶胶，在未接入装置前进行测试，也可以明显的看到发尘的均匀性，耙型发尘管发尘口逆风放置，耙型发尘管采用粒子计数器和光学扫描仪分别进行试验，其测试的数据可以相互印证，具体数据见下表：

由图表可以直观的得出结论（经过多次试验，数据类似）：耙型发尘管符合标准要求，并在试验中成功应用。

3 小结

发尘结构虽然在生物安全排风净化装置实际使用中，并不具备实际意义，但在生物安全排风净化装置过滤效率检测、过滤器检漏等功能试验中必不可少，现有产品为了使发尘均匀而设置的均流板有一定的弊端，耙型发尘结构很好的解决了发尘均匀性的问题，对生物安全排风净化装置其他性能的验证提供了一种很好的解决方法。

参考文献

[1]曹明波. BSL-3实验室高效排风装置改造探讨 [J]. 洁净与空调技术，2010（3）：52-55.

[2]王宪龙，生物制品有毒区排风系统的高效过滤器设置方案[J].机电信息，2017（20）：51-53.

[3]吕京，王荣，祁建城等，生物安全实验室通风系统HEPA过滤器原位消毒及检漏方案[J].暖通空调，2011，41（5）：79-83.