生物安全排風凈化裝置發塵結構設計

王賀省 王建峰

摘 要：生物安全排風凈化裝置滿足了生物實驗室凈化排風的需求，裝置需要進行上游氣溶膠濃度均勻性驗證，合格的標準為9個測試點的氣溶膠濃度測試結果算術平均值偏差小于±20%[1]，在實際試驗中較難實現。我司在多次試驗的基礎上，設計出一種專用的發塵結構，并與凈化裝置一起申請了發明專利，實驗結果顯示，專用發塵結構很好的解決了發塵均勻性的問題。

關鍵詞：生物安全 實驗室 氣溶膠 均勻性驗證 發塵結構

1 引言

由于制藥行業和生物病毒實驗室本身的特殊性，需要形成獨立控制的污染防護空間，此防護空間根據其生物安全級別需求設置為相對負壓或者絕對負壓環境[2]，在制藥場所和生物安全實驗室或一些病房內安裝生物安全排風凈化系統，以保障周圍環境和實驗人員的安全。

生物安全排風凈化裝置具有袋進袋出、過濾、過濾效率檢測、過濾器檢漏、原位消毒以及消毒反饋驗證等功能，裝置配備高效過濾器（H14），可有效過濾生物實驗室或病房內的細菌等物質，我司設計的一款生物安全排風凈化裝置在2000m3/h（可根據具體需求定制）風量下工作，根據JG/T497-2016《排風高效過濾裝置》的規定，在高效過濾器上游測試端，距過濾上游端面30cm距離內的一個斷面上，設置9個測試點（如圖1所示），9個測試點的氣溶膠濃度測試結果算術平均值偏差小于±20%才算合格。

2 生物安全排風凈化裝置氣溶膠均勻性試驗

就生物安全實驗室而言，細菌的粒徑多在1～10μm的范圍內[3]，病毒的粒徑范圍在0.3μm左右，本次試驗中記錄的數據為與病毒粒徑相似（≥0.3μm）的氣溶膠。

2.1 試驗相關參數及裝置

生物安全排風凈化裝置的發塵均勻性試驗，需要模擬實際使用的工況，本次試驗中需用到預過濾箱體、風管、生物安全排風凈化裝置和風機以及發塵器、粒子計數器等實驗器材，其具體參數見下表：

生物安全排風凈化裝置的設計風量為2000m3/h，由于前風管長寬高為2100mm×400mm×400mm，可將測風速點設置在距離預過濾箱體1500mm處（前5后2），理論風速計算如下：

V=（2000/3600）/（0.4×0.4）=3.47m/s

2.2 發塵均勻性試驗

由標準知，9個測試點設置在在高效過濾器上游測試端，距過濾器上游端面30cm距離內的一個斷面上，由生物安全排風凈化裝置知，發塵管設置在距離測試斷面430mm距離處，且發塵管設置在凈化裝置左端，左端為400mm×400mm方管，測試點所在界面為700mm×850mm（寬×高），發塵管結構需要在3.47m/s風速的情況下，使發出的氣溶膠到達測試截面時，均勻性滿足標準要求，難度相對較大。

現有的生物安全排風凈化裝置有的會在測試截面與發塵管之間設置一個均流板，但均流板會影響風速和氣溶膠通過量，并不能很好的反應實際工況，我司在發塵結構上進行了多種結構的設計與測試，最終確定出滿足條件的發塵結構。

（1）圓形發塵管

圓形發塵管實際發塵效果并不理想，因為管道折彎過長，所以導致后面孔發出的氣溶膠濃度降低，裝置外可以明顯的看出，將葫蘆形發塵管放入裝置中進行發塵均勻性試驗，其試驗數據見下表（氣溶膠發生器、光學掃描儀）：

由圖表可以直觀的得出結論（做過很多次試驗，數據類似）：圓形發塵管不符合要求。

另外，在實驗過程中也嘗試過直管鉆孔和葫蘆形發塵管，試驗數據均不理想，在此不再累述。

（2）耙型發塵管

耙型發塵管與進風口尺寸相近，發塵孔相對可以均布的發出氣溶膠，在未接入裝置前進行測試，也可以明顯的看到發塵的均勻性，耙型發塵管發塵口逆風放置，耙型發塵管采用粒子計數器和光學掃描儀分別進行試驗，其測試的數據可以相互印證，具體數據見下表：

由圖表可以直觀的得出結論（經過多次試驗，數據類似）：耙型發塵管符合標準要求，并在試驗中成功應用。

3 小結

發塵結構雖然在生物安全排風凈化裝置實際使用中，并不具備實際意義，但在生物安全排風凈化裝置過濾效率檢測、過濾器檢漏等功能試驗中必不可少，現有產品為了使發塵均勻而設置的均流板有一定的弊端，耙型發塵結構很好的解決了發塵均勻性的問題，對生物安全排風凈化裝置其他性能的驗證提供了一種很好的解決方法。

參考文獻

[1]曹明波. BSL-3實驗室高效排風裝置改造探討 [J]. 潔凈與空調技術，2010（3）：52-55.

[2]王憲龍，生物制品有毒區排風系統的高效過濾器設置方案[J].機電信息，2017（20）：51-53.

[3]呂京，王榮，祁建城等，生物安全實驗室通風系統HEPA過濾器原位消毒及檢漏方案[J].暖通空調，2011，41（5）：79-83.