負壓艙在食品安全移動實驗室中的應用與設計

董志武

本文介紹了一種負壓艙在以客車為基型車改裝的食品安全移動實驗室中的應用與設計。這種食品安全移動實驗室主要以12 m客車為基礎，根據(jù)不同的實驗項目，在合理位置布置負壓艙(生化室)及緩沖區(qū)，負壓艙內(nèi)能進行微生物帶菌實驗，配備必要的現(xiàn)場照明、辦公、實驗等設施，可滿足相關部門對食品安全進行現(xiàn)場監(jiān)督的工作需求。

1 前言

隨著國家對食品安全的重視和群眾對食品安全的關切，我國逐步加大了食品安全監(jiān)督的力度，用于進行食品安全監(jiān)督與檢測的設備也在不斷地升級，帶有負壓艙的食品安全移動實驗室(車)憑借其功能性強、機動靈活等特點逐步踏入國內(nèi)食品安全檢測車市場。這種食品安全移動實驗室以大型客車為基礎，將負壓艙安裝在車內(nèi)，使車輛的功能性得到加強。

2 負壓艙在食品安全移動實驗室中的應用

食品安全移動實驗室以12 m金龍客車為改裝平臺，功能區(qū)域分為理化室、緩沖室、負壓艙(生化室)3個部分，負壓艙(生化室)布置在車輛的后部，此區(qū)域相對獨立，不受前部人員活動的干擾，且與理化室通過緩沖區(qū)分隔，防止有害細菌的散播。移動實驗室外形如圖1所示；移動實驗室布置如圖2所示。

3 負壓艙的總體設計

3.1 負壓艙簡介

負壓艙設計標準為BSL-2級生物安全實驗室，屬于移動式負壓艙(車載，以下簡稱為“負壓艙”)，長3.7 m，寬2.32 m，高2.0 m，總體積為17 m3，其中包括一個生化室和一個緩沖室。

3.2 負壓艙技術指標

見表1。

3.3 負壓艙消毒方案

3.3.1 負壓艙消毒區(qū)域

(1)實驗艙、緩沖間；

(2)實驗室排風管道、送風管道；

(3)送排風高效過濾器；

(4)實驗室技術夾層(管道層)。

3.3.2 負壓艙消毒操作要求

所有消毒操作必須2人以上；實驗艙(污染區(qū))的消毒應在負壓艙運行正常狀態(tài)下進行，人員撤除后關閉系統(tǒng)；嚴格按照消毒方案和要求逐項進行消毒處理，做到不留死角；進行熏蒸消毒后應將負壓艙門關閉，防止煙霧擴散。

3.4 負壓艙結構設計

負壓艙內(nèi)部圍護結構及吊頂均采用50 mm厚的玻鎂紙蜂窩夾芯彩鋼板(寶鋼δ=0.5 mm)，該復合板中間為紙蜂窩夾芯，紙蜂窩夾芯兩面為玻鎂板，玻鎂板上貼熱鍍鋅彩鋼板，其有效寬度為1 150 mm。子母口部位均采用特制弓形加強筋。

圍護結構與地面、吊頂夾角及圍護結構拐角處均安裝鋁合金R50圓弧角，保證內(nèi)壁光滑平整，易于清洗消毒。

(1)鎂紙蜂窩夾芯彩鋼板具有以下特點：

a.較高的力學強度。玻鎂紙蜂窩夾芯彩鋼板的夾芯由紙蜂窩夾芯、玻鎂板及鋁型材(當復合板長度≥3 000 mm時，巖棉中間增加一條鋁型材龍骨，該鋁型材選用6063T5鋁合金生產(chǎn)，抗拉強度225 MPa)構成，是一種無機復合板，是以氧化鎂、氯化鎂和水三元體系制成的性能穩(wěn)定的鎂質(zhì)膠凝材料。具有防火防水、無味無毒、不凍不腐、不裂不變、不霉不燃、隔音、保溫、高強質(zhì)輕、施工方便、使用壽命長等特點。該材料經(jīng)天津市建筑材料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢查站檢驗，抗壓強度為23.6 MPa，抗拉強度為10.6 MPa。

b.良好的防火性能。玻鎂板中占94%的氧化鎂(又名苦土)，其熔點高達2 800 ℃，沸點3 600 ℃，經(jīng)國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，其燃燒性能為A級。而石膏(CaSO4·1/2H2O)的熔點僅有1 450℃，優(yōu)質(zhì)巖棉使用的最高溫度也不高于700 ℃(根據(jù)國家標準GB 50222-95《國家內(nèi)部裝修設計防火規(guī)范》對常用建筑內(nèi)部材料燃燒性能等級劃分，巖棉裝飾板的燃燒性能被定為B1，不是非燃燒體)。

c.方便的加工性能。紙蜂窩夾芯彩鋼板可根據(jù)需要方便地進行縱向或橫向切割，能滿足門、窗、通風孔及各種電器開關孔的需要，容易通管、布線，并且不產(chǎn)生有害塵屑。不能使用產(chǎn)塵的材料。

綜上所述，紙蜂窩夾芯彩鋼板具有強度高、防火性能好、安裝方便等優(yōu)點。其主要技術參數(shù)見表2。

(2)立墻與立墻之間、立墻與吊頂、立墻與地面的拐角部位均按要求安裝鋁合金R50圓弧角，使其室內(nèi)無尖銳角，鋁合金型表面均作噴塑處理。

表1 負壓艙技術指標

表2 鎂紙蜂窩夾芯彩鋼板主要技術參數(shù)

(3)實驗室地面采用2 mm厚自流坪底層，表面鋪裝法國“潔?！? mm厚PVC卷材，縫隙焊接嚴密，保證整體美觀；同時該產(chǎn)品具有耐火、防滑、耐磨、耐腐蝕、耐酸、耐堿、耐污性能強、易清潔等優(yōu)點，能夠達到環(huán)保要求。PVC卷材地面上墻150 mm，墻體與地面實現(xiàn)無縫連接。

(4)負壓艙門采用不銹鋼密閉門，密閉門寬900 mm，高2 100 mm，帶觀察窗，不銹鋼密閉門配置蓋澤閉門器，具有良好的密閉性和牢固性。負壓艙緩沖間門安裝有電磁鎖，并能互鎖(即1樘門關閉后，另1樘才能打開)。當有緊急情況時，開啟應急按扭后人員方可撤離 。

(5)負壓艙均按設計要求安裝機械互鎖傳遞窗，箱體及內(nèi)膽均由304不銹鋼板制成。

(6)負壓艙其他部分設計均按國家相關標準執(zhí)行。

3.5 負壓艙通風與空調(diào)部分

(1)凈化送風系統(tǒng)。凈化空調(diào)系統(tǒng)采用獨立的全新風系統(tǒng)。頂部高效過濾送風，側下高效過濾排風，凈化送風經(jīng)初效、中效、高效三級過濾。

送風管道采用不銹鋼風管，管道安裝定風量閥。送風機出口安裝高效過濾器，使送入的空氣過濾效果更好。

高效過濾器為鋁合金框架，過濾效率為99.99%@0.3μm，本文所介紹的過濾器由寶源公司生產(chǎn)，過濾等級為B類。

送風路徑為：室外新鮮的空氣→G4級初效→F8中效過濾→送風機→高效過濾→負壓艙內(nèi)。

(2)手動調(diào)節(jié)閥。手動閥采用渦輪渦桿手柄，保證閥門開度穩(wěn)定，閥門材質(zhì)為不銹鋼。

(3)排風系統(tǒng)。系統(tǒng)的排風管均安裝變風量閥，能夠穩(wěn)定排風量和送風量，使得實驗室內(nèi)的壓力可以調(diào)節(jié)，更加穩(wěn)定。

排風經(jīng)過高效過濾風口后進入系統(tǒng)排風，使排風更加安全。排風口高于車頂200 mm以上。

(4)電動密閉閥。根據(jù)設計要求，實驗室排風管安裝電動密閉閥，執(zhí)行器采用瑞士進口Bolimo執(zhí)行器。

(5)變風量閥。根據(jù)設計要求，負壓艙排風采用變風量文丘里閥。

(6)凈化送、排風機組。凈化排風機組的風機為一備一用，且能互為備用，凈化送風、凈化排風系統(tǒng)排風機均采用可變頻調(diào)速風機，可自動調(diào)節(jié)、恒定風量。送風機組送風量選用1 000 m3/h，壓力為300 Pa，排風選用排風量1 500 m3/h，壓力為500 Pa。

(7)凈化風道。送風、排風管道均為不銹鋼風道。排風管道采用用25 mm厚阻燃橡塑保溫材料，同時出口處安裝消聲器。

送、排風管上分別貼有風流向指示標記和排風警示標記。

(8)實驗室按設計要求安裝70 ℃防火閥。防火閥與機組聯(lián)動，當發(fā)生火災時，防火閥關閉，機組也隨即停止運行。

(9)為了更好地控制噪聲，送風機、回風機墊有橡膠墊片，減少因風機振動產(chǎn)生的噪聲。

(10)空調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)制冷與供熱，為冷暖型暗藏式，由于熱損失大，建議選用功率為5.6/6.5 kW的機型。

3.6 控制原理

負壓艙控制系統(tǒng)原理圖見圖6。

4 總結

負壓艙與車輛相結合的設計以及應用，大大提高了食品安全移動實驗室的功能性，使其能夠進行的實驗更加豐富，為食品安全監(jiān)督工作提供一個更好的移動平臺。