生物安全排風(fēng)凈化裝置發(fā)塵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王賀省 王建峰

摘 要：生物安全排風(fēng)凈化裝置滿足了生物實(shí)驗(yàn)室凈化排風(fēng)的需求，裝置需要進(jìn)行上游氣溶膠濃度均勻性驗(yàn)證，合格的標(biāo)準(zhǔn)為9個(gè)測試點(diǎn)的氣溶膠濃度測試結(jié)果算術(shù)平均值偏差小于±20%[1]，在實(shí)際試驗(yàn)中較難實(shí)現(xiàn)。我司在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種專用的發(fā)塵結(jié)構(gòu)，并與凈化裝置一起申請(qǐng)了發(fā)明專利，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，專用發(fā)塵結(jié)構(gòu)很好的解決了發(fā)塵均勻性的問題。

關(guān)鍵詞：生物安全 實(shí)驗(yàn)室 氣溶膠 均勻性驗(yàn)證 發(fā)塵結(jié)構(gòu)

1 引言

由于制藥行業(yè)和生物病毒實(shí)驗(yàn)室本身的特殊性，需要形成獨(dú)立控制的污染防護(hù)空間，此防護(hù)空間根據(jù)其生物安全級(jí)別需求設(shè)置為相對(duì)負(fù)壓或者絕對(duì)負(fù)壓環(huán)境[2]，在制藥場所和生物安全實(shí)驗(yàn)室或一些病房內(nèi)安裝生物安全排風(fēng)凈化系統(tǒng)，以保障周圍環(huán)境和實(shí)驗(yàn)人員的安全。

生物安全排風(fēng)凈化裝置具有袋進(jìn)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(yàn)證等功能，裝置配備高效過濾器（H14），可有效過濾生物實(shí)驗(yàn)室或病房內(nèi)的細(xì)菌等物質(zhì)，我司設(shè)計(jì)的一款生物安全排風(fēng)凈化裝置在2000m3/h（可根據(jù)具體需求定制）風(fēng)量下工作，根據(jù)JG/T497-2016《排風(fēng)高效過濾裝置》的規(guī)定，在高效過濾器上游測試端，距過濾上游端面30cm距離內(nèi)的一個(gè)斷面上，設(shè)置9個(gè)測試點(diǎn)（如圖1所示），9個(gè)測試點(diǎn)的氣溶膠濃度測試結(jié)果算術(shù)平均值偏差小于±20%才算合格。

2 生物安全排風(fēng)凈化裝置氣溶膠均勻性試驗(yàn)

就生物安全實(shí)驗(yàn)室而言，細(xì)菌的粒徑多在1～10μm的范圍內(nèi)[3]，病毒的粒徑范圍在0.3μm左右，本次試驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)為與病毒粒徑相似（≥0.3μm）的氣溶膠。

2.1 試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)及裝置

生物安全排風(fēng)凈化裝置的發(fā)塵均勻性試驗(yàn)，需要模擬實(shí)際使用的工況，本次試驗(yàn)中需用到預(yù)過濾箱體、風(fēng)管、生物安全排風(fēng)凈化裝置和風(fēng)機(jī)以及發(fā)塵器、粒子計(jì)數(shù)器等實(shí)驗(yàn)器材，其具體參數(shù)見下表：

生物安全排風(fēng)凈化裝置的設(shè)計(jì)風(fēng)量為2000m3/h，由于前風(fēng)管長寬高為2100mm×400mm×400mm，可將測風(fēng)速點(diǎn)設(shè)置在距離預(yù)過濾箱體1500mm處（前5后2），理論風(fēng)速計(jì)算如下：

V=（2000/3600）/（0.4×0.4）=3.47m/s

2.2 發(fā)塵均勻性試驗(yàn)

由標(biāo)準(zhǔn)知，9個(gè)測試點(diǎn)設(shè)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(nèi)的一個(gè)斷面上，由生物安全排風(fēng)凈化裝置知，發(fā)塵管設(shè)置在距離測試斷面430mm距離處，且發(fā)塵管設(shè)置在凈化裝置左端，左端為400mm×400mm方管，測試點(diǎn)所在界面為700mm×850mm（寬×高），發(fā)塵管結(jié)構(gòu)需要在3.47m/s風(fēng)速的情況下，使發(fā)出的氣溶膠到達(dá)測試截面時(shí)，均勻性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，難度相對(duì)較大。

現(xiàn)有的生物安全排風(fēng)凈化裝置有的會(huì)在測試截面與發(fā)塵管之間設(shè)置一個(gè)均流板，但均流板會(huì)影響風(fēng)速和氣溶膠通過量，并不能很好的反應(yīng)實(shí)際工況，我司在發(fā)塵結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了多種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與測試，最終確定出滿足條件的發(fā)塵結(jié)構(gòu)。

（1）圓形發(fā)塵管

圓形發(fā)塵管實(shí)際發(fā)塵效果并不理想，因?yàn)楣艿勒蹚澾^長，所以導(dǎo)致后面孔發(fā)出的氣溶膠濃度降低，裝置外可以明顯的看出，將葫蘆形發(fā)塵管放入裝置中進(jìn)行發(fā)塵均勻性試驗(yàn)，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表（氣溶膠發(fā)生器、光學(xué)掃描儀）：

由圖表可以直觀的得出結(jié)論（做過很多次試驗(yàn)，數(shù)據(jù)類似）：圓形發(fā)塵管不符合要求。

另外，在實(shí)驗(yàn)過程中也嘗試過直管鉆孔和葫蘆形發(fā)塵管，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均不理想，在此不再累述。

（2）耙型發(fā)塵管

耙型發(fā)塵管與進(jìn)風(fēng)口尺寸相近，發(fā)塵孔相對(duì)可以均布的發(fā)出氣溶膠，在未接入裝置前進(jìn)行測試，也可以明顯的看到發(fā)塵的均勻性，耙型發(fā)塵管發(fā)塵口逆風(fēng)放置，耙型發(fā)塵管采用粒子計(jì)數(shù)器和光學(xué)掃描儀分別進(jìn)行試驗(yàn)，其測試的數(shù)據(jù)可以相互印證，具體數(shù)據(jù)見下表：

由圖表可以直觀的得出結(jié)論（經(jīng)過多次試驗(yàn)，數(shù)據(jù)類似）：耙型發(fā)塵管符合標(biāo)準(zhǔn)要求，并在試驗(yàn)中成功應(yīng)用。

3 小結(jié)

發(fā)塵結(jié)構(gòu)雖然在生物安全排風(fēng)凈化裝置實(shí)際使用中，并不具備實(shí)際意義，但在生物安全排風(fēng)凈化裝置過濾效率檢測、過濾器檢漏等功能試驗(yàn)中必不可少，現(xiàn)有產(chǎn)品為了使發(fā)塵均勻而設(shè)置的均流板有一定的弊端，耙型發(fā)塵結(jié)構(gòu)很好的解決了發(fā)塵均勻性的問題，對(duì)生物安全排風(fēng)凈化裝置其他性能的驗(yàn)證提供了一種很好的解決方法。

參考文獻(xiàn)

[1]曹明波. BSL-3實(shí)驗(yàn)室高效排風(fēng)裝置改造探討 [J]. 潔凈與空調(diào)技術(shù)，2010（3）：52-55.

[2]王憲龍，生物制品有毒區(qū)排風(fēng)系統(tǒng)的高效過濾器設(shè)置方案[J].機(jī)電信息，2017（20）：51-53.

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