生物實驗室的暖通空調(diào)系統(tǒng)就非常重要，因為一旦暖通空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕則導致生物實驗室內(nèi)部的功能無法實現(xiàn)，重則很容易出現(xiàn)污染外泄，甚至導致工作人員及其周邊居民的安全事故。確保生物實驗室暖通空調(diào)系統(tǒng)的良好運轉(zhuǎn)，是實驗室建設者一個非常重要的目標。

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　　生物實驗室的暖通空調(diào)系統(tǒng)故障分析

　　對于生物實驗室的暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，隨著使用時間的持續(xù)增加，產(chǎn)生故障是正常的現(xiàn)象。通常來說，這種故障可以分為送風系統(tǒng)的故障，和各類風量及壓力傳感器的故障，以及排風系統(tǒng)的故障。

　　1.1 送風系統(tǒng)故障

　　在整個暖通空調(diào)系統(tǒng)當中，送風系統(tǒng)擔任著非常非常重要的作用。因為送風系統(tǒng)，能夠有力保證排風系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，一旦實驗室發(fā)生任何的故障，需要實驗室的人員進行撤離，在此撤離期間，送風系統(tǒng)可以為整個生物實驗室提供良好的負壓。這樣不僅能夠給工作人員撤離提供良好的處理環(huán)境，還能保證生物實驗室內(nèi)部的環(huán)境相對穩(wěn)定。但是如果送風系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則很容易導致，工作人員在撤離期間發(fā)生安全事故。

　　1.2 傳感器故障

　　傳感器在生物實驗室暖通空調(diào)系統(tǒng)當中主要承擔的是傳遞信號的職責，一旦傳感器失靈，則會導致傳遞的信號出現(xiàn)錯誤。這樣系統(tǒng)在運行的過程當中，就會與系統(tǒng)本身預設的程序所相背離。因此在設計的過程當中，建設者和設計者必須對傳感器的性能和穩(wěn)定性進行可靠的檢測，然后投入使用。但實際上傳感器的響應特性是很容易被忽略的，這種響應特性一旦被忽略，直接會導致其調(diào)試結(jié)果的設計值出現(xiàn)問題，信號傳輸出現(xiàn)錯誤，就會導致更加嚴重的事故。

　　1.3 排風系統(tǒng)故障

　　在整個系統(tǒng)當中，排風機出現(xiàn)故障是非常嚴重的，這是因為生物安全實驗室的通風系統(tǒng)，必須通過排風機來進行變頻排風。這是因為生物實驗室常常進行的都是高生物危害性實驗，即便是在白天進行工作，也不允許出現(xiàn)任何呈現(xiàn)正壓的情況。因此暖通及暖通自控控制系統(tǒng)的設計要求非常高。具體到細節(jié)包括排風機或者排風機變頻故障發(fā)生之時，系統(tǒng)需要能夠自動切換至備用的排風機及其變頻器。這樣才能保證整個實驗室的房間內(nèi)負壓情況良好。但實際上一旦排風機出現(xiàn)問題則會導致排風機停機，而這種停機將會導致整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

　　02

　　生物實驗室的設計原則

　　為了對生物實驗室的設計原則進行論述，本文以p3級生物實驗安全實驗室為例，對其設計原則進行逐一分析與闡述。文章中所引用的示例工程為PLC控制系統(tǒng)，該實驗室的房間排風和生物安全柜是同一個排風系統(tǒng)。通過對該實驗室的分析，得出以下結(jié)論。首先生物實驗室在設計的過程中，要對排風系統(tǒng)的停機故障瞬間進行分析，這樣才能做好記錄，不斷優(yōu)化排風系統(tǒng)。除此之外，實驗室在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設計上，要避免出現(xiàn)增壓的設計思路，同時進行相應的技術措施預備。

　　2.1 排風系統(tǒng)故障瞬間分析與研究

　　本實驗室的暖通自控系統(tǒng)設置分別具有以下特點。首先，排風系統(tǒng)在發(fā)生停機故障的過程中，其重要的表現(xiàn)就是，房間并沒有出現(xiàn)任何避免鎮(zhèn)壓的措施和策略。其次，排風系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障信號時，系統(tǒng)并沒有發(fā)出故障信號。例如流量開關并沒有發(fā)出on或者off的信號，因此系統(tǒng)并不能對停機故障作出反應。

　　對于上述假設，需要對生物實驗室的排風系統(tǒng)故障，進行一定的記錄。例如，本身是在排風系統(tǒng)發(fā)生停機故障之后的5s內(nèi)，房間出現(xiàn)正壓情況。而此時控制中心并沒有感知到排風系統(tǒng)出現(xiàn)故障，真正對排風系統(tǒng)，出現(xiàn)反應則是在12s。雖然不同的工程會有不同的差異，但是，本組實驗數(shù)據(jù)，可以對排風系統(tǒng)故障情況作出一定的反饋。那就是房間出現(xiàn)正壓的時間非常短，大概在5s左右。對其主要原因進行分析，這是因為生物安全實驗室中，排風量的差值本來就不大，通常每個小時只有一二百cm3。一旦排風系統(tǒng)出現(xiàn)停機故障，排風量當然能夠在極短的時間出現(xiàn)非常多的減少。因此雖然5s是一個實驗數(shù)據(jù)，不同的實驗室也會產(chǎn)生差異，但是卻從本質(zhì)上表明排風系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，實驗室出現(xiàn)正壓的時間非常短。當然雖然排風系統(tǒng)，在10s之后，會呈現(xiàn)出一定的對策，但是卻無法消除致命的安全運行問題。而在這一過程當中，控制中心對系統(tǒng)故障的感知時間并不靈敏。對這個原因進行分析主要是因為風機從停機到風量下降，需要經(jīng)歷的時間過長，大多是在10s左右。這是所有風機所面臨的問題，因此，會極大的影響控制中心對系統(tǒng)故障的感知周期。

　　2.2 避免出現(xiàn)正壓的設計思路

　　根據(jù)上述對排風系統(tǒng)停機故障瞬間分析的內(nèi)容可以得出，避免實驗室內(nèi)部出現(xiàn)正壓是非常必要的。通常為了實現(xiàn)避免正壓的這種設計思路，必須采取一定的步驟。如控制中心必須能夠快速對排風系統(tǒng)出現(xiàn)停機故障進行感知，這樣才能做出及時的回應。除此之外控制中心在感知到排風系統(tǒng)故障之后，必須能夠快速的進行措施補救，以避免房間出現(xiàn)正壓。鑒于以上的實驗數(shù)據(jù)，這兩個步驟必須在5s之內(nèi)完成。

　　2.2.1 風量傳感器優(yōu)化

　　風量傳感器的優(yōu)化可以加強排風系統(tǒng)的敏銳度，因此可以在排風總管上進行反應速度較快的風量傳感器的安裝與設置。這樣風量傳感器可以專門應用于對排風系統(tǒng)故障的分析。在進行設置的過程當中，可以將排風系統(tǒng)停機故障的排風量，設定在一個比較高的水平之上，這樣可以使控制中心不至于誤判，又能在控制中心感受到之后，及時作出反應。之所以將風量傳感器設置在排風總管上，是因為排風總管上的另一個傳感器的響應速度相對較差。該傳感器實際的作用，是為了保證房間的壓力穩(wěn)定。因此在風量傳感器的設計上，必須考慮到不同的作用和效果。

　　2.2.2 電動蝶閥的設計

　　電動蝶閥的設計是為了實現(xiàn)完全關斷的功能。該電動蝶閥的響應速度在2s以內(nèi)，這樣做才能夠保證控制系統(tǒng)在感知到排風系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后的2s之內(nèi)，就能迅速對系統(tǒng)的送風進行切斷。以此來保證房間不會出現(xiàn)正壓。當然，其他的措施也可以對送風量進行良好的減少。例如，定風量閥可以保證房間處于負壓的狀態(tài)。同時送風機變頻控制的速度也可以不斷得到加大，在故障發(fā)生的同時，能夠在瞬間就對送風機進行關斷。不過需要注意的是，這些方法都必須建立在電動蝶閥的基礎之上，這樣才能滿足快速響應的要求。當然，對于許多生物實驗室而言，排風系統(tǒng)上采用變風量閥是比較基礎的配置。但是定風量閥也是不可缺少的，因為定風量閥可以促進系統(tǒng)固定送風，而變風量閥則是減少送風量。兩者起到的作用完全不同，但是卻又不可缺少。在對實驗室的暖通空調(diào)系統(tǒng)進行調(diào)試的過程當中，其測試結(jié)果表明僅僅依靠這些其他手段，是無法保證實驗室在出現(xiàn)排放系統(tǒng)停機故障之時，房間不會出現(xiàn)正壓情況。因此，電動蝶閥的設置和風量傳感器的優(yōu)化是非常必要的。