生物實(shí)驗(yàn)室的暖通空調(diào)系統(tǒng)就非常重要，因?yàn)橐坏┡照{(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕則導(dǎo)致生物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，重則很容易出現(xiàn)污染外泄，甚至導(dǎo)致工作人員及其周邊居民的安全事故。確保生物實(shí)驗(yàn)室暖通空調(diào)系統(tǒng)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)者一個(gè)非常重要的目標(biāo)。

　　01

　　生物實(shí)驗(yàn)室的暖通空調(diào)系統(tǒng)故障分析

　　對(duì)于生物實(shí)驗(yàn)室的暖通空調(diào)系統(tǒng)而言，隨著使用時(shí)間的持續(xù)增加，產(chǎn)生故障是正常的現(xiàn)象。通常來(lái)說(shuō)，這種故障可以分為送風(fēng)系統(tǒng)的故障，和各類風(fēng)量及壓力傳感器的故障，以及排風(fēng)系統(tǒng)的故障。

　　1.1 送風(fēng)系統(tǒng)故障

　　在整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中，送風(fēng)系統(tǒng)擔(dān)任著非常非常重要的作用。因?yàn)樗惋L(fēng)系統(tǒng)，能夠有力保證排風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一旦實(shí)驗(yàn)室發(fā)生任何的故障，需要實(shí)驗(yàn)室的人員進(jìn)行撤離，在此撤離期間，送風(fēng)系統(tǒng)可以為整個(gè)生物實(shí)驗(yàn)室提供良好的負(fù)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。但是如果送風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則很容易導(dǎo)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(shí)驗(yàn)室暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中主要承擔(dān)的是傳遞信號(hào)的職責(zé)，一旦傳感器失靈，則會(huì)導(dǎo)致傳遞的信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這樣系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，就會(huì)與系統(tǒng)本身預(yù)設(shè)的程序所相背離。因此在設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，建設(shè)者和設(shè)計(jì)者必須對(duì)傳感器的性能和穩(wěn)定性進(jìn)行可靠的檢測(cè)，然后投入使用。但實(shí)際上傳感器的響應(yīng)特性是很容易被忽略的，這種響應(yīng)特性一旦被忽略，直接會(huì)導(dǎo)致其調(diào)試結(jié)果的設(shè)計(jì)值出現(xiàn)問(wèn)題，信號(hào)傳輸出現(xiàn)錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致更加嚴(yán)重的事故。

　　1.3 排風(fēng)系統(tǒng)故障

　　在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，排風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障是非常嚴(yán)重的，這是因?yàn)樯锇踩珜?shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)，必須通過(guò)排風(fēng)機(jī)來(lái)進(jìn)行變頻排風(fēng)。這是因?yàn)樯飳?shí)驗(yàn)室常常進(jìn)行的都是高生物危害性實(shí)驗(yàn)，即便是在白天進(jìn)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(shè)計(jì)要求非常高。具體到細(xì)節(jié)包括排風(fēng)機(jī)或者排風(fēng)機(jī)變頻故障發(fā)生之時(shí)，系統(tǒng)需要能夠自動(dòng)切換至備用的排風(fēng)機(jī)及其變頻器。這樣才能保證整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的房間內(nèi)負(fù)壓情況良好。但實(shí)際上一旦排風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題則會(huì)導(dǎo)致排風(fēng)機(jī)停機(jī)，而這種停機(jī)將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

　　02

　　生物實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)原則

　　為了對(duì)生物實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行論述，本文以p3級(jí)生物實(shí)驗(yàn)安全實(shí)驗(yàn)室為例，對(duì)其設(shè)計(jì)原則進(jìn)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(shí)驗(yàn)室的房間排風(fēng)和生物安全柜是同一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)室的分析，得出以下結(jié)論。首先生物實(shí)驗(yàn)室在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)的停機(jī)故障瞬間進(jìn)行分析，這樣才能做好記錄，不斷優(yōu)化排風(fēng)系統(tǒng)。除此之外，實(shí)驗(yàn)室在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，要避免出現(xiàn)增壓的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)措施預(yù)備。

　　2.1 排風(fēng)系統(tǒng)故障瞬間分析與研究

　　本實(shí)驗(yàn)室的暖通自控系統(tǒng)設(shè)置分別具有以下特點(diǎn)。首先，排風(fēng)系統(tǒng)在發(fā)生停機(jī)故障的過(guò)程中，其重要的表現(xiàn)就是，房間并沒(méi)有出現(xiàn)任何避免鎮(zhèn)壓的措施和策略。其次，排風(fēng)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)并沒(méi)有發(fā)出故障信號(hào)。例如流量開(kāi)關(guān)并沒(méi)有發(fā)出on或者off的信號(hào)，因此系統(tǒng)并不能對(duì)停機(jī)故障作出反應(yīng)。

　　對(duì)于上述假設(shè)，需要對(duì)生物實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)系統(tǒng)故障，進(jìn)行一定的記錄。例如，本身是在排風(fēng)系統(tǒng)發(fā)生停機(jī)故障之后的5s內(nèi)，房間出現(xiàn)正壓情況。而此時(shí)控制中心并沒(méi)有感知到排風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，真正對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)，出現(xiàn)反應(yīng)則是在12s。雖然不同的工程會(huì)有不同的差異，但是，本組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以對(duì)排風(fēng)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(shí)間非常短，大概在5s左右。對(duì)其主要原因進(jìn)行分析，這是因?yàn)樯锇踩珜?shí)驗(yàn)室中，排風(fēng)量的差值本來(lái)就不大，通常每個(gè)小時(shí)只有一二百cm3。一旦排風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)停機(jī)故障，排風(fēng)量當(dāng)然能夠在極短的時(shí)間出現(xiàn)非常多的減少。因此雖然5s是一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不同的實(shí)驗(yàn)室也會(huì)產(chǎn)生差異，但是卻從本質(zhì)上表明排風(fēng)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)正壓的時(shí)間非常短。當(dāng)然雖然排風(fēng)系統(tǒng)，在10s之后，會(huì)呈現(xiàn)出一定的對(duì)策，但是卻無(wú)法消除致命的安全運(yùn)行問(wèn)題。而在這一過(guò)程當(dāng)中，控制中心對(duì)系統(tǒng)故障的感知時(shí)間并不靈敏。對(duì)這個(gè)原因進(jìn)行分析主要是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)從停機(jī)到風(fēng)量下降，需要經(jīng)歷的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，大多是在10s左右。這是所有風(fēng)機(jī)所面臨的問(wèn)題，因此，會(huì)極大的影響控制中心對(duì)系統(tǒng)故障的感知周期。

　　2.2 避免出現(xiàn)正壓的設(shè)計(jì)思路

　　根據(jù)上述對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)停機(jī)故障瞬間分析的內(nèi)容可以得出，避免實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部出現(xiàn)正壓是非常必要的。通常為了實(shí)現(xiàn)避免正壓的這種設(shè)計(jì)思路，必須采取一定的步驟。如控制中心必須能夠快速對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)停機(jī)故障進(jìn)行感知，這樣才能做出及時(shí)的回應(yīng)。除此之外控制中心在感知到排風(fēng)系統(tǒng)故障之后，必須能夠快速的進(jìn)行措施補(bǔ)救，以避免房間出現(xiàn)正壓。鑒于以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，這兩個(gè)步驟必須在5s之內(nèi)完成。

　　2.2.1 風(fēng)量傳感器優(yōu)化

　　風(fēng)量傳感器的優(yōu)化可以加強(qiáng)排風(fēng)系統(tǒng)的敏銳度，因此可以在排風(fēng)總管上進(jìn)行反應(yīng)速度較快的風(fēng)量傳感器的安裝與設(shè)置。這樣風(fēng)量傳感器可以專門(mén)應(yīng)用于對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)故障的分析。在進(jìn)行設(shè)置的過(guò)程當(dāng)中，可以將排風(fēng)系統(tǒng)停機(jī)故障的排風(fēng)量，設(shè)定在一個(gè)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(shí)作出反應(yīng)。之所以將風(fēng)量傳感器設(shè)置在排風(fēng)總管上，是因?yàn)榕棚L(fēng)總管上的另一個(gè)傳感器的響應(yīng)速度相對(duì)較差。該傳感器實(shí)際的作用，是為了保證房間的壓力穩(wěn)定。因此在風(fēng)量傳感器的設(shè)計(jì)上，必須考慮到不同的作用和效果。

　　2.2.2 電動(dòng)蝶閥的設(shè)計(jì)

　　電動(dòng)蝶閥的設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)完全關(guān)斷的功能。該電動(dòng)蝶閥的響應(yīng)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(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后的2s之內(nèi)，就能迅速對(duì)系統(tǒng)的送風(fēng)進(jìn)行切斷。以此來(lái)保證房間不會(huì)出現(xiàn)正壓。當(dāng)然，其他的措施也可以對(duì)送風(fēng)量進(jìn)行良好的減少。例如，定風(fēng)量閥可以保證房間處于負(fù)壓的狀態(tài)。同時(shí)送風(fēng)機(jī)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(shí)，能夠在瞬間就對(duì)送風(fēng)機(jī)進(jìn)行關(guān)斷。不過(guò)需要注意的是，這些方法都必須建立在電動(dòng)蝶閥的基礎(chǔ)之上，這樣才能滿足快速響應(yīng)的要求。當(dāng)然，對(duì)于許多生物實(shí)驗(yàn)室而言，排風(fēng)系統(tǒng)上采用變風(fēng)量閥是比較基礎(chǔ)的配置。但是定風(fēng)量閥也是不可缺少的，因?yàn)槎L(fēng)量閥可以促進(jìn)系統(tǒng)固定送風(fēng)，而變風(fēng)量閥則是減少送風(fēng)量。兩者起到的作用完全不同，但是卻又不可缺少。在對(duì)實(shí)驗(yàn)室的暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程當(dāng)中，其測(cè)試結(jié)果表明僅僅依靠這些其他手段，是無(wú)法保證實(shí)驗(yàn)室在出現(xiàn)排放系統(tǒng)停機(jī)故障之時(shí)，房間不會(huì)出現(xiàn)正壓情況。因此，電動(dòng)蝶閥的設(shè)置和風(fēng)量傳感器的優(yōu)化是非常必要的。