基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统

本发明涉及一种基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统。

背景技术：

1、高等级生物安全设施在保障生物安全方面扮演着至关重要的角色，它们不仅是研究高致病性病原微生物的安全保障，也是应对新发突发传染病威胁的关键设施，体现了国家的生物防御能力和整体安全水平。我国在生物安全实验室的建设和标准化工作起步较晚，导致在建设初期为加快落地实施，对通风空调系统和室内环境参数的要求与国外比较显得更为严格，与此同时，高等级病原微生物实验室的功能决定了控制其生物安全风险为主要方向，研究的重点则主要集中在如何保证实验室的生物安全，避免交叉污染，而对于实验室运行过程中的节能问题，相关研究则相对较少。高等级病原微生物实验室通风空调系统通常采用全新风运行，导致实验室运行能耗的费用居高不下，同时，对于拥有高等级生物安全设施的企业而言，降低成本不仅是响应国家政策的需要，更是有效提升企业竞争力的关键措施。为有效降低运行成本，国内部分生物安全实验室采用变风量运行和热回收装置等节能技术措施，虽然这些措施在一定程度上节约了能耗，但整体效果尚不明显，亟需在保证生物安全的前提下研究和探索更为有效的节能方法，以推动实验室能源利用的高效化和可持续化。根据生物安全实验室建设领域国内外的标准及指南要求对比分析可知，国外高等级生物安全实验室在通风空调系统中采用循环风是被允许的，仅强调要求回风必须经过hepa过滤，且只能返回到原区域，以确保不产生交叉污，我国则明确要求使用全新风，不得采用循环风，该要求则更符合当时国情，但随着我国生物安全实验室防护技术的不断进步与发展，有必要进一步探讨和研究实验室采用循环风的可能性，以有效推进新时代背景下的节能降碳政策。

技术实现思路

1、本发明是一种基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统，打破传统的全新风空调系统及控制模式，基于生物风险评估基础上，实现循环风空调系统安全运行工况，为推进国家双碳战略目标的实现提供了最佳实践方案，高等级病原微生物实验室基于风险评估，自主切换循环风与全新风工况，自动调节室内空气质量的通风控制系统及控制模式，实现高等级病原微生物实验室通风空调系统的节能降碳运行，通风空调系统循环风与全新风系统的自主切换，且保证通风大系统消毒工况的不变，确保生物安全风险在可接受范围，室内空气质量自动控制确保满足要求。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统，其特征在于：送风管道上设置送风空气处理机组，排风管道上设置排风机组，所述送风管道通过消毒旁通风管道与所述排风管道连通，所述消毒旁通风管道与回风通风管道的一端连通，所述回风通风管道的另一端与所述送风管道的入口端连通，所述送风管道的入口端还设置新风旁通风管道；

4、工作间内分别设置送风密闭阀及排风密闭阀，所述送风密闭阀通过所述送风管道与所述送风空气处理机组连通，所述送风密闭阀控制进入所述工作间的风量，所述排风密闭阀通过所述排风管道与所述排风机组连通，所述排风密闭阀控制排出所述工作间的风量；

5、所述送风空气处理机组的入口端分别设置第六密闭阀及第一调节阀，供控制进入所述送风空气处理机组的风量，所述送风空气处理机组的出口端分别设置第一密闭阀及第四调节阀，供控制所述送风空气处理机组送出的风量，所述排风管道的出口端分别设置第三密闭阀及第三调节阀，供控制所述排风机组排出的风量，所述消毒旁通风管道上设置第二密闭阀，供控制管道的开闭，所述回风通风管道上分别设置第四密闭阀及第二调节阀，供调整回风的比例，所述新风旁通风管道上设置第五密闭阀及手动调节阀，供控制管道的开闭。

6、所述的基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统，其中：所述送风密闭阀的入口端设置送风变风量阀，供控制进入所述工作间的风量，所述排风密闭阀的出口端设置排风变风量阀，供控制排出所述工作间的风量。

7、所述的基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统，其中：所述工作间包括更衣室、强制淋浴间、缓冲间及隔离走道，所述隔离走道内设置二氧化碳浓度探测器及在线尘埃粒子计数器。

8、所述的基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统，其特征在于：所述第一密闭阀、所述第二密闭阀、所述第三密闭阀、所述第四密闭阀、所述第五密闭阀及所述第六密闭阀分别与控制系统信号连接，所述控制系统分别控制启闭；

9、所述第一调节阀、所述第二调节阀、所述第三调节阀及所述第四调节阀分别与所述控制系统信号连接，所述控制系统分别控制开合度；

10、所述控制系统通过接收的所述二氧化碳浓度探测器及所述在线尘埃粒子计数器的监测信号，进而控制所述第一调节阀、所述第二调节阀及所述第三调节阀的开合度，供自动调节室内空气质量；

11、所述控制系统还分别与所述送风空气处理机组及所述排风机组信号连接，供控制送风及排风。

12、一种基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统的控制模式，其特征在于：

13、控制模式为全新风模式时，启动送风空气处理机组及排风机组，开启第一密闭阀、第三密闭阀及第六密闭阀，关闭第二密闭阀、第四密闭阀及第五密闭阀，第一调节阀、第三调节阀及第四调节阀分别调整为100％的开启状态，第二调节阀调整为0％的关闭状态，工作间内的空气始终保持全新风；

14、控制模式为循环风模式时，启动所述送风空气处理机组及所述排风机组，开启所述第一密闭阀、所述第三密闭阀、所述第四密闭阀及所述第五密闭阀，关闭所述第二密闭阀及所述第六密闭阀，所述第一调节阀调整为20％的开启状态，所述第二调节阀调整为80％的开启状态，所述第三调节阀调整为20％的开启状态，所述第四调节阀调整为100％的开启状态，所述工作间内的空气按照新风20％、回风80％的状态进行循环；

15、实验室以循环风模式节能降碳正常运行，自控基于风险评估，判断实验室出现生物安全隐患或风险时，自主切换至全新风运行模式，切换过程中所述工作间可保证负压状态，满足相关要求；

16、控制模式为消毒模式时，分为循环、静置、置换三个阶段；

17、处于循环阶段时，关闭所述送风空气处理机组，启动所述排风机组，所述排风机组运行频率设置为40hz，其参数设置为循环时间300分钟，开启所述第二密闭阀，关闭所述第一密闭阀、所述第三密闭阀、所述第四密闭阀、所述第五密闭阀及所述第六密闭阀，所述第一调节阀、所述第二调节阀、所述第三调节阀及所述第四调节阀调整为0％的关闭状态，所述工作间内的消毒气体进行循环；

18、处于静置阶段时，关闭所述送风空气处理机组，启动所述排风机组，所述排风机组运行频率设置为40hz，其参数设置为静置时间120分钟，开启所述第二密闭阀，关闭所述第一密闭阀、所述第三密闭阀、所述第四密闭阀、所述第五密闭阀及所述第六密闭阀，所述第一调节阀、所述第二调节阀、所述第三调节阀及所述第四调节阀调整为0％的关闭状态，所述工作间内的消毒气体进行静置；

19、处于置换阶段时，关闭所述送风空气处理机组，启动所述排风机组，所述排风机组运行频率设置为40hz，其参数设置为置换时间240分钟，开启所述第一密闭阀、所述第三密闭阀、所述第四密闭阀及所述第五密闭阀，关闭所述第二密闭阀及所述第六密闭阀，所述第一调节阀、所述第三调节阀及所述第四调节阀调整为100％的开启状态，所述第二调节阀调整为0％的关闭状态，通过所述排风机组将所述工作间内的消毒气体排出，并使所述工作间内置换新风。

20、本发明的有益效果：实现基于风险评估的高等级病原微生物实验室循环风空调系统的节能降碳运行，通风空调系统循环风与全新风系统的自主切换，且保证通风大系统消毒工况的不变，确保生物安全风险在可接受范围，室内空气质量自动控制确保满足要求。