SICOLAB生物安全四级实验室的设计方案
为防控新发突发传染病疫情、防范生物恐怖袭击、防御生物武器攻击，保障社会安定、公众健康，生物安全四级实验室它必然存在。
一、SICOLAB生物安全四级实验室的设计
生物安全四级实验室的围护结构主要分为2种：
一种为钢筋混凝土浇筑结构，另一种为不锈钢整体焊接结构。
实验室围护结构及建造工艺的选择通常需要考虑：
1）从事的实验活动；
2）结构承压能力；
3）侧壁与地面密封问题；
4）建造周期与检修维护便利性等。
GB19489-2008《生物安全通用要求》和GB50346-2011《生物安全实验室建筑技术规范》要求并有效运行的不锈钢焊接的生物安全四级实验室，整体不锈钢焊接具有耐压程度高、牢固度强、密封性好、造价低、工艺相对简单等优点。
此次SICOLAB承接的生物安全四级实验室主体采用钢结构形式，共3层，总建筑面积560m2。
1层为实验室辅助用房，包括成品室、配电室、教学室、更衣室、生命支持系统室和污水处理室；
2层为实验室层，分为教学区和实验室区，实验区拥有一间完整的生物安全四级实验室，包括防护走廊、内防护服更换间、淋浴间、外防护服更换间、化学淋浴间和核心工作间；
3层为袋进袋出高效过滤单元和化学淋浴间配液系统。教学区可通过核心工作间和化学淋浴间的可视窗和视频进行实际操作观摩示范教学。
为保证实验室围护结构的气密性，采用机械臂自动焊接的不锈钢板（304L）满焊工艺建造实验室气密性围护结构，并采用国产管线穿墙密封装置、机械压紧式气密门、气密传递窗等气密防护设备，确保实验室核心工作间围护结构的气密性达到GB19489-2008《实验室生物安全通用要求》规定的压力衰减指标要求。
实验室核心工作间内壁采用3mm厚的不锈钢整体焊接制作，可耐酸、碱溶液腐蚀。实验室壁板内部安装由不锈钢方管制作的骨架，以满足围护结构抗压强度和壁板的平整度。为了满足实验室内壁易清洁的要求，实验室内部边角均设计为圆弧角，为此不锈钢壁板上下两端作圆弧处理，同时可充分释放不锈钢壁板内应力，减小后续壁板加工的变形量。
实验室使用的关键（bag-in/bag-outfilterhousing，BIBO）防护设备有袋进袋出高效空气过滤单元、活毒废水处理系统、生物安全型双扉高压灭菌器、充气式气密门、机械压紧式气密门、化学淋浴系统、生命支持系统、气密性传递窗、全自动气密性渡槽、穿墙密封设备。
二、袋进袋出高效空气过滤单元
袋进袋出高效空气过滤单元由气溶胶发生段、混匀段、上游气溶胶采样段、高效空气过滤器（HEPA）压紧段、扫描检测段等部分组成。
1）高效单元中的均流板的作用是检测HEPA时使气溶胶均匀分布在HEPA的迎风面上，保证HEPA每个上游采集点的气溶胶数量不超过平均值的20%，而在检测完毕之后，可将均流板放置成水平状态，减小高效单元正常使用时的阻力而达到节能的目的。
2）高效单元选用的是圆形线性扫描机构，扫描检漏系统采用线性扫描机理，扫描器从过滤器一端到另一端一次性检测完成，大大缩短检测时间，整个扫描过程采用触摸屏程序控制，简单、方便、快捷，是一种比较可靠的检漏方式。
3）高效单元设有消毒验证口，消毒验证口的内端与装置箱体内部相通，中部设置密闭隔离阀，外端设置密封盖，将可验证消毒效果的生物指示剂放置在箱体内。
性能指标：
1）箱体气密性。下每分钟泄漏率为0.006％，远高于国家标准GB19489-2008中在1000Pa下每分钟泄漏率不超过0.1%的气密性要求。
2）箱体抗压力≥2500Pa。
3）过滤效率≥99.97%（0.3μｍ过滤精度）。
4）过滤器检漏方式。可进行原位自动扫描检漏。
5）上游气溶胶均匀性。9个均布测点测试气溶胶浓度与平均值的偏差满足标准GB50346-2011的不大于20%的要求。
6）处理风量为300-14400m3/h（根据不同型号确定）。
7）阻力监测方式。机械式压差表或变送式压差传感器实时监测。
8）过滤器消毒方式。可进行原位循环消毒，并可进行消毒效果验证。
9）过滤器更换方式。对箱体内部进行原位气体熏蒸消毒后，采用简便、安全的袋进袋出更换方式。
10）抗腐蚀性。采用优质304不锈钢制作，耐消毒剂、清洁剂及酸、碱等化学试剂腐蚀。
三、活毒废水处理系统
该系统具有优良的主体设计结构、密封结构，由先进的全自动化焊接加工工艺制造而成，能对实验室运行过程中排出的高危废液及废水进行无害化处理。设备配备双级高效过滤器，并具有高效过滤器滤芯堵塞、泄漏的检测及报警功能，可完成在线灭
菌等专业的流程控制。
主要组成部件：灭菌罐、混水器、管道泵、呼吸器。
主要功能：生物废水灭活功能、自动清洗功能、
报警功能、记录及打印功能。
工作原理和工作流程：废水进入灭活罐加热升温进入灭活状态→维持灭活温度→卸除压力→通过压缩空气控制出料→废水灭活后经冷热混水器降温至≤50℃排放。
废气处理（罐内废气）方式：双重高效呼吸器过滤排放。生物废水为序批式处理，2个灭活罐交替使用。
四、生物安全型双扉高压灭菌器
生物安全型双扉高压灭菌器主体有一个集成的生物密封装置，内室采用防腐蚀性能优良的316L不锈钢板经等离子焊接专机焊接而成，内表面经过自动抛光机机械抛光处理，表面光洁，粗糙度≤0.8μｍ，经过电化学抛光处理，表面形成钝化膜，光亮滑洁、抗腐蚀、经久耐用；夹套使用304不锈钢板。灭菌器底部采用特殊结构，中部低于两侧，有利于冷凝水的收集处理、排放彻底、不易外溢，是针对生物安全实验室特殊设计的主体结构。管路系统由控制阀门、冷凝器、蒸汽发生器、真空泵、高压泵及卫生级管道等组成；控制阀门选用角座式气动阀和先导电磁阀，气动阀无故障动作可达400万次。与内室直接接触的管路采用316L不锈钢。灭菌器完全实现灭菌过程中对灭菌物品的屏蔽，灭菌过程中产生的废汽、废水通过高温蒸汽进行有效的灭活和灭菌，完全达到生物安全四级实验室对危害程度不同区域产生的各种废弃物品原地高压蒸汽灭菌的要求，消除污染物品对人和环境的安全威胁。
适用范围
适用于生物安全四级实验室各种物品的灭菌，例如：工器具、玻璃制品、过滤器、开口或闭口液体容器、废弃物（普通或生物危害）、医用材料等。
工作流程
液体类程序：排空-升温-灭菌-排汽。
预真空类程序：脉动真空-升温-灭菌-排
汽-干燥-回空。
技术参数
设计压力为0.3MPa；
设计温度为144℃；
最高工作温度为139℃（可根据需要设置）；
控制电源为AC220V/50Hz/0.5KW；
动力电源为AC380v/50Hz/31．45Kw；
压缩气源压力为0.5～0.7MPa（自备压缩气源）；
水源压力为0.15～0.30MPa，符合锅炉用水标准的水源（软化水）；
安全阀：
压力上限为0.28MPa，压力下限为0.26MPa；设备容积为350Ｌ，自带蒸汽发生器。
五、气密性传递窗
气密性传递窗的双门均采用机械压紧的方式保证围护结构和物流通道的气密性，即传递窗门板上安装有高弹性密封圈，通过压紧机构使门与门框之间形成密封带，其结构与机械式密闭门相似。传递窗作为一种物品传递设备，主要用于不同区域之间的物品传递，其双门采用互锁装置，以避免不同区域直接连通，可有效防止传递过程中破坏围护结构的完整性。
性能指标：
1）机械装置和橡胶元件温度适应范围为-40～50℃。
2）结构抗压力≥2500Pa。
3）气密性。在-500Pa的压力下使传递窗内腔保持气密，20min压力衰减小于250Pa。
4）消毒方式。可对传递窗内部空间及内部物品进行气体循环消毒，并可进行消毒效果验证。
5）抗腐蚀性。采用304不锈钢制作，耐消毒剂、清洁剂及酸、碱等化学试剂腐蚀。
五、化学淋浴系统
化学淋浴系统的硬件制造与安装、控制系统的编程与调试完全实现了国产化。其主要流程为：喷药、反应暴露、水冲洗、地漏开启、吹干。化学淋浴系统由箱体和化学加药系统两部分组成，箱体内部有送排风箱系统、控制系统、空气过滤系统、气密门、报警系统、照明系统等部件。
化学淋浴箱体材质为316Ｌ不锈钢。整套淋浴流程应遵循一个程序自动运行。根据运行情况有相应的报警及记录。除自动运行外，还应实现手动控制，可手动控制运行流程并可单独手动控制执行元件的动作。控制系统采用可编程逻辑控制器（programmablelogiccontroller，PLC）＋人机接口（humanmachineinteraction，HMI）控制配置，可实现系统的全自动操作控制、监控。配药系统：消毒剂选用液体，混合罐到达低液位时便从原液罐内抽取消毒剂，混合罐自动注水进行配液。选用固体消毒剂时，需把消毒剂直接倒入储液罐体，注入水，可实现定量注水及混匀搅拌。
化学淋浴系统控制系统配置：
1）采用PLC控制系统，PLC预留网络控制接口。
2）应能显示压力参数、报警参数、执行元件执行状态等。
3）配备独立操作的控制柜、PLC和液晶触摸屏，电气开关和电气元件都集中在控制柜内。电源开关与电控柜门连锁保护，防尘、防水、散热快且易于安装。
六、实验室空调自控系统
实验室空调自控系统分为三部分：
第一部分是实验室自控系统，主要包括实验室压力温湿度控制、袋进袋出高效空气过滤单元生物密闭阀的开关控制、报警系统等；
第二部分是空调自控系统，主要包括风机及风阀启停控制、电加热及除湿控制、冷热水系统调节等；
第三部分是监控及门禁系统。
实验室自控系统采用PLC控制系统，PLC系统通过网关读取系统内相关设备的运行状态及运行参数，达到监测和控制的目的。实验室自控系统与空调自控系统通过网关连接，通过PLC模块程序实现送、排风机自动启停及各种工况切换的控制，PLC通过传感器采集各实验室内的压力信号调节电动调节阀和变频器及电加热和电加湿以实现各实验室内的压力要求和温度要求；自控系统上位机采用WinCC设计界面。中控室内设置自控系统的管理工作站，实时监控实验室各种设备的运行状态和环境运行参数，实现集中管理分散控制。
满足GB50346-2011《生物安全实验室建筑技术规范》、GB1９48９-2008《实验室生物安全通用要求》等规范中对自控系统的相关要求。
空调自控系统主要控制实验室的负压及气流：
1）气流组织。
内防护服更换间、淋浴间、外防护服更换间、化学淋浴间及核心工作间采用散流器上送风，散流器顶排风。
2）空气净化处理过程。
新风→粗效过滤器→中效过滤器→表冷器→中效过滤器→高效过滤单元（一级）→洁净室。
洁净室→高效过滤单元（两级）→排风至室外。
4）空气处理机组。
采用组合式空气处理机组，机组内壁板采用镀锌钢板，外板采用钢板，中间为聚氨酯发泡材料（难燃B级）。
5）加湿。
冬季或过渡季节加湿采用干蒸汽加湿器，以避免微生物滋生。
监控和门禁系统集成控制。门禁系统与实验室自控系统连锁，可实现门禁互锁机制。
控制系统稳定性应急防御性主要体现在系统工况转换时，模式实验室各房间能否保证有序的压力梯度，以及恢复正常工况所需时间是否在要求范围之内。
SICOLAB实验室规划设计、布置平面工艺、整体建设、整体装修、整体改造、洁净净化空调系统、消杀系统、装修装饰工程、通风排风系统、特殊供水系统、集中分散供气管道系统、强电弱电门禁监控系统、PLC自控系统、废气废水处理系统。
