一、負壓系統的控制方案：
為了保證P3實(shí)驗室各房間（尤其在有全排風(fēng)的Ⅱ級生物安全柜的實(shí)驗室房間）的負壓和壓力梯度，對P3實(shí)驗室負壓系統的通風(fēng)空調控制通常有以下三種設計方案：
1、房間送、排風(fēng)均為變風(fēng)量
即安全柜開(kāi)、停時(shí)，計算機通過(guò)變風(fēng)量風(fēng)閥和風(fēng)機，自動(dòng)調節送、排風(fēng)風(fēng)量，使實(shí)驗室各房間負壓和壓力梯度保持不變。從原理上來(lái)說(shuō)此方案實(shí)為最理想的方案，即節能又合理。但由于在生物安全柜開(kāi)、停時(shí)，整個(gè)系統的總風(fēng)量和壓力需要重新調節和平衡，而且存在多個(gè)變量和多個(gè)控制對象以及負壓系統控制的倒相等問(wèn)題，因此實(shí)現自動(dòng)控制比較復雜，難度較大，投資成本也高，因此很少采用。
2、房間送風(fēng)為定風(fēng)量，排風(fēng)為變風(fēng)量
采用此方案，通常生物安全柜排風(fēng)管直接接在系統的排風(fēng)總管上，與房間的排風(fēng)管分開(kāi)，即不受房間排風(fēng)的變風(fēng)量風(fēng)閥控制，生物安全柜啟用或停止時(shí)通過(guò)變風(fēng)量風(fēng)閥，自動(dòng)調節房間排風(fēng)量的大小，以維持室內壓力不變。實(shí)質(zhì)上調節房間排風(fēng)量的大小，也就是在生物安全柜啟用或停止時(shí)維持房間的總排風(fēng)量不變。因此系統的總送風(fēng)和總排風(fēng)風(fēng)量也不變，系統始終處于平衡狀態(tài)，自動(dòng)控制實(shí)現起來(lái)比較容易，投資也較省，應用較廣。但要注意由于變風(fēng)量風(fēng)閥調節具有滯后性，安全柜的啟、停過(guò)程可能會(huì )引起室內負壓和壓力梯度的波動(dòng)，甚至有倒灌的可能，必須采取有效措施加以防范。
3、房間的送風(fēng)、排風(fēng)均為定風(fēng)量
采用此方案，通常生物安全柜的排風(fēng)管直接接在該房間的排風(fēng)支管上，安全柜的排風(fēng)和房間的排風(fēng)同時(shí)受同一個(gè)排風(fēng)定風(fēng)量風(fēng)閥的控制，使得生物安全柜在啟用或停止時(shí)，通過(guò)排風(fēng)定風(fēng)量風(fēng)閥維持房間總的排風(fēng)量不變。因此在生物安全柜啟用或停止時(shí)，對實(shí)驗室房間的負壓和壓力梯度基本無(wú)影響，系統比較穩定，控制也很簡(jiǎn)單，投資較省，屬目前最流行，采用最多的方案之一。該方案在設計時(shí)要注意,在有全排風(fēng)的Ⅱ級生物安全柜的實(shí)驗室房間的風(fēng)量要留有足夠余量，以避免生物安全柜在啟用時(shí)可能發(fā)生“倒灌”現象。
2和3兩個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，但不節能。
若采用二位定風(fēng)量閥和雙風(fēng)機的變風(fēng)量系統，則可以使自動(dòng)控制變得相對簡(jiǎn)單，易于實(shí)現，符合“安全可靠、節能運行”的原則。
二、雙風(fēng)機變風(fēng)量系統設計方案
根據《規范》的要求，如何才能做到“保證正在工作的排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，室內負壓狀態(tài)不被破壞，備用排風(fēng)機必須能自動(dòng)啟動(dòng)，使系統不間斷正常運行”呢？
首先要搞清楚什么是負壓和壓力梯度？“負壓”是指室內對大氣為負壓，而“壓力梯度”是指相鄰房間之間的壓差關(guān)系。
目前，據我所知，現有已建的P3實(shí)驗室大多都還不能完全做到《規范》中關(guān)于設置備用排風(fēng)機，保證在風(fēng)機故障時(shí)，系統能不間斷正常運行的要求。這是由于判斷風(fēng)機故障，以及備用風(fēng)機的啟動(dòng)和電動(dòng)風(fēng)閥動(dòng)作的滯后特性所決定的。尤其是在主排風(fēng)機故障時(shí)，送風(fēng)機和生生物安全柜的排風(fēng)機如何處理？是停還是不停？停送風(fēng)機室內雖然可以避免出現正壓，但會(huì )有短暫失壓；不停送風(fēng)機室內則有可能出現正壓！同樣，停生物安全柜排風(fēng)機，生物安全柜內也可能失去負壓；不停則有“倒灌”的危險。因此僅靠增加一臺備用排風(fēng)機，即一送二排，排風(fēng)機一主一備，是很難真正做到排風(fēng)機故障時(shí)，系統能“不間斷”正常運行的。除非在風(fēng)機發(fā)生故障之前就能作出判斷，而提前啟動(dòng)備用排風(fēng)機。
因為當只有一臺正在工作的排風(fēng)機一旦發(fā)生故障時(shí)，其系統排風(fēng)的動(dòng)力或壓頭就會(huì )立即消失；排風(fēng)風(fēng)量急劇減小，即使立即停送風(fēng)機和生物安全柜的排風(fēng)機，然后再利用備用排風(fēng)機重新啟動(dòng)系統。在這個(gè)時(shí)間過(guò)程中，室內和生物安全柜內可能已經(jīng)失壓或出現正壓了！因此一臺送風(fēng)機、二臺排風(fēng)機的通風(fēng)方案不可行！
有的單位也有不停送風(fēng)機和生物安全柜排風(fēng)機的。據說(shuō)“在排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，備用排風(fēng)機能快速切換，其房間與相鄰房間也能基本上維持負壓，即現場(chǎng)壓差表指針不過(guò)零”。究竟是否能保證維持負壓？我表示懷疑；當我問(wèn)到房間有沒(méi)有倒灌現象和該房間對大氣是否也能維持負壓？他們竟全然不知。甚至說(shuō)：“我們只要保證相鄰房間能維持負壓就行了”。這是對生物安全要求的錯誤理解。
也有單位在排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，只停送風(fēng)機而不停生物安全柜排風(fēng)機，或者根本就不考慮生物安全柜排風(fēng)機的啟停，甚至生物安全柜排風(fēng)機的啟停只有手動(dòng)控制。這樣做是非常危險和絕對不允許的；在主排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，不能及時(shí)停生物安全柜排風(fēng)機，就非常有可能向房間內倒灌！因此生物安全柜的排風(fēng)機啟動(dòng)和停止必須自動(dòng)控制，不得手動(dòng)！
雖然在排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，由于房間內還有生物安全柜的排風(fēng)機在工作，也許在非常短的時(shí)間內還能維持負壓，但生物安全柜的排風(fēng)很可能會(huì )向房間內倒灌。若不停送風(fēng)機這時(shí)其它房間還有可能對大氣為正壓。所以即使該房間與相鄰房間仍為負壓，但該房間對大氣卻不一定是負壓！
P3實(shí)驗室內對大氣若為正壓或房間內發(fā)生倒灌都是非常危險的。所以在判斷或驗證排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，實(shí)驗室內是否能不間斷的維持負壓，不能僅看相鄰房間之間的壓差，而且還要監視房間對大氣是否也維持負壓和房間內的排風(fēng)是否有倒灌現象！
另外，在《規范》中，僅僅只提到了排風(fēng)機發(fā)生故障的情況，那么假設一旦送風(fēng)機發(fā)生故障又該怎么辦呢？筆者認為；在P3實(shí)驗室通風(fēng)系統中，送風(fēng)機也應該設有備用。因為送風(fēng)機一旦發(fā)生故障，排風(fēng)機也必須停。否則，過(guò)大的負壓會(huì )對實(shí)驗室內的維護結構造成一定的破壞，或對高效過(guò)濾器和實(shí)驗設備產(chǎn)生不良影響。
于是筆者提出；在一送二排的基礎上，是否可考慮再增加一臺送風(fēng)機或再增加一臺送風(fēng)機和一臺排風(fēng)機，即二送二排；或二送三排，甚至三送三排，且送風(fēng)機和排風(fēng)機均采用雙機并聯(lián)運行。這樣就能做到正在工作的送風(fēng)機和排風(fēng)機其中任何一臺發(fā)生故障時(shí)，還有一送一排，在繼續工作?；蛘吡硗庖慌_備用風(fēng)機自動(dòng)跟進(jìn)。從而保證室內的負壓和壓力梯度不被破壞，整個(gè)系統才能保證不間斷地正常運行。甚至生物安全柜也能不間斷地繼續工作！
因為當二臺并聯(lián)的排風(fēng)機同時(shí)工作，其中一臺排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)；由于還有一臺排風(fēng)機仍在工作，其排風(fēng)的動(dòng)力或壓頭還能繼續維持，雖然系統的排風(fēng)風(fēng)量也會(huì )減少，但在短時(shí)間內由于有定風(fēng)量閥的作用，室內的負壓和壓力梯度還不會(huì )立即發(fā)生變化，只要能立即自動(dòng)停一臺送風(fēng)機；或者備用風(fēng)機及時(shí)地自動(dòng)跟進(jìn)，就能保證系統不間斷地正常運行。
實(shí)踐證明；采用二位定風(fēng)量閥的雙風(fēng)機并聯(lián)變風(fēng)量系統，即使正在工作的送風(fēng)機和排風(fēng)機其中任何一臺風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，生物安全實(shí)驗室內的負壓和壓力梯度也非常穩定，效果甚佳；而且一送一排還可作為夜間值班使用，從而省去另外再單獨設置的值班系統，使系統更簡(jiǎn)單，更節能，更安全可靠，投資也更省。
三級生物安全實(shí)驗室通風(fēng)系統的風(fēng)機設置方案歸納如下：
一送一排：一臺送風(fēng)機一臺排風(fēng)機，運行不復雜，在風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，雖然也可利用值班風(fēng)機作備用,但系統和生物安全柜均不能做到不間斷正常運行。室內安全性不高。
一送二排：排風(fēng)機為一主一備，運行不復雜，排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，有備用風(fēng)機。在風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，系統和生物安全柜均不能做到不間斷正常運行，也需另設值班系統。室內安全性不高
二送二排：送、排風(fēng)機均為一主一備，送、排風(fēng)機任何一臺發(fā)生故障時(shí)，均有備用風(fēng)機。在風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，系統和生物安全柜均不能做到不間斷正常運行。也需另設值班系統。室內安全性不高
二送二排：送、排風(fēng)機并聯(lián)雙風(fēng)機工作；也可一送一排單機運行。送、排風(fēng)機任一臺發(fā)生故障時(shí)，都可以一送一排工作。能保證系統不間斷正常運行，和維持室內或生物安全柜內的負壓，無(wú)需另設值班系統。投資費用較低，室內安全性，可靠性高。運行控制簡(jiǎn)單。在風(fēng)機故障時(shí),生物安全柜還不能做到不間斷正常運行。
二送三排：送、排風(fēng)機并聯(lián)雙風(fēng)機工作；也可一送一排單機工作。排風(fēng)機為二用一備。排風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，能保證系統和生物安全柜不間斷正常運行。送風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，可一送一排工作，以維持室內負壓和壓力梯度。無(wú)需另設值班系統。室內安全性，可靠性高。當有一臺送風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，生物安全柜不能做到不間斷正常運行，運行及控制稍復雜。
三送三排：送、排風(fēng)機并聯(lián)雙風(fēng)機工作；也可一送一排單機工作。送、排風(fēng)機均二用一備。送、排風(fēng)機任一臺發(fā)生故障時(shí)，都能保證系統和生物安全柜不間斷正常運行。無(wú)需另設值班系統。室內安全性，可靠性最高。運行及控制稍復雜。
從上述可見(jiàn)；二送二排雙風(fēng)機并聯(lián)運行工作的變風(fēng)量系統實(shí)屬于P3實(shí)驗室最簡(jiǎn)單節能，又安全可靠的方案；只有在要求較高的情況下（如在風(fēng)機故障時(shí)，生物安全柜也要能不間斷地繼續工作），則可考慮二送三排，或三送三排的通風(fēng)系統方案。
究竟選擇以上那一種通風(fēng)系統的方案，應根據操作對象的危害程度和具體要求來(lái)選用。實(shí)際上，設置備用風(fēng)機的目的是為了生物安全實(shí)驗室更加安全可靠。否則不設置備用風(fēng)機，采用一送一排的方案，在風(fēng)機發(fā)生故障時(shí)，利用值班系統作為備用自動(dòng)跟進(jìn)；或者靠生物安全柜的排風(fēng)機來(lái)維持負壓，也可保證室內負壓，若采用房間送風(fēng)為定風(fēng)量、排風(fēng)為變風(fēng)量方案，甚至還可以做到能不間斷地維持室內負壓狀態(tài)（但不能保證正常的壓力梯度）和工作人員安全，也并非不可。若增加了備用風(fēng)機，在風(fēng)機故障時(shí)，仍然不能做到“使系統能不間斷繼續正常運行”，實(shí)際上也是毫無(wú)意義的。
三、值班系統的設計方案
對于P3實(shí)驗室一旦啟用，就應24小時(shí)維持負壓；尤其是在室內有實(shí)驗動(dòng)物時(shí)。否則一旦失壓，室內空氣中就可能會(huì )有致病因子和氣溶膠，甚至有倒灌的可能。在第二天啟用時(shí)又必須重新進(jìn)行自?xún)艋蛳?。因此必須設值班系統。對于值班系統的設置，一種方案為；另外單獨設置一套值班系統，僅對有實(shí)驗動(dòng)物的房間送、排風(fēng)和控溫。該方案運行費用較低；但投資較高，且大小系統切換時(shí)，系統可能會(huì )引起波動(dòng)；另一方案即在雙風(fēng)機并聯(lián)運行的系統中，只需減少風(fēng)機的運行數量，即一送一排單機工作，而無(wú)需另外增加值班系統及切換裝置和溫控。該方案更安全實(shí)用，而且投資較省。
據了解目前大多生物安全實(shí)驗室不設值班系統，直接利用主送風(fēng)機和排風(fēng)機一套系統24小時(shí)運轉，以維持生物安全實(shí)驗室內的負壓。這種做法會(huì )使得生物安全實(shí)驗室的運行費用比較高，很不節能。
值得注意的是；P3實(shí)驗室必須全自動(dòng)運行。尤其是P3實(shí)驗室所有的風(fēng)機均不得以手動(dòng)方式操作運行，因為任何一臺風(fēng)機的誤操作都會(huì )造成通風(fēng)系統平衡的破壞和事故，一旦手動(dòng)誤操作發(fā)生事故就會(huì )無(wú)歷史記錄，給事故調查處理帶來(lái)困難?，F場(chǎng)所設的本地手動(dòng)和計算機遠程手動(dòng)都只能僅供技術(shù)人員調試和維修時(shí)使用；或系統運行時(shí)處理緊急突發(fā)事故手動(dòng)優(yōu)先作應急使用。
結語(yǔ)
實(shí)際上關(guān)于P3實(shí)驗室的建設與設計、安全與規范,都還有很多問(wèn)題值得探討；例如通風(fēng)系統的自動(dòng)控制如何才能做到最安全、穩定、節能、省投資、易維護；自動(dòng)控制和監控應如何布點(diǎn)；如何編寫(xiě)監控程序或故障的應急處理以及編程中應注意哪些問(wèn)題；新風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口應如何處理；安全柜如何使用才能既安全，又能延長(cháng)其高效過(guò)濾器的使用壽命；溫度波動(dòng)對室內壓差及壓差檢測的影響；如何安全地更換高效過(guò)濾器等等。
