负压屏障环境动物生物安全实验室控制系统

通过分析负压控制房间的温度、湿度、洁净度、压力等参数，根据负反馈控制原理调节总送排风管道上变频器频率，根据房间高低态运行工况控制送风两态阀，以及根据房间压差控制排风变风量阀等组合式PID调节方法进行压差和定向流控制。搭建系统监控平台实现各房间负压控制要求，满足负压梯度和定向流及其他参数要求，有效避免交叉感染。

负压屏障环境动物生物安全实验室是饲养和操作感染性实验动物的活动场所，不仅要满足生物安全实验室负压梯度和定向流要求，还要根据实验动物的特点和要求避免动物之间及人与动物之间交叉感染，并且要符合屏障环境空气洁净度的要求，确保实验操作人员和周边环境安全。本文以某动物中心负压屏障环境动物生物安全实验室为例，根据该实验室特点和工艺要求分析，运用控制系统负反馈控制原理搭建实验室压差控制系统并通过组态软件和DDC实现该实验区净化空调系统自动控制，满足了实验室生物安全和动物实验质量要求。

平面布局、工艺要求分析

负压屏障环境动物生物安全实验区平面布局应满足所饲养动物居住和生长环境、利于动物实验开展，室内压力、气流组织应符合控制交叉感染和防止污染扩散的原理，保证节能、环保、舒适性要求，应以保护人员健康、环境安全、保证动物实验的质量及动物福祉为目标。

该动物实验区由动物饲养间、综合实验室、清洁走廊、污物走廊、洁物储存间、消毒室、缓冲间、更衣室、淋浴间等组成，为防止人与动物之间及动物之间交叉感染，实验区内人流、物流、动物流线分开，各行其道，且各房间需保证压力要求，满足气流由清洁区向污染区定向流动。其中，淋浴间、更衣室、洁物储存间为正压，可防止工作人员感染并保证该实验区洁净度要求。动物饲养间和综合实验室绝对压力最大，清洁走廊和污染走廊气流向饲养间定向流动。

实验区差压梯度、定向流要求

　　该实验区要满足由清洁区向防护区形成一定压差梯度和定向流，为该区域整体配备一套送排风机组，同时设置送风机和排风机，为双风机机组，且机组设置板式热回收装置。由于实验区各房间使用情况不同，送排风机均设有变频器，满足复杂多工况使用时风量随时变化需求。

　　各房间要求保持稳定压力，尤其是工况切换时保证有序压差梯度和定向流，则每个房间送排风均须设有可调风量阀，根据具体使用要求，自动调节房间压力。

　　各房间送风设有定风量阀，排风均设有变风量调节阀，房间送风量保持恒定，排风变风量阀根据实验室设定压力要求自动调节，不同压力相邻房间形成高压力向低压力定向流动。

CVD定风量阀VVD变风量阀CVD-T定风量两态阀ED通风密闭阀VD手动调节阀

动物饲养间”高低态”切换实现节能

　　为保证动物生物安全实验室满足节能、环保及舒适性要求，根据动物饲养间是否有人员操作，设置”高低态运行模式”实现节能要求。高态运行模式即在饲养间有人员进入操作时，换气次数为15h-1,低态运行模式即饲养间无人员操作时，换气次数为10h-1,以实现既满足国标要求又节能的理念。所有动物饲养间进出门口均设置通风系统开关切换按钮，通过送风管道上的两态定风量阀实现房间高低态的切换，相应排风变风量阀同步进行调节以保证房间内压力值稳定。相应地系统送风机、排风机根据送排风系统主管压力调节相应变频器频率，以维持房间压差稳定。

笼具单独设置排风避免气味交叉污染

　　实验区内的动物饲养室设置饲养笼具，饲养笼具采用房间内取风、单独排风。该实验区所有笼具单独设置一台排风机，饲养动物笼具排风通过其排风管上定风量阀设定笼具排风量，该区域所有笼具排风量通过一台变频风机排风，有效避免笼具排风通过送排风板式热回收装置导致气味交叉污染。

控制方案

根据负压屏障环境动物生物安全实验室平面布局和工艺要求，运用负反馈控制系统原理和比例积分微分（PID）控制函数方程，制定了组合式PID控制方案并通过组态软件和DDC模块来控制交叉感染和防止污染扩散，达到保护人员健康、环境安全、保证动物实验的质量的目的。

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