一、負壓系統(tǒng)的控制方案：
為了保證P3實驗室各房間（尤其在有全排風的Ⅱ級生物安全柜的實驗室房間）的負壓和壓力梯度，對P3實驗室負壓系統(tǒng)的通風空調(diào)控制通常有以下三種設(shè)計方案：
1、房間送、排風均為變風量
即安全柜開、停時，計算機通過變風量風閥和風機，自動調(diào)節(jié)送、排風風量，使實驗室各房間負壓和壓力梯度保持不變。從原理上來說此方案實為最理想的方案，即節(jié)能又合理。但由于在生物安全柜開、停時，整個系統(tǒng)的總風量和壓力需要重新調(diào)節(jié)和平衡，而且存在多個變量和多個控制對象以及負壓系統(tǒng)控制的倒相等問題，因此實現(xiàn)自動控制比較復(fù)雜，難度較大，投資成本也高，因此很少采用。
2、房間送風為定風量，排風為變風量
采用此方案，通常生物安全柜排風管直接接在系統(tǒng)的排風總管上，與房間的排風管分開，即不受房間排風的變風量風閥控制，生物安全柜啟用或停止時通過變風量風閥，自動調(diào)節(jié)房間排風量的大小，以維持室內(nèi)壓力不變。實質(zhì)上調(diào)節(jié)房間排風量的大小，也就是在生物安全柜啟用或停止時維持房間的總排風量不變。因此系統(tǒng)的總送風和總排風風量也不變，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)，自動控制實現(xiàn)起來比較容易，投資也較省，應(yīng)用較廣。但要注意由于變風量風閥調(diào)節(jié)具有滯后性，安全柜的啟、停過程可能會引起室內(nèi)負壓和壓力梯度的波動，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、排風均為定風量
采用此方案，通常生物安全柜的排風管直接接在該房間的排風支管上，安全柜的排風和房間的排風同時受同一個排風定風量風閥的控制，使得生物安全柜在啟用或停止時，通過排風定風量風閥維持房間總的排風量不變。因此在生物安全柜啟用或停止時，對實驗室房間的負壓和壓力梯度基本無影響，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，控制也很簡單，投資較省，屬目前最流行，采用最多的方案之一。該方案在設(shè)計時要注意,在有全排風的Ⅱ級生物安全柜的實驗室房間的風量要留有足夠余量，以避免生物安全柜在啟用時可能發(fā)生“倒灌”現(xiàn)象。
2和3兩個方案的優(yōu)點是簡單可靠，但不節(jié)能。
若采用二位定風量閥和雙風機的變風量系統(tǒng)，則可以使自動控制變得相對簡單，易于實現(xiàn)，符合“安全可靠、節(jié)能運行”的原則。
二、雙風機變風量系統(tǒng)設(shè)計方案
根據(jù)《規(guī)范》的要求，如何才能做到“保證正在工作的排風機發(fā)生故障時，室內(nèi)負壓狀態(tài)不被破壞，備用排風機必須能自動啟動，使系統(tǒng)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(nèi)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(jù)我所知，現(xiàn)有已建的P3實驗室大多都還不能完全做到《規(guī)范》中關(guān)于設(shè)置備用排風機，保證在風機故障時，系統(tǒng)能不間斷正常運行的要求。這是由于判斷風機故障，以及備用風機的啟動和電動風閥動作的滯后特性所決定的。尤其是在主排風機故障時，送風機和生生物安全柜的排風機如何處理？是停還是不停？停送風機室內(nèi)雖然可以避免出現(xiàn)正壓，但會有短暫失壓；不停送風機室內(nèi)則有可能出現(xiàn)正壓！同樣，停生物安全柜排風機，生物安全柜內(nèi)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機，即一送二排，排風機一主一備，是很難真正做到排風機故障時，系統(tǒng)能“不間斷”正常運行的。除非在風機發(fā)生故障之前就能作出判斷，而提前啟動備用排風機。
因為當只有一臺正在工作的排風機一旦發(fā)生故障時，其系統(tǒng)排風的動力或壓頭就會立即消失；排風風量急劇減小，即使立即停送風機和生物安全柜的排風機，然后再利用備用排風機重新啟動系統(tǒng)。在這個時間過程中，室內(nèi)和生物安全柜內(nèi)可能已經(jīng)失壓或出現(xiàn)正壓了！因此一臺送風機、二臺排風機的通風方案不可行！
有的單位也有不停送風機和生物安全柜排風機的。據(jù)說“在排風機發(fā)生故障時，備用排風機能快速切換，其房間與相鄰房間也能基本上維持負壓，即現(xiàn)場壓差表指針不過零”。究竟是否能保證維持負壓？我表示懷疑；當我問到房間有沒有倒灌現(xiàn)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：“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。
也有單位在排風機發(fā)生故障時，只停送風機而不停生物安全柜排風機，或者根本就不考慮生物安全柜排風機的啟停，甚至生物安全柜排風機的啟停只有手動控制。這樣做是非常危險和絕對不允許的；在主排風機發(fā)生故障時，不能及時停生物安全柜排風機，就非常有可能向房間內(nèi)倒灌！因此生物安全柜的排風機啟動和停止必須自動控制，不得手動！
雖然在排風機發(fā)生故障時，由于房間內(nèi)還有生物安全柜的排風機在工作，也許在非常短的時間內(nèi)還能維持負壓，但生物安全柜的排風很可能會向房間內(nèi)倒灌。若不停送風機這時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實驗室內(nèi)對大氣若為正壓或房間內(nèi)發(fā)生倒灌都是非常危險的。所以在判斷或驗證排風機發(fā)生故障時，實驗室內(nèi)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(jiān)視房間對大氣是否也維持負壓和房間內(nèi)的排風是否有倒灌現(xiàn)象！
另外，在《規(guī)范》中，僅僅只提到了排風機發(fā)生故障的情況，那么假設(shè)一旦送風機發(fā)生故障又該怎么辦呢？筆者認為；在P3實驗室通風系統(tǒng)中，送風機也應(yīng)該設(shè)有備用。因為送風機一旦發(fā)生故障，排風機也必須停。否則，過大的負壓會對實驗室內(nèi)的維護結(jié)構(gòu)造成一定的破壞，或?qū)Ω咝н^濾器和實驗設(shè)備產(chǎn)生不良影響。
于是筆者提出；在一送二排的基礎(chǔ)上，是否可考慮再增加一臺送風機或再增加一臺送風機和一臺排風機，即二送二排；或二送三排，甚至三送三排，且送風機和排風機均采用雙機并聯(lián)運行。這樣就能做到正在工作的送風機和排風機其中任何一臺發(fā)生故障時，還有一送一排，在繼續(xù)工作?；蛘吡硗庖慌_備用風機自動跟進。從而保證室內(nèi)的負壓和壓力梯度不被破壞，整個系統(tǒng)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(xù)工作！
因為當二臺并聯(lián)的排風機同時工作，其中一臺排風機發(fā)生故障時；由于還有一臺排風機仍在工作，其排風的動力或壓頭還能繼續(xù)維持，雖然系統(tǒng)的排風風量也會減少，但在短時間內(nèi)由于有定風量閥的作用，室內(nèi)的負壓和壓力梯度還不會立即發(fā)生變化，只要能立即自動停一臺送風機；或者備用風機及時地自動跟進，就能保證系統(tǒng)不間斷地正常運行。
實踐證明；采用二位定風量閥的雙風機并聯(lián)變風量系統(tǒng)，即使正在工作的送風機和排風機其中任何一臺風機發(fā)生故障時，生物安全實驗室內(nèi)的負壓和壓力梯度也非常穩(wěn)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(shè)置的值班系統(tǒng)，使系統(tǒng)更簡單，更節(jié)能，更安全可靠，投資也更省。
三級生物安全實驗室通風系統(tǒng)的風機設(shè)置方案歸納如下：
一送一排：一臺送風機一臺排風機，運行不復(fù)雜，在風機發(fā)生故障時，雖然也可利用值班風機作備用,但系統(tǒng)和生物安全柜均不能做到不間斷正常運行。室內(nèi)安全性不高。
一送二排：排風機為一主一備，運行不復(fù)雜，排風機發(fā)生故障時，有備用風機。在風機發(fā)生故障時，系統(tǒng)和生物安全柜均不能做到不間斷正常運行，也需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性不高
二送二排：送、排風機均為一主一備，送、排風機任何一臺發(fā)生故障時，均有備用風機。在風機發(fā)生故障時，系統(tǒng)和生物安全柜均不能做到不間斷正常運行。也需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性不高
二送二排：送、排風機并聯(lián)雙風機工作；也可一送一排單機運行。送、排風機任一臺發(fā)生故障時，都可以一送一排工作。能保證系統(tǒng)不間斷正常運行，和維持室內(nèi)或生物安全柜內(nèi)的負壓，無需另設(shè)值班系統(tǒng)。投資費用較低，室內(nèi)安全性，可靠性高。運行控制簡單。在風機故障時,生物安全柜還不能做到不間斷正常運行。
二送三排：送、排風機并聯(lián)雙風機工作；也可一送一排單機工作。排風機為二用一備。排風機發(fā)生故障時，能保證系統(tǒng)和生物安全柜不間斷正常運行。送風機發(fā)生故障時，可一送一排工作，以維持室內(nèi)負壓和壓力梯度。無需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性，可靠性高。當有一臺送風機發(fā)生故障時，生物安全柜不能做到不間斷正常運行，運行及控制稍復(fù)雜。
三送三排：送、排風機并聯(lián)雙風機工作；也可一送一排單機工作。送、排風機均二用一備。送、排風機任一臺發(fā)生故障時，都能保證系統(tǒng)和生物安全柜不間斷正常運行。無需另設(shè)值班系統(tǒng)。室內(nèi)安全性，可靠性最高。運行及控制稍復(fù)雜。
從上述可見；二送二排雙風機并聯(lián)運行工作的變風量系統(tǒng)實屬于P3實驗室最簡單節(jié)能，又安全可靠的方案；只有在要求較高的情況下（如在風機故障時，生物安全柜也要能不間斷地繼續(xù)工作），則可考慮二送三排，或三送三排的通風系統(tǒng)方案。
究竟選擇以上那一種通風系統(tǒng)的方案，應(yīng)根據(jù)操作對象的危害程度和具體要求來選用。實際上，設(shè)置備用風機的目的是為了生物安全實驗室更加安全可靠。否則不設(shè)置備用風機，采用一送一排的方案，在風機發(fā)生故障時，利用值班系統(tǒng)作為備用自動跟進；或者靠生物安全柜的排風機來維持負壓，也可保證室內(nèi)負壓，若采用房間送風為定風量、排風為變風量方案，甚至還可以做到能不間斷地維持室內(nèi)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。若增加了備用風機，在風機故障時，仍然不能做到“使系統(tǒng)能不間斷繼續(xù)正常運行”，實際上也是毫無意義的。
三、值班系統(tǒng)的設(shè)計方案
對于P3實驗室一旦啟用，就應(yīng)24小時維持負壓；尤其是在室內(nèi)有實驗動物時。否則一旦失壓，室內(nèi)空氣中就可能會有致病因子和氣溶膠，甚至有倒灌的可能。在第二天啟用時又必須重新進行自凈或消毒。因此必須設(shè)值班系統(tǒng)。對于值班系統(tǒng)的設(shè)置，一種方案為；另外單獨設(shè)置一套值班系統(tǒng)，僅對有實驗動物的房間送、排風和控溫。該方案運行費用較低；但投資較高，且大小系統(tǒng)切換時，系統(tǒng)可能會引起波動；另一方案即在雙風機并聯(lián)運行的系統(tǒng)中，只需減少風機的運行數(shù)量，即一送一排單機工作，而無需另外增加值班系統(tǒng)及切換裝置和溫控。該方案更安全實用，而且投資較省。
據(jù)了解目前大多生物安全實驗室不設(shè)值班系統(tǒng)，直接利用主送風機和排風機一套系統(tǒng)24小時運轉(zhuǎn)，以維持生物安全實驗室內(nèi)的負壓。這種做法會使得生物安全實驗室的運行費用比較高，很不節(jié)能。
值得注意的是；P3實驗室必須全自動運行。尤其是P3實驗室所有的風機均不得以手動方式操作運行，因為任何一臺風機的誤操作都會造成通風系統(tǒng)平衡的破壞和事故，一旦手動誤操作發(fā)生事故就會無歷史記錄，給事故調(diào)查處理帶來困難。現(xiàn)場所設(shè)的本地手動和計算機遠程手動都只能僅供技術(shù)人員調(diào)試和維修時使用；或系統(tǒng)運行時處理緊急突發(fā)事故手動優(yōu)先作應(yīng)急使用。
結(jié)語
實際上關(guān)于P3實驗室的建設(shè)與設(shè)計、安全與規(guī)范,都還有很多問題值得探討；例如通風系統(tǒng)的自動控制如何才能做到最安全、穩(wěn)定、節(jié)能、省投資、易維護；自動控制和監(jiān)控應(yīng)如何布點；如何編寫監(jiān)控程序或故障的應(yīng)急處理以及編程中應(yīng)注意哪些問題；新風的進風口和排風口應(yīng)如何處理；安全柜如何使用才能既安全，又能延長其高效過濾器的使用壽命；溫度波動對室內(nèi)壓差及壓差檢測的影響；如何安全地更換高效過濾器等等。
