一种具有热交换功能的生物安全柜的制作方法

本发明涉及一种生物实验室设备，尤其涉及一种具有热交换功能的生物安全柜。

背景技术：

生物安全柜是为操作原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的实验材料时，用来保护操作者本人、实验室环境以及实验材料，使其避免暴露于上述操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物而设计的。生物安全柜可分为一级、二级和三级三大类以满足不同的生物研究和防疫要求。

例如，一级生物安全柜可保护工作人员和环境而不保护样品，气流原理和实验室通风橱一样，不同之处在于排气口安装有HEPA过滤器。一级生物安全柜本身无风机，依赖外接通风管中的风机带动气流；又如，二级生物安全柜是目前应用最为广泛的柜型，也有气流流入前窗开口，用来防止在微生物操作时可能生成的气溶胶从前窗逃逸，与一级生物安全柜不同的是，未经过滤的进气流会在到达工作区域前被进风格栅俘获，因此试验品不会受到外界空气的污染；再如，三级生物安全柜是目前世界上最高安全防护等级的安全柜，柜体完全气密，所有气体不参与循环，工作人员通过连接在柜体的手套进行操作，试验品通过双门的传递箱进出安全柜以确保不受污染，适用于高风险的生物试验。

由上可知，生物安全柜广泛应用在医疗卫生、疾控预防、生物制药、环境监测等各类生物实验室领域，保护操作人员和环境安全，防止操作的病原微生物扩散造成人员伤害和环境污染。生物安全柜的安全性主要取决于柜内负压，生物安全柜通过不断将柜内气体排放出去，再通过前窗吸收室内空气补充进来，从而形成相对负压状态；而生物安全柜放置的空间大部分都对温湿度、洁净度等有较高要求，大量室内空气被排出，则意味着能源的巨大浪费。

虽然一些大型项目中，在中央排风系统中增加了全热交换器，但是生物安全柜的数量会随着项目的不同而变化，单个生物安全柜的排风量也会因安全级别、使用状态的不同而不同，同一个项目中也会因投入工作生物安全柜的数量而引起排风量变动等，从而增加了中央热交换系统的设计及控制难度，同时，对于独立使用生物安全柜的场所，在空调系统中配置热交换器，又会使系统变得很复杂。

因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明提供一种可将排放空气中的能量回收利用且节能环保的具有热交换功能的生物安全柜，以解决现有技术的诸多不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种具有热交换功能的生物安全柜，包括具有送风过滤器与排风过滤器的柜体、设置在柜体下方的操作室、设置在柜体上方的高效过滤热交换机组，所述柜体与操作室通过送风过滤器连通，所述柜体内设有循环风机，该循环风机出风口与柜体连通，该循环风机的进风口与操作室的通风管道连通；所述高效过滤热交换机组包括热交换箱、新风箱及高效送风箱，所述热交换箱由换热滤芯以及与换热滤芯四个通风面密封相接的四个缓冲箱组成，即第一缓冲箱、第二缓冲箱、第三缓冲箱、第四缓冲箱，其中的第一缓冲箱与第三缓冲箱位置相对，第二缓冲箱与第四缓冲箱位置相对，每两个位置相对的缓冲箱相互通风，所述第一缓冲箱与排风过滤器连接，第二缓冲箱内设有初效过滤器并且通过初效过滤器与新风箱密封连接，此新风箱外侧装有新风调节阀，第四缓冲箱内设有中效过滤器并且通过中效过滤器与高效送风箱连接。

相应地，所述高效送风箱内部装有高效过滤器、送风机，第一缓冲箱内设有定风量阀；所述第三缓冲箱上装有排风止回阀，高效送风箱外侧装有送风止回阀。

本发明所述的具有热交换功能的生物安全柜的有益效果为：

⑴通过循环风机送入柜体的空气，一部分通过送风过滤器成为洁净空气进入操作室，保证了操作室的空气洁净度，另一部分空气通过排风过滤器排出，使操作室形成负压状态，实验室内的空气则通过生物安全柜柜门进入操作室，从而使有害气溶胶不会从操作室溢出，保护了操作人员的健康；

⑵室外新风通过换热滤芯获取了排风中的能量，再通过初、中、高效过滤器的三级过滤，成为高品质空气，保护换热滤芯不受污染并使空气均匀通过换热滤芯，有效提高了换热滤芯的换热效率，高品质的新风或者直接送入实验室或者做为实验室中央空调系统的新风，可有效降低实验室空调系统的负荷，节约能量消耗，也能有效延长中央空调系统中重要部件及耗材的使用寿命；

⑶可做到在每台安全柜设计及制造时就根据设备的特性要求对各重要部件进行最佳性能匹配，提高了设备的运行效能，因此，在单台使用时不需要考虑复杂的热回收系统，在多台同时使用时，只需要考虑新风管道及排风管道的连接，从而大大简化了中央空调通风系统的设计难度。

⑷通过热交换箱配备了齐全的空气调节阀门，能够方便地调节生物安全柜的各种运行参数，各阀门增加电动执行机构及感应器后，可以实现对生物安全柜进行数字化控制和远程管理。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述具有热交换功能的生物安全柜俯视示意图；

图2是本发明实施例所述具有热交换功能的生物安全柜正面示意图；

图3是本发明实施例所述具有热交换功能的生物安全柜侧面示意图。

图中：

1、柜体；2、高效过滤热交换机组；3、操作室；

11、送风过滤器；12、排风过滤器；13、循环风机；

20、换热滤芯；21、热交换箱；22、新风箱；23、高效送风箱；

131、通风管道；211、第一缓冲箱；211a、定风量阀；212、第二缓冲箱；

212a、初效过滤器；213、第三缓冲箱；213a、排风止回阀；214、第四缓冲箱；214a、中效过滤器；221、新风调节阀；231、送风机；232、高效过滤器；233、送风止回阀。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明实施例所述的具有热交换功能的生物安全柜，即生物安全柜100，包括具有送风过滤器11与排风过滤器12的柜体1、设置在柜体1下方的操作室3、设置在柜体1上方的高效过滤热交换机组2，所述柜体1与操作室3通过送风过滤器11连通，所述柜体1内设有循环风机13，该循环风机13出风口与柜体1密封且连通，该循环风机13的进风口与操作室3的通风管道131连通，经过送风过滤器11的洁净空气进入操作室3，再经过操作室3台面及周围壁板的通风管道回到循环风机13，如此循环往复确保操作室3内的空气洁净度。

相应地，所述高效过滤热交换机组2包括热交换箱21、新风箱22及高效送风箱23，所述热交换箱21由换热滤芯20以及与换热滤芯20四个通风面密封相接的四个缓冲箱组成，即第一缓冲箱211、第二缓冲箱212、第三缓冲箱213、第四缓冲箱214，其中的第一缓冲箱211与第三缓冲箱213位置相对，第二缓冲箱212与第四缓冲箱214位置相对，每两个位置相对的缓冲箱能够相互通风，所述第一缓冲箱211与排风过滤器12密闭连接，第一缓冲箱211内设有定风量阀211a，第三缓冲箱213上装有排风止回阀213a，第二缓冲箱212内设有初效过滤器212a并且通过初效过滤器212a与新风箱22密封连接，此新风箱22外侧装有新风调节阀221，第四缓冲箱214内设有中效过滤器214a并且通过中效过滤器214a与高效送风箱23密封连接，其中的高效送风箱23内部装有高效过滤器232、送风机231，此高效送风箱23外侧装有送风止回阀233。

以上本发明实施例所述的具有热交换功能的生物安全柜，其工作原理为：

⑴循环风机的送风口与柜体密封连接并向柜体送风，其中一部分空气通过送风过滤器进入操作室，保证操作室的空气洁净度，另一部分空气通过排风过滤器排出，维护操作室的负压状态，排风定风量阀用以衡定排风风量，维护操作室及生物安全柜所在实验室的气流平衡；

⑵排出柜体的空气经排风过滤器滤除空气中有害物质后，经第一缓冲箱进入热交换箱的换热滤芯；

⑶室外空气通过新风箱进入第二缓冲箱并经初效过滤器滤除灰尘后进入热交换箱的换热滤芯，新风调节阀用于调节新风的风量；

⑷在换热滤芯内，低焓值的室外新风与高焓值的排风进行热湿交换；

(5)交换了能量的排风经第三缓冲箱送入排风管道，可通过排风管道或者直接排出室外，或者与实验室的中央排风管道相连接，排风止回阀用以在生物安全柜不工作时，防止空气倒灌；

(6)获取了能量的室外新风，经第四缓冲箱的中效过滤器进一步滤除灰尘后进入高效送风箱，经风机加压及高效过滤器过滤后的洁净空气送入送风管道，可以直接送回生物安全柜所在的实验室以提高室内空气品质，也可以做为实验室中央空调系统的新风，送风止回阀生物安全柜不工作或用于多台生物安全柜并联工作时，防止空气倒灌；

(7)综上所述，通过循环风机送入柜体的空气，一部分通过送风过滤器成为洁净空气进入操作室，保证了操作室的空气洁净度，另一部分空气通过排风过滤器排出，使操作室形成负压状态，实验室内的空气则通过生物安全柜柜门进入操作室，从而使有害气溶胶不会从操作室溢出，保护了操作人员的健康；操作室内的混合空气再经操作室的通风管道送入柜体，如此往复循环。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，本领域的技术人员根据本案的揭示，对于本案做出的改进和修改都应该在本案的保护范围内。