動物實(shí)驗(yàn)室的采暖、空調(diào)、通風(fēng)及空氣凈化系統(tǒng)

動物實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境要求取決于實(shí)驗(yàn)室的級別，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境設(shè)施的分類，動物實(shí)驗(yàn)室分為三級：普通環(huán)境、屏障環(huán)境和隔離環(huán)境。普通動物實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境應(yīng)滿足舒適性，并控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的氨濃度。除上述要求外，屏障和隔離動物實(shí)驗(yàn)室還需要確保潔凈度、房間壓差和較大日溫差。因此，屏障隔離動物實(shí)驗(yàn)室的暖通空調(diào)系統(tǒng)具有生物潔凈空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)。

一、 動物實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)的特點(diǎn)

（1） 采用全新風(fēng)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

一般來說，動物實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)的動物密度很大，空氣中含有氨氣和硫化氫等氣體，采用全新風(fēng)直流通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能保證動物實(shí)驗(yàn)室空氣中的氨濃度不超標(biāo)，保證實(shí)驗(yàn)動物的健康。

（2） 大風(fēng)量

除普通動物實(shí)驗(yàn)室外，潔凈動物（SPF級動物和無菌動物）實(shí)驗(yàn)室需要潔凈的屏障或隔離環(huán)境。為了確保必要的空氣潔凈度，須滿足一定數(shù)量的換氣要求。

（3） 空調(diào)負(fù)荷大

由于潔凈動物實(shí)驗(yàn)室采用全新風(fēng)直流式空調(diào)系統(tǒng)，換氣量大，空調(diào)負(fù)荷比一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)高得多。

（4） 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制要求高

為了保證動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，潔凈動物實(shí)驗(yàn)室往往需要全年基本恒定的環(huán)境條件，甚至一天的溫度波動也應(yīng)小于4℃。這就要求空調(diào)系統(tǒng)須自動控制，并根據(jù)外部氣象條件和室內(nèi)動物數(shù)量，及時調(diào)整空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量及冷、熱量，使實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的變化保持在允許范圍內(nèi)。

（5） 排風(fēng)需要處理后排放

動物實(shí)驗(yàn)室的排氣中含有氨氣、硫化氫等氣體，在排放到大氣中之前，需要將排氣處理到規(guī)范允許的濃度。

（6） 大面積的通風(fēng)空調(diào)機(jī)房

由于動物實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)量大、空調(diào)負(fù)荷大、風(fēng)管尺寸大、設(shè)備體積大、數(shù)量多，通風(fēng)空調(diào)機(jī)房及安裝占地面積大。

（7） 建設(shè)和維護(hù)成本高

動物實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)備氣密性高，處理要求多，需要一定數(shù)量的備用設(shè)備，成本較高。除設(shè)備維護(hù)周期外，系統(tǒng)往往需要全年24小時不間斷運(yùn)行，運(yùn)行能耗遠(yuǎn)高于一般通風(fēng)系統(tǒng)和舒適性空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)往往占動物實(shí)驗(yàn)設(shè)施總成本的1/3以上，運(yùn)行能耗可達(dá)整個設(shè)施的4/5。

二、 采暖

（1） 適用范圍

除普通動物實(shí)驗(yàn)室外，潔凈動物實(shí)驗(yàn)室不允許使用采暖系統(tǒng)。

（2） 系統(tǒng)形式

采暖系統(tǒng)盡量使用上供上回，實(shí)驗(yàn)室供采暖管道采用架空敷設(shè)方式，避免難以維修的地溝敷設(shè)。

（3） 采暖系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)

散熱器上應(yīng)安裝自動溫控閥，以實(shí)現(xiàn)不同潔凈室溫度控制。采暖系統(tǒng)應(yīng)采用質(zhì)調(diào)節(jié)與量調(diào)節(jié)相結(jié)合的調(diào)節(jié)方式。

（4） 預(yù)防措施

動物實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配備散熱器采暖系統(tǒng)，由于實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常有排水溝，地面輻射供暖系統(tǒng)不適用。

采暖熱媒應(yīng)為低溫?zé)崴?，以避免燙傷大型放養(yǎng)動物，并便于室溫調(diào)節(jié)。

應(yīng)使用耐腐蝕且易于清潔的散熱器，如鑄鐵圓柱形散熱器，可承受氨水等弱酸腐蝕；同時，方便用水沖洗。中凈環(huán)球凈化可提供動物實(shí)驗(yàn)室、潔凈實(shí)驗(yàn)室、無菌室的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

水管閥門應(yīng)設(shè)置在高位，自動排氣閥應(yīng)設(shè)置在實(shí)驗(yàn)室外，以避免閥門泄漏時燙傷動物。

三、 空調(diào)

（1） 空調(diào)系統(tǒng)計算

1.負(fù)荷計算    空調(diào)負(fù)荷不僅包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)和新風(fēng)負(fù)荷，還應(yīng)包括人員、動物、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和照明負(fù)荷。

2.風(fēng)量計算    新風(fēng)量應(yīng)同時滿足動物需氧量、除臭風(fēng)量、保證潔凈度和所需壓差。

3.壓差計算    應(yīng)滿足大氣環(huán)境和相鄰腔室壓力梯度的要求。

（2） 空調(diào)系統(tǒng)的形式

動物實(shí)驗(yàn)室大多采用單風(fēng)道、定風(fēng)量和全空氣直流空調(diào)系統(tǒng)。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)于多個實(shí)驗(yàn)室且有不同的使用要求時，也可以使用VAV空調(diào)系統(tǒng)。

（3） 空氣凈化

普通動物實(shí)驗(yàn)室應(yīng)在空調(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)置初級和中效兩級空氣過濾器；對于潔凈動物實(shí)驗(yàn)，空調(diào)機(jī)組應(yīng)設(shè)置初次效率、中效率和亞高效三級空氣過濾器，并在送風(fēng)口設(shè)置高效空氣過濾器。所有空氣過濾器應(yīng)由纖維材料制成。

（4） 氣流組織

動物實(shí)驗(yàn)室的氣流組織應(yīng)保證室內(nèi)形成均勻的溫度場、速度場和較小的溫度梯度。

屏障環(huán)境的潔凈動物實(shí)驗(yàn)室和普通動物實(shí)驗(yàn)室的氣流組織一般為紊流。屏障環(huán)境的空氣潔凈度達(dá)到7級（10000級）。小動物實(shí)驗(yàn)室通常為房間頂部送風(fēng)，在下面的四個角落或底部排出空氣；大型動物實(shí)驗(yàn)室通常在房間頂部送風(fēng)，在房間頂部或中間回風(fēng)。在隔離環(huán)境的潔凈動物實(shí)驗(yàn)室中，氣流組織分布在飼養(yǎng)籠或隔離器內(nèi)經(jīng)常形成垂直層流或水平層流，潔凈度可達(dá)5級（100級）。

四、 通風(fēng)

（1） 排風(fēng)量

普通動物實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)量一般為8~10/h進(jìn)行通風(fēng)，潔凈動物實(shí)驗(yàn)室的排氣量根據(jù)空調(diào)新風(fēng)量和房間壓力梯度計算確定。

（2） 排風(fēng)處理

動物實(shí)驗(yàn)室常見的排風(fēng)處理方法包括活性炭吸附法、酸霧凈化塔吸附法、高壓靜電分解法和紫外線光解凈化法。

1.活性炭吸附裝置    活性炭吸附利用其較大的比表面積和炭顆粒中較細(xì)的孔隙--毛細(xì)管使氣體粘附并集中在固體表面。

普通活性炭的吸附為物理吸附，改性活性炭也有化學(xué)吸附。因此，活性炭的吸附取決于孔隙結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分。

2.酸霧凈化塔    酸霧凈化塔是廢氣處理工程中常用的凈化設(shè)備。有兩種形式：“立式”和“臥式”，其中大部分由FRP制成，并填充填料。堿液用于中和和吸收排氣中的酸性氣體，適用于氨氣、硫化氫、胺等物質(zhì)的除臭處理。如果過濾面積足夠，氣液比合理，化學(xué)反應(yīng)完善，吸收凈化效率可達(dá)95%；排放口處的臭氣排放濃度小于10ppm，酸霧凈化塔的風(fēng)機(jī)和水泵通常由供應(yīng)商提供。

3.高壓靜電分解裝置    利用高壓靜電在排氣中產(chǎn)生氧離子基團(tuán)，在常溫常壓下將排氣中的氣味分解為CO₂、H₂O、H₂SO₄或部分氧化的組合。該方法具有除臭效果好的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是缺乏實(shí)際應(yīng)用的定量分析數(shù)據(jù)報告，投資和運(yùn)行成本高，直接受“電暈”燈使用壽命和更換空氣預(yù)濾器頻率等因素影響。應(yīng)注意，反應(yīng)產(chǎn)物H₂SO₄會腐蝕通風(fēng)管。

4.紫外線光解裝置用高能和高臭氧紫外線束照射氣體物質(zhì)的分子鍵，使氨和硫化氫的分子鍵分裂，使其成為自由原子。

5.同時，高能高臭氧紫外光束分解空氣中的氧分子，產(chǎn)生自由氧，即活性氧。由于自由氧攜帶的正負(fù)電子不平衡，需要與氧分子結(jié)合生成臭氧；紫外線+氧氣→ O-O*（活性氧物種）O+O₂→ O₃（臭氧）。臭氧與處于自由狀態(tài)的污染物原子聚合，生成新的無害或低有害物質(zhì)，如CO₂、H₂O等。

（3） 排放

經(jīng)處理的動物實(shí)驗(yàn)室廢氣仍需在高空排放，出風(fēng)口應(yīng)高出實(shí)驗(yàn)室屋頂3M。

五、 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)

動物實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的自動控制是保證實(shí)驗(yàn)室安全、合理、節(jié)能運(yùn)行的關(guān)鍵。自動控制系統(tǒng)應(yīng)完整、可靠、調(diào)節(jié)迅速、控制準(zhǔn)確。自動控制主要包括：溫濕度控制、房間壓力梯度控制、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行方式及工況轉(zhuǎn)換控制、系統(tǒng)啟停順序及聯(lián)鎖控制、送排風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制等，備用風(fēng)機(jī)故障時的自動輸入控制等。

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