實驗動物房凈化空調系統(tǒng)設計詳解
本公司根據(jù)新的國家標準《實驗動物環(huán)境及設施》(GB14925 - 2001) 規(guī)定,實驗動物房設備環(huán)境主要分為普通環(huán)境(Open system) (適用于飼育教學等用途的普通級實驗動物) ,屏障環(huán)境(Barrier sys2tem) (適用于飼育清潔實驗動物和無特定病原體(SPF) 動物) ,隔離環(huán)境( Insulation system) (適用于飼育無特定病原體、悉生、無菌實驗動物) 。其中屏障環(huán)境動物繁育,生產設施環(huán)境指標詳見表1。某制藥公司實驗動物房建筑面積約2 400m2 ,實驗動物品種比較多,有豚鼠、小鼠、熱源兔、免疫兔等,具有科研、新藥開發(fā)、藥品質量配套檢驗等功能,要求按照屏障環(huán)境技術指標設計本公司將介紹該工程潔凈空調系統(tǒng)的劃分及其做法,有利于大家對《實驗動物環(huán)境及設施》( GB14925 - 2001) 的理解及實施。
表1 　生產設施環(huán)境指標(靜態(tài))
項目屏障環(huán)境(SPF 級) 指標
溫度( ℃) 20～26
相對濕度( %) 40～70
換氣次數(shù)(次/ h) 10～20
氣流速度(m/ s) 0. 1～0. 2
壓強梯度(Pa) 20～50
空氣潔凈度級7
噪聲dB(A) ≤60
工作照度(Lx) 150～300
動物照度(Lx) 15～20
1 　潔凈空調系統(tǒng)劃分
實驗動物房內環(huán)境控制因素除了空氣潔凈級別外,空氣的溫濕度、壓力梯度、氨濃度、氣流速度均對實驗動物的機體熱平衡影響較大。一些實驗用動物(如小鼠、豚鼠、兔子等) 對聲音也比較敏感,噪聲太高,會影響動物的飼養(yǎng),從而影響實驗結果。另外,一些實驗用動物(例如SPF 用小鼠感染實驗室) ,應采用全新風直流系統(tǒng),排風集中通過高效過濾器(HEPA) 處理后排入大氣。本工程根據(jù)以上實驗動物房的特點及其不同潔凈級別的要求劃分為3 個潔凈空調系統(tǒng)。
1. 1 　豚鼠飼養(yǎng)間、小鼠實驗間、觀察室等區(qū)域為Kj - 1 系統(tǒng),空調系統(tǒng)原理見圖1。房間潔凈度為7 級, 換氣次數(shù)為20 次/ h ,采用全新風加熱回收裝置的方式。送風經過初效、中效、高效過濾器三級過濾送入房間(高效送風口擴散板采用小孔形式) 。氣流組織為上送、側下回方式。排風口設置粗效過濾器,有效去除動物的毛發(fā),因考慮到系統(tǒng)采用全新風直流系統(tǒng)能耗較大,故設計了板式顯熱回收裝置(效率約為60 %) ,排風經顯熱回收裝置后排至室外,最大限度地回收了能量,空調送風機和排風機均采用變頻調速控制,實現(xiàn)節(jié)能運行。

1. 2 　小鼠實驗室(感染實驗室) 及SPF 動物飼養(yǎng)區(qū)域為Kj - 2 系統(tǒng),空調系統(tǒng)原理見圖2。房間潔凈度為7 級,換氣次數(shù)為20 次/ h ,采用全新風直流系統(tǒng),其中小鼠實驗室(有弱毒性) 相對于非感染房間保持負壓,防止室內微生物擴散出去,在小鼠實驗室排風道內設置高效過濾器,方便日常維護及更換過濾器,其余房間的排風則集中通過高效過濾器處理后排入大氣。由于本系統(tǒng)送風量較小,雖為全新風直流系統(tǒng),故未設板式顯熱回收裝置。
1. 3 　熱源兔飼養(yǎng)間,實驗觀察室等區(qū)域為Kj - 3系統(tǒng),房間潔凈度8 級,換氣次數(shù)為15 次/ h。空調系統(tǒng)除了免疫兔間、熱源兔飼養(yǎng)間、熱操作間、觀察室采用全新風,其它房間(如潔凈走廊、操作間、緩沖間等) 盡量設計回風,既滿足了系統(tǒng)的要求,又節(jié)省了能量。
2 　本公司實施中采取的有效措施
2. 1 　動物房潔凈區(qū)域的氣流流向與普通潔凈空調不同,它有兩個性質不同的走廊,一個是潔凈走廊,另一個是污染走廊。具體的壓差梯度控制為:清潔走廊> 飼養(yǎng)間> 污染走廊,形成40～30Pa —30～20Pa —20～10Pa 的壓力梯度,即清潔走廊壓力最高,污染走廊壓力最低,這樣的壓差可防止室外或鄰室的細菌經過天花板、地板、墻、窗等縫隙侵入室內,也可防止動物房的臭氣向外散出,以及控制臭氣的流向,防止交叉污染。進入飼養(yǎng)室的人員應遵循單向的原則,在處理工作完成后從污染走廊走出,從而將污染控制在最小的范圍內。
2. 2 　為了有效去除動物產生的臭味和氨氣,氨濃度控制在15mg/ m3 (動態(tài)指標) 以下,應加大新風量甚至于全新風,氣流分布普遍采用亂流式,目的是為了保證新鮮空氣的均勻分布,同時能將臭氣和氨氣迅速排掉。本工程空調系統(tǒng)基本為全新風方式,有回風的空調系統(tǒng)的新風比大于50 %。
2. 3 　由于動物房空調要求24h 連續(xù)運行,因此,空調機組的送風機采用一用一備, 供電須納入系統(tǒng)應急電源內,一旦發(fā)生故障,備用風機即可投入運行。
2. 4 　實驗動物對氣流速度及其聲音很敏感,應嚴格控制風口風速及合理的氣流組織,高效送風口擴散板宜采用小孔形式,動物使用的籠架應避開送風口,防止空調風直接吹到動物籠架上,回風口(帶過濾網(wǎng)) 盡可能設置于墻角,且與動物飼養(yǎng)架也應保持一定的距離。
2. 5 　空調機組,風冷冷凍機組,通風機及冷水泵等均采用低噪音設備,施工過程中做好設備的減震,爭取達到一個良好的運行狀態(tài),送風、回風、排風管均設微穿孔板消聲器,震動設備遠離實驗動物飼養(yǎng)區(qū)域。

2. 6 　Kj - 1 系統(tǒng)送風量為L = 19810m3/ h ,采用了全新風直流系統(tǒng),為節(jié)省能源設計了板式顯熱換熱器。

3 　本公司結語
動物房的潔凈空調系統(tǒng)與一般的潔凈空調系統(tǒng)有所不同,實施中應注意以下幾方面。
3. 1 　壓差控制
該實驗動物房空調系統(tǒng)按屏障環(huán)境考慮,對于不同潔凈級別的區(qū)域之間的壓差控制非常重要,通常保持10～20Pa 的壓差,即可控制臭氣的流向,在形成壓差的區(qū)域設置壓差表,通過監(jiān)測壓差,可直觀監(jiān)測送風量的變化,從而了解過濾器的積塵、阻力變化及房間潔凈度的變化。
3. 2 　空調送風量的確定
實驗動物房空調送風量主要由兩方面決定：一是滿足潔凈級別的要求;二是滿足室內溫、濕度要求。當采用屏障系統(tǒng)時,其技術指標規(guī)定室內換氣次數(shù)為10～20 次/ h ,這主要是基于室內氣味控制的要求,通過計算,其結果一般都超過維持室內熱、濕平衡和其他參數(shù)所需的送風量。雖然實驗動物本身的發(fā)熱量也是一個重要因素,但動物的發(fā)熱量與其活動情況有關,發(fā)熱量普遍較小,一般來說,滿足潔凈級別的送風量即可滿足實驗動物飼養(yǎng)的要求,保持室內空氣的新鮮。
3. 3 　板式顯熱換熱器的應用

實驗動物房空調一般為全新風直流系統(tǒng),原則上應設置熱回收裝置,采用板式顯熱回收裝置,有效地防止了新風與排風的交叉污染,其節(jié)省的能量是可觀的,尤其是冬季的熱回收較為明顯。經實際使用測算,夏季節(jié)省冷量約為15 % ,冬季節(jié)省熱量約為27 %。

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