表1 生产设施环境指标(静态)
项目屏障环境(SPF 级) 指标
温度( ℃) 20～26
相对湿度( %) 40～70
换气次数(次/ h) 10～20
气流速度(m/ s) 0. 1～0. 2
压强梯度(Pa) 20～50
空气洁净度级7
噪声dB(A) ≤60
工作照度(Lx) 150～300
动物照度(Lx) 15～20
1 洁净空调系统划分
实验动物房内环境控制因素除了空气洁净级别外,空气的温湿度、压力梯度、氨浓度、气流速度均对实验动物的机体热平衡影响较大。一些实验用动物(如小鼠、豚鼠、兔子等) 对声音也比较敏感,噪声太高,会影响动物的饲养,从而影响实验结果。另外,一些实验用动物(例如SPF 用小鼠感染实验室) ,应采用全新风直流系统,排风集中通过高效过滤器(HEPA) 处理后排入大气。本工程根据以上实验动物房的特点及其不同洁净级别的要求划分为3 个洁净空调系统。
1. 1 豚鼠饲养间、小鼠实验间、观察室等区域为Kj - 1 系统,空调系统原理见图1。房间洁净度为7 级, 换气次数为20 次/ h ,采用全新风加热回收装置的方式。送风经过初效、中效、高效过滤器三级过滤送入房间(高效送风口扩散板采用小孔形式) 。气流组织为上送、侧下回方式。排风口设置粗效过滤器,有效去除动物的毛发,因考虑到系统采用全新风直流系统能耗较大,故设计了板式显热回收装置(效率约为60 %) ,排风经显热回收装置后排至室外,最大限度地回收了能量,空调送风机和排风机均采用变频调速控制,实现节能运行。
1. 2 小鼠实验室(感染实验室) 及SPF 动物饲养区域为Kj - 2 系统,空调系统原理见图2。房间洁净度为7 级,换气次数为20 次/ h ,采用全新风直流系统,其中小鼠实验室(有弱毒性) 相对于非感染房间保持负压,防止室内微生物扩散出去,在小鼠实验室排风道内设置高效过滤器,方便日常维护及更换过滤器,其余房间的排风则集中通过高效过滤器处理后排入大气。由于本系统送风量较小,虽为全新风直流系统,故未设板式显热回收装置。
1. 3 热源兔饲养间,实验观察室等区域为Kj - 3系统,房间洁净度8 级,换气次数为15 次/ h。空调系统除了免疫兔间、热源兔饲养间、热操作间、观察室采用全新风,其它房间(如洁净走廊、操作间、缓冲间等) 尽量设计回风,既满足了系统的要求,又节省了能量。
2 本公司实施中采取的有效措施
2. 1 动物房洁净区域的气流流向与普通洁净空调不同,它有两个性质不同的走廊,一个是洁净走廊,另一个是污染走廊。具体的压差梯度控制为:清洁走廊> 饲养间> 污染走廊,形成40～30Pa —30～20Pa —20～10Pa 的压力梯度,即清洁走廊压力最高,污染走廊压力最低,这样的压差可防止室外或邻室的细菌经过天花板、地板、墙、窗等缝隙侵入室内,也可防止动物房的臭气向外散出,以及控制臭气的流向,防止交叉污染。进入饲养室的人员应遵循单向的原则,在处理工作完成后从污染走廊走出,从而将污染控制在最小的范围内。
2. 2 为了有效去除动物产生的臭味和氨气,氨浓度控制在15mg/ m3 (动态指标) 以下,应加大新风量甚至于全新风,气流分布普遍采用乱流式,目的是为了保证新鲜空气的均匀分布,同时能将臭气和氨气迅速排掉。本工程空调系统基本为全新风方式,有回风的空调系统的新风比大于50 %。
2. 3 由于动物房空调要求24h 连续运行,因此,空调机组的送风机采用一用一备, 供电须纳入系统应急电源内,一旦发生故障,备用风机即可投入运行。
2. 4 实验动物对气流速度及其声音很敏感,应严格控制风口风速及合理的气流组织,高效送风口扩散板宜采用小孔形式,动物使用的笼架应避开送风口,防止空调风直接吹到动物笼架上,回风口(带过滤网) 尽可能设置于墙角,且与动物饲养架也应保持一定的距离。
2. 5 空调机组,风冷冷冻机组,通风机及冷水泵等均采用低噪音设备,施工过程中做好设备的减震,争取达到一个良好的运行状态,送风、回风、排风管均设微穿孔板消声器,震动设备远离实验动物饲养区域。
2. 6 Kj - 1 系统送风量为L = 19810m3/ h ,采用了全新风直流系统,为节省能源设计了板式显热换热器。
3 本公司结语
动物房的洁净空调系统与一般的洁净空调系统有所不同,实施中应注意以下几方面。
3. 1 压差控制
该实验动物房空调系统按屏障环境考虑,对于不同洁净级别的区域之间的压差控制非常重要,通常保持10～20Pa 的压差,即可控制臭气的流向,在形成压差的区域设置压差表,通过监测压差,可直观监测送风量的变化,从而了解过滤器的积尘、阻力变化及房间洁净度的变化。
3. 2 空调送风量的确定
实验动物房空调送风量主要由两方面决定：一是满足洁净级别的要求;二是满足室内温、湿度要求。当采用屏障系统时,其技术指标规定室内换气次数为10～20 次/ h ,这主要是基于室内气味控制的要求,通过计算,其结果一般都超过维持室内热、湿平衡和其他参数所需的送风量。虽然实验动物本身的发热量也是一个重要因素,但动物的发热量与其活动情况有关,发热量普遍较小,一般来说,满足洁净级别的送风量即可满足实验动物饲养的要求,保持室内空气的新鲜。
3. 3 板式显热换热器的应用
实验动物房空调一般为全新风直流系统,原则上应设置热回收装置,采用板式显热回收装置,有效地防止了新风与排风的交叉污染,其节省的能量是可观的,尤其是冬季的热回收较为明显。经实际使用测算,夏季节省冷量约为15 % ,冬季节省热量约为27 %。
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