表1 生產設施環境指標(靜態)
項目屏障環境(SPF 級) 指標
溫度( ℃) 20～26
相對濕度( %) 40～70
換氣次數(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 潔凈空調系統劃分
實驗動物房內環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,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,排風集中通過高效過濾器(HEPA) 處理后排入大氣。本工程根據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。
1. 1 豚鼠飼養間、小鼠實驗間、觀察室等區域為Kj - 1 系統,空調系統原理見圖1。房間潔凈度為7 級, 換氣次數為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,因考慮到系統采用全新風直流系統能耗較大,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,實現節能運行。
1. 2 小鼠實驗室(感染實驗室) 及SPF 動物飼養區域為Kj - 2 系統,空調系統原理見圖2。房間潔凈度為7 級,換氣次數為20 次/ h ,采用全新風直流系統,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。由于本系統送風量較小,雖為全新風直流系統,故未設板式顯熱回收裝置。
1. 3 熱源兔飼養間,實驗觀察室等區域為Kj - 3系統,房間潔凈度8 級,換氣次數為15 次/ h?？照{系統除了免疫兔間、熱源兔飼養間、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,既滿足了系統的要求,又節省了能量。
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。本工程空調系統基本為全新風方式,有回風的空調系統的新風比大于50 %。
2. 3 由于動物房空調要求24h 連續運行,因此,空調機組的送風機采用一用一備, 供電須納入系統應急電源內,一旦發生故障,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) 盡可能設置于墻角,且與動物飼養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,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區域。
2. 6 Kj - 1 系統送風量為L = 19810m3/ h ,采用了全新風直流系統,為節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與一般的潔凈空調系統有所不同,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按屏障環境考慮,對于不同潔凈級別的區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,在形成壓差的區域設置壓差表,通過監測壓差,可直觀監測送風量的變化,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。當采用屏障系統時,其技術指標規定室內換氣次數為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、濕平衡和其他參數所需的送風量。雖然實驗動物本身的發熱量也是一個重要因素,但動物的發熱量與其活動情況有關,發熱量普遍較小,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,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,夏季節省冷量約為15 % ,冬季節省熱量約為27 %。
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