動物實驗室的采暖、空調(diào)、通風及空氣凈化系統(tǒng)

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

一、 動物實驗室通風空調(diào)的特點

（1） 采用全新風通風空調(diào)系統(tǒng)

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

（2） 大風量

除普通動物實驗室外，潔凈動物（SPF級動物和無菌動物）實驗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)負荷大

由于潔凈動物實驗室采用全新風直流式空調(diào)系統(tǒng)，換氣量大，空調(diào)負荷比一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)高得多。

（4） 通風空調(diào)系統(tǒng)控制要求高

為了保證動物實驗結果的準確性，潔凈動物實驗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)通風系統(tǒng)的風量及冷、熱量，使實驗室環(huán)境參數(shù)的變化保持在允許范圍內(nèi)。

（5） 排風需要處理后排放

動物實驗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） 大面積的通風空調(diào)機房

由于動物實驗室通風量大、空調(diào)負荷大、風管尺寸大、設備體積大、數(shù)量多，通風空調(diào)機房及安裝占地面積大。

（7） 建設和維護成本高

動物實驗室的通風空調(diào)設備氣密性高，處理要求多，需要一定數(shù)量的備用設備，成本較高。除設備維護周期外，系統(tǒng)往往需要全年24小時不間斷運行，運行能耗遠高于一般通風系統(tǒng)和舒適性空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)往往占動物實驗設施總成本的1/3以上，運行能耗可達整個設施的4/5。

二、 采暖

（1） 適用范圍

除普通動物實驗室外，潔凈動物實驗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，實驗室供采暖管道采用架空敷設方式，避免難以維修的地溝敷設。

（3） 采暖系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)

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

（4） 預防措施

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

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

應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驗室、潔凈實驗室、無菌室的咨詢、規(guī)劃、設計、施工、安裝改造等配套服務。

水管閥門應設置在高位，自動排氣閥應設置在實驗室外，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.負荷計算    空調(diào)負荷不僅包括圍護結構和新風負荷，還應包括人員、動物、實驗設備和照明負荷。

2.風量計算    新風量應同時滿足動物需氧量、除臭風量、保證潔凈度和所需壓差。

3.壓差計算    應滿足大氣環(huán)境和相鄰腔室壓力梯度的要求。

（2） 空調(diào)系統(tǒng)的形式

動物實驗室大多采用單風道、定風量和全空氣直流空調(diào)系統(tǒng)。當空調(diào)系統(tǒng)服務于多個實驗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

普通動物實驗室應在空調(diào)機組內(nèi)設置初級和中效兩級空氣過濾器；對于潔凈動物實驗，空調(diào)機組應設置初次效率、中效率和亞高效三級空氣過濾器，并在送風口設置高效空氣過濾器。所有空氣過濾器應由纖維材料制成。

（4） 氣流組織

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

屏障環(huán)境的潔凈動物實驗室和普通動物實驗室的氣流組織一般為紊流。屏障環(huán)境的空氣潔凈度達到7級（10000級）。小動物實驗室通常為房間頂部送風，在下面的四個角落或底部排出空氣；大型動物實驗室通常在房間頂部送風，在房間頂部或中間回風。在隔離環(huán)境的潔凈動物實驗室中，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5級（100級）。

四、 通風

（1） 排風量

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

（2） 排風處理

動物實驗室常見的排風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的孔隙--毛細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吸附。因此，活性炭的吸附取決于孔隙結構和化學成分。

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，化學反應完善，吸收凈化效率可達95%；排放口處的臭氣排放濃度小于10ppm，酸霧凈化塔的風機和水泵通常由供應商提供。

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，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，但缺點是缺乏實際應用的定量分析數(shù)據(jù)報告，投資和運行成本高，直接受“電暈”燈使用壽命和更換空氣預濾器頻率等因素影響。應注意，反應產(chǎn)物H₂SO₄會腐蝕通風管。

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電子不平衡，需要與氧分子結合生成臭氧；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)處理的動物實驗室廢氣仍需在高空排放，出風口應高出實驗室屋頂3M。

五、 通風空調(diào)系統(tǒng)控制和調(diào)節(jié)

動物實驗室通風空調(diào)系統(tǒng)的自動控制是保證實驗室安全、合理、節(jié)能運行的關鍵。自動控制系統(tǒng)應完整、可靠、調(diào)節(jié)迅速、控制準確。自動控制主要包括：溫濕度控制、房間壓力梯度控制、空調(diào)通風系統(tǒng)運行方式及工況轉(zhuǎn)換控制、系統(tǒng)啟停順序及聯(lián)鎖控制、送排風機變頻調(diào)速控制等，備用風機故障時的自動輸入控制等。

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