實驗動物房是指適宜于飼養、繁育實驗動物的建筑物。這類建筑應具有特定的環境要求和實驗手段,以保證動物的品質和實驗研究的準確可靠性。根據規范甲第3.1.1條,實驗動物環境設施可分為普通環境設施、屏障環境設施和隔離環境設施。不同的環境設施相對應的環境指標各不相同。而為保證動物房環境要求,空調系統的合理設計尤為重要。
一、空調系統劃分
空調系統的劃分需根據動物飼養環境和具體的工藝布局來確定:(1)動物房普通環境和動物房屏障環境需分開;(2)不同的動物實驗區域需分開;(3)使用同時率不同的區域需分開;(4)普通區域:實驗室及辦公室采用分體空調或變制冷劑流量空調系統(VRF)系統,系統劃分按照房間的功能和使用的同時性設置。
二、實驗動物房的壓差及壓差控制
根據規范第3.2.1條要求,屏障環境相鄰房間的最小靜壓差為10Pa。具體的壓差梯度控制為:清潔走廊>前室>飼養間>污染走廊,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。
為實現小動物飼養潔凈區房間的壓差精確控制,在凈化房間的排風管上設置變風量閥(VAV),該閥門根據房間的壓差信號,自動調節排風量,以維持房間的壓差在設定值。
三、實驗動物房的風量確定及氣流組織
由于實驗動物房對于氨、硫化氫等氣體濃度的要求(考慮到工作人員對這些氣體的敏感程度與動物不同),且本工程動物房均使用開放式籠具,為快速排放氨、硫化氫等氣體,故空調系統需采用全新風的方式。則動物房風量計算主要是送風量的計算。根據規范第3.2.1條要求,普通環境動物房換氣次數≥8次/h,屏障環境動物房換氣次數≥15次/h。為避免盲目的加大換氣次數來達到更好的潔凈效果,需綜合考慮維護結構的傳熱量、設備發熱量及動物散熱量等各種因素來確定送風量。排風量根據房間壓差滲透量來確定。
實驗動物房的氣流組織宜采用上送下排方式。為避免動物的吹風感,籠具上方不宜布置送風口,籠具周邊送風口風速需控制在0.15m/s左右。且動物飼養房間建議采用四角排風方式(排風口應避開遮擋物,房間較長時中間部位宜增設排風口)來及時有效的排除房間內動物產生的氨、硫化氫等氣體。
四、實驗動物房空調系統形式和末端設備選擇
由于動物房空調系統為全新風形式,且動物房需24h不間斷運行,則空調系統的能耗及運行費用會很大。另外本項目空調機房面積及高度均充足。經設計方案階段與業主溝通討論后確定動物房空調系統采用排風熱回收裝置。經幾種熱回收裝置對比后決定采用三維熱管熱回收裝置。
采用三維熱管熱回收裝置能有效地防止了新風與排風的交叉污染,其節能效果是可觀的,尤其是冬季的熱回收較為明顯。根據規范第5.1.6條要求,動物房的送風機和排風機均設置備用風機,以保障風機發生故障時,系統能夠繼續正常運行。另動物房廢氣需經過活性炭過濾器過濾后再排至室外。
五、冷熱源系統選擇及節能措施
外管只有蒸汽,無冷熱水。另考慮到潔凈動物房區域的特殊性(夏季需要再熱及過度季節或冬季需要制冷),工程動物房區域空調用7℃/12℃冷凍水系統選用若干臺風冷熱泵機組,均為兩管制機組。夏季供水溫度為7℃,回水溫度為12℃,冬季供水溫度為45℃,回水溫度為40℃。另外選用2臺四管制風冷熱泵機組,互為備用,夏季供水溫度為7℃,回水溫度為12℃,冬季供水溫度為45'C,回水溫度為40C,主要為夏季提供再熱熱源和冬季表冷冷源,保證一年四季都有冷熱水。并設置相對應的冷凍水泵及熱水泵,定壓方式采用隔膜式定壓膨脹罐。設備均布置在屋面。四管制風冷熱泵機組的選型根據夏季空調再熱量大小來確定。其能同時制備冷水和熱水的功能大大提高了系統的能效比。蒸汽僅作為冬季空調系統加濕用熱源。
六、總結
為保證動物的品質和實驗研究的準確可靠性,動物房的空調設計尤其重要,尤其是如何能夠減少能耗及避免交叉污染方面。在設計之初,設計師需綜合考慮工藝布置、建筑空間等各方面條件,經過方案對比合理的劃分空調系統及采用熱回收等節能措施。空調冷熱源也需根據實際情況合理選擇能效比高的設備,充分考慮節能措施。總之設計師應結合動物房的特殊性設計出安全可靠又節能環保的空調系統。
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