一、實驗動物設(shè)施通風(fēng)空調(diào)的主要能耗
實驗動物設(shè)施的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗為一般設(shè)施的5~10倍。其主要原因在于:①設(shè)施需要長時間不間斷的全新風(fēng)運行,而且換氣次數(shù)較高,送、排風(fēng)設(shè)備的負荷很大;②設(shè)施內(nèi)空氣的溫度、濕度和潔凈度要求標準高,特別是室內(nèi)外溫差大的時候,空調(diào)負荷很大;③為控制空氣中微生物對所飼養(yǎng)動物的侵害,設(shè)施的送風(fēng)系統(tǒng)中必須依據(jù)不同要求安裝初效、中效和高效過濾器,送風(fēng)阻力增大,耗能也增加。另外,在北方地區(qū),冬、春季節(jié)多有風(fēng)沙揚塵,初效過濾器前必須有預(yù)過濾器作保護,勢必也增加了系統(tǒng)的阻力;④大多數(shù)實驗動物設(shè)施圍護結(jié)構(gòu)的隔熱性能并不好,使實驗動物設(shè)施的圍護結(jié)構(gòu)熱負荷比一般建筑相對要高;⑤實驗動物為皮毛動物,自身掉毛產(chǎn)塵,往往掉落的毛堵塞在排風(fēng)風(fēng)口上,增加了排風(fēng)系統(tǒng)的阻力。
二、實驗動物設(shè)施通風(fēng)空調(diào)節(jié)能的主要措施
實驗動物設(shè)施的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),特別是采用中央通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的,其設(shè)計方案的優(yōu)劣直接影響到設(shè)施的使用性能。可以說通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計對設(shè)施的節(jié)能降耗起著重要的作用。
(1)合理計算負荷,精心設(shè)計通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)
實驗動物設(shè)施是為動物提供生活的場所,為了維持動物生存需要和防止感染,最佳的對策就是給予充足的凈化新風(fēng)和排風(fēng)。一般的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計均采用設(shè)施內(nèi)最大負荷和最多的動物存欄數(shù)來估算,但實際動態(tài)運行時,卻要根據(jù)設(shè)施內(nèi)的實際負荷情況來給予適當(dāng)?shù)膬艋嘛L(fēng)和排風(fēng),因而造成大多數(shù)情況下通風(fēng)空調(diào)設(shè)備都在高耗能狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。風(fēng)機軸功率與風(fēng)量的3次方成正比,如果把風(fēng)量從20%降到2%,則節(jié)省風(fēng)機軸功率62.8%。為此,可采取變風(fēng)量送、排風(fēng)技術(shù),使通風(fēng)系統(tǒng)能夠隨著室內(nèi)動物飼養(yǎng)密度的變化適當(dāng)改變送、排風(fēng)量,以減少通風(fēng)負荷。如果在設(shè)施內(nèi)安裝氨濃度監(jiān)測裝置,隨時監(jiān)控室內(nèi)空氣品質(zhì),可以更有效地調(diào)節(jié)送、排風(fēng)量。此外,目前國內(nèi)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的漏風(fēng)量在1%~20%之間,而國外標準達到1%以下,盡力減少通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的漏風(fēng)量也可降低不必要的能耗。
(2)采用低阻過濾器節(jié)約能量
采用低阻力的過濾器在具有通風(fēng)空調(diào)凈化系統(tǒng)(HVAC系統(tǒng))控制的潔凈環(huán)境中可以節(jié)省不少能量。因為裝置過濾網(wǎng)將產(chǎn)生風(fēng)管系統(tǒng)的壓損,因此.選用過濾網(wǎng)時應(yīng)采用低壓損型產(chǎn)品,另外由于過濾網(wǎng)經(jīng)久使用后會產(chǎn)生集塵效應(yīng),雖然捕捉效率仍佳,但相對也造成壓損增加,因此定時更換過濾網(wǎng)也是降低壓損的方式。在很多情況下,可以采用低阻過濾器或者低阻亞高效過濾器的,就不用阻力高出3~4倍的高效過濾器,可以減少送風(fēng)動力能耗。
(3)有效利用潔凈氣流
實驗動物屏障設(shè)施中的清潔走廊、內(nèi)準備間等高靜壓區(qū)域,其內(nèi)部的潔凈氣流在作業(yè)環(huán)境中要與其他飼養(yǎng)和實驗室予以區(qū)分,在嚴格的日常管理中,這些地方應(yīng)該是相對潔凈度控制最有保證的區(qū)域,不一定完全采用全送全排的方式。可以通過回風(fēng)予以利用,合理減少新風(fēng)補給量,控制減少排氣量,除了可降低排氣風(fēng)機運轉(zhuǎn)電力外,而且可降低外氣所引入的通風(fēng)空調(diào)負荷。
(4)提高系統(tǒng)控制水平
對潔凈間而言,通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)自動化監(jiān)控,可以在滿足系統(tǒng)安全運行及保證系統(tǒng)的各種技術(shù)指標的同時,最大限度地實現(xiàn)節(jié)能控制,符合日益突出的節(jié)能和環(huán)保需要。有關(guān)資料表明,采用通風(fēng)空調(diào)自控系統(tǒng)后,可節(jié)約通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備年度運行費用的10%,而通風(fēng)空調(diào)自控產(chǎn)品的投資占整個實驗動物設(shè)施總投資的0.5%左右,收回投資時間很短。同時,由于實現(xiàn)設(shè)備的自動控制和管理水平,可以降低設(shè)備損壞等突發(fā)事故的發(fā)生幾率,使系統(tǒng)保持更安全、更可靠地運行,從而帶來潛在效益
(5)減少冷、熱負荷
1.冷、熱源變量調(diào)節(jié):空調(diào)的冷、熱量往往都是按最大負荷設(shè)計的,而實際運行中大多數(shù)是在部分負荷下運行,如果空調(diào)的冷、熱源變量調(diào)節(jié)功能不到位,則空調(diào)的能耗就很大。
2.降低室內(nèi)高度:一般嚙齒類小型實驗動物潔凈室高度不高于2.4m,中型或大型個體的實驗動物,其房間高度建議在2.6m為宜,以減少潔凈空氣單位流量。
3.加強圍護絕熱:選擇較好的隔熱材料,加厚保溫層。
4.設(shè)置小單元獨立通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng):將實驗動物房分成若干區(qū)域,相應(yīng)地設(shè)立若干小單元獨立通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),使用時根據(jù)動物飼養(yǎng)種類和數(shù)量的增減,有選擇地啟用房間和相應(yīng)的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),避免通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)放空運行。
(6)推薦使用分區(qū)通風(fēng)空調(diào)方式
在以實驗為主或日常飼養(yǎng)數(shù)量變化較大的設(shè)施,不宜采用集中式通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng),建議用分散的小區(qū)通風(fēng)空調(diào)形式,以提高設(shè)施的機動性和間歇運行能力,以防止在集中通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時,出現(xiàn)空載房間能源的無謂消耗。
(7)合理規(guī)劃平面,?充分利用有效使用面積,盡量減少輔助區(qū)域
對于一個實驗動物設(shè)施在實施通風(fēng)空調(diào)設(shè)計前,最重要的是合理規(guī)劃其平面布局,在符合使用工藝要求的同時,應(yīng)盡量減少輔助用房所占面積,以提高設(shè)施的有效利用系數(shù)。這也是減少能耗和衡量實驗動物設(shè)施設(shè)計成功與否的重要標志之一。當(dāng)然,實驗動物設(shè)施的面積越小,輔助面積所占比例會相對較大。特別是利用原有建筑進行改建的項目,會受到建筑物結(jié)構(gòu)和房屋走向等客觀條件限制,進行方案設(shè)計時必然會有諸多困難和不利因素。
(8)其它節(jié)能方式
1.加強管理和節(jié)能意識培養(yǎng):實驗動物設(shè)施屬專用建筑,設(shè)施內(nèi)的負荷情況隨時都有很大變化,管理難度也較大。例如空調(diào)溫度的設(shè)定,不同種動物其生活習(xí)性、溫度的適應(yīng)范圍有所不同,在處于同一空調(diào)系統(tǒng)時,很難有一個共同標準。應(yīng)選擇比較接近的環(huán)境指標值,同時也根據(jù)設(shè)施內(nèi)功能房間的不同,調(diào)整運行情況。特別是飼養(yǎng)用房和實驗用房,在調(diào)整飼養(yǎng)或?qū)嶒炗媱潟r,其室內(nèi)的動態(tài)負荷差異很大,應(yīng)及時進行系統(tǒng)調(diào)整,以降低耗能。另外,也要加強人員的專業(yè)和素質(zhì)教育,學(xué)習(xí)和提高有關(guān)設(shè)施通風(fēng)空調(diào)專業(yè)知識和技能,向員工宣傳節(jié)能知識和作法,長遠的節(jié)能意識培養(yǎng),更是全社會實現(xiàn)總體節(jié)能目標的必要條件。
2.實現(xiàn)能源最大限度的回收利用:中國的氣候特點是新風(fēng)中潛熱負荷占絕大部分,如北京、上海,廣州等地潛熱負荷占夏季冷負荷80%以上,而顯熱負荷卻很小。如果只能回收顯熱,即使其顯熱效率有100%,全熱效率也不到30%。國外的實驗動物設(shè)施采用全熱回收已很普遍,目前國內(nèi)許多通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冷熱能源的回收利用研究和應(yīng)用工作也在蓬勃開展。可以說,利用全熱回收技術(shù)將排風(fēng)的熱量進行回收利用也是一項重要的節(jié)能措施。
3.空氣定向流技術(shù)的應(yīng)用:隨著實驗動物設(shè)施的興建,一種空氣定向流動的技術(shù)越來越受到重視。一般實驗動物設(shè)施僅有5%~10%的潔凈空氣參與了動物飼養(yǎng)盒(籠)內(nèi)空氣的交換,要達到節(jié)能的目的,就必須盡量減少非交換凈化氣流,并讓可交換氣流沿定向流動,最后進人排風(fēng)管。根據(jù)這種原理,目前已有多種空氣定向流裝置在實驗動物設(shè)施建設(shè)中得到了應(yīng)用。比如,IVC和定向流的飼養(yǎng)房,都是采用定向技術(shù),使凈化氣流通過管道在動物飼養(yǎng)盒內(nèi)定向流動而全部參與盒內(nèi)的空氣交換,使凈化空氣的流量非常小。該裝置簡化了控制設(shè)備,使用方便靈活,對基礎(chǔ)建筑要求不高,特別適合小規(guī)模實驗動物的飼養(yǎng),其運行費用大幅度降低。而且由于空氣定向流動,飼養(yǎng)籠盒內(nèi)的污染空氣不會進入室內(nèi),工作人員操作空間無塵無味,優(yōu)化了工作環(huán)境。
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