動物實驗室的采暖、空調、通風及空氣凈化系統

動物實驗室的環境要求取決于實驗室的級別，根據實驗室環境設施的分類，動物實驗室分為三級：普通環境、屏障環境和隔離環境。普通動物實驗室的環境應滿足舒適性，并控制實驗室內的氨濃度。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系統具有生物潔凈空調系統的特點。

一、 動物實驗室通風空調的特點

（1） 采用全新風通風空調系統

一般來說，動物實驗室飼養的動物密度很大，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系統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境。為了確保必要的空氣潔凈度，須滿足一定數量的換氣要求。

（3） 空調負荷大

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

（4） 通風空調系統控制要求高

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境條件，甚至一天的溫度波動也應小于4℃。這就要求空調系統須自動控制，并根據外部氣象條件和室內動物數量，及時調整空調通風系統的風量及冷、熱量，使實驗室環境參數的變化保持在允許范圍內。

（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范允許的濃度。

（6） 大面積的通風空調機房

由于動物實驗室通風量大、空調負荷大、風管尺寸大、設備體積大、數量多，通風空調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設備氣密性高，處理要求多，需要一定數量的備用設備，成本較高。除設備維護周期外，系統往往需要全年24小時不間斷運行，運行能耗遠高于一般通風系統和舒適性空調系統。空調系統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。

（2） 系統形式

采暖系統盡量使用上供上回，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） 采暖系統控制與調節

散熱器上應安裝自動溫控閥，以實現不同潔凈室溫度控制。采暖系統應采用質調節與量調節相結合的調節方式。

（4） 預防措施

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

采暖熱媒應為低溫熱水，以避免燙傷大型放養動物，并便于室溫調節。

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。中凈環球凈化可提供動物實驗室、潔凈實驗室、無菌室的咨詢、規劃、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

（1） 空調系統計算

1.負荷計算    空調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    應滿足大氣環境和相鄰腔室壓力梯度的要求。

（2） 空調系統的形式

動物實驗室大多采用單風道、定風量和全空氣直流空調系統。當空調系統服務于多個實驗室且有不同的使用要求時，也可以使用VAV空調系統。

（3） 空氣凈化

普通動物實驗室應在空調機組內設置初級和中效兩級空氣過濾器；對于潔凈動物實驗，空調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形成均勻的溫度場、速度場和較小的溫度梯度。

屏障環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。在隔離環境的潔凈動物實驗室中，氣流組織分布在飼養籠或隔離器內經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空調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點，但缺點是缺乏實際應用的定量分析數據報告，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的污染物原子聚合，生成新的無害或低有害物質，如CO₂、H₂O等。

（3） 排放

經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、 通風空調系統控制和調節

動物實驗室通風空調系統的自動控制是保證實驗室安全、合理、節能運行的關鍵。自動控制系統應完整、可靠、調節迅速、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、空調通風系統運行方式及工況轉換控制、系統啟停順序及聯鎖控制、送排風機變頻調速控制等，備用風機故障時的自動輸入控制等。

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