
一、動物實驗室的空調、通風、空氣(qì)淨化(huà)
實驗動物設施的正常運行離不開空調係統(tǒng)和淨化係統的運行。溫濕度的調節、空氣質量的保證,是順利進行動(dòng)物實驗和科研的必要調節和要(yào)求。
1、淨化空調方式的選擇
臨床醫療機構實驗動(dòng)物設施應由(yóu)使用者根據具(jù)體用途劃分詳細的功能區域;設(shè)計機構(gòu)再根(gēn)據空調係統節能(néng)方式確定係統劃分和空調方式,最好分時(shí)段、分區(qū)域確定淨化空調係統。
2、淨化(huà)空調係統的設計(jì)
臨床醫療機構實(shí)驗動物設施淨化空調係統的設計,應充分考(kǎo)慮初級環境淨化空調係統,也必須考慮隔離器、IVC、EVC次級環境淨化空調係統,同時兼顧換籠台、動物(wù)飼養架、生物安全櫃等通風和動物、人員(yuán)、設備的(de)汙染負荷及冷、熱、濕負荷。
3、實驗動物(wù)設施通風原則
為保證實驗動物設施潔淨度、臭氣汙染控製等特殊要(yào)求(qiú),通風設計(jì)應(yīng)該依照初級環境與次級(jí)環境區分設計的原則,把全(quán)麵通風、局部通風(fēng)、應急通風根據具體用途劃分詳(xiáng)細的(de)功能(néng)區域後(hòu)綜(zōng)合考慮。屏障環境設施的動物潔淨區,送、排風機應采用(yòng)互為備用方式設計,當(dāng)風(fēng)機故障時,應能保證屏障區所需環境參數要求。
(1)送風係統的設計原則
根據國標要求,使(shǐ)用開放式籠架具的屏障環境,應采用全新(xīn)風的頂送側回送(sòng)風方式。一般(bān)使(shǐ)用(yòng)獨立通風籠具的設施可以采用局部回風方式。其空調係統的新風量(liàng)應滿足(zú)補充室內排風與保持室內壓力梯度所需風(fēng)量之和。我國《實驗(yàn)動物設施建築技術規範》也明確規定采用上送下排的氣流組織(zhī)形式,並且要求對送風(fēng)口和(hé)排風口的位置精心布(bù)置,盡可能減少氣流停滯區(qū)域,確保室內可能被汙染的空氣以最快速度流向排風口。
(2)排風(fēng)係統(tǒng)的設計原則
實驗動物屏障設施根據各(gè)功能區域不同,應有多組局部排風係統組成的係統全麵排風。各局部排風劃分原則是:向大氣排放汙染臭氣時,其汙染物排放應遵循綜合治理、循環利用、達標排放和總量控製。排出的汙染臭氣應首先進行無害化處理後才能排放,並應符合《大氣汙染物綜合排放標準》相關規定。
負(fù)壓區設定:可能對潔淨動物構(gòu)成汙染或產生汙染臭氣的無潔淨度要求的區域(yù)。如:籠器具清洗消毒區、普通級(jí)大動物飼育(yù)區、對外緩衝區、滅(miè)菌前區、電梯前廳等,宜設計單獨(-10Pa)負壓區。負(fù)壓(yā)區要求(qiú)排風應與送風連鎖,排風先於送風開啟,後於送風關閉。
正壓區設(shè)定:有潔淨(jìng)度要求的區(qū)域一般按照國(guó)家標準,按照壓力梯度設計為正壓。排風係統的風(fēng)機宜與送風(fēng)連鎖,送風先於排風開啟(qǐ),後於排風關(guān)閉。
(3)負壓設備管道
在潔淨區(qū)內相對於(yú)潔淨室負壓的(de)管道係統。主要指與動物飼(sì)養設備密接的專門負壓係統。如IVC、EVC、隔離(lí)器、換籠台、生物安全櫃、轉運推車、潔淨工作台等(děng)設備運行過程(chéng)中,產生汙染(rǎn)氣(qì)溶膠,威脅潔淨區動物,該類設備排風接入初級環境排風係統支管,又對其(qí)造成影響(xiǎng)。因此不應向室內排風,也不應接入初級環境(jìng)排風支管。
(4)局部排風計算
局部排風是局部(bù)換氣,主要用在幾種散發有害(hài)氣體的點,比如生物安全櫃,通風櫃、IVC、隔離器、換籠台、動物轉運車(chē)等。局部(bù)通風的計算方法:局(jú)部通風如(rú)無法確定換氣體積,則不應按照換氣次數計算。應按操作麵風速計算法,比如局部排風罩(zhào),按照通過罩口麵的風速,通風櫃(guì)按照(zhào)開口處的風速,一般取0.5m/s的風速。局部通風設備可以根據次級環境籠盒、隔離(lí)器等內容積確定換氣(qì)次(cì)數,隔(gé)離器宜按(àn)照(zhào)≥50次/h、IVC、EVC可以按照≥20次/h換(huàn)氣。空調淨(jìng)化(huà)係(xì)統送、排風支管宜安裝氣密閥門。空調淨化係統的風機宜選用風壓變化較大時風量(liàng)變化較小(xiǎo)的類型。屏障(zhàng)環(huán)境和隔離環境過(guò)渡(dù)季節應有冷熱源。包括使用開放式籠具的屏(píng)障環境設(shè)施的動物生存區(qū)以及普通環境的IVC、EVC、隔離器。排風(fēng)口設置應遠離新風取風口,且不應(yīng)處於新風口常年風向的上方。排風應適當高排。如若采用射流風機,風速滿足≥15.3米/秒。
二、實驗動物設施汙染(rǎn)空(kōng)氣無(wú)害化處理原則
1、滿足國家現行有關(guān)大氣汙染(rǎn)物排放(fàng)標準的要求
實驗動物屏障設施主(zhǔ)要向大氣排放的空氣汙染物是氨氣和硫化氫(qīng)氣體。GB14925《實驗動物環境及設施》和GB50447《實驗動物設施建築技術規範》中(zhōng),提出設施內(nèi)氨濃度(動態工況)≤ 14.0mg/m³,向(xiàng)大(dà)氣排放標準則強調“實驗動物設施的建設除應符合本規範的規定外,尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關標準的規定",沒有具體(tǐ)指標參數,目前國內外比較理想的(de)處理方法較少,性價比很低。國(guó)家現行有關標準有:
例如GB50325-2010《民用建築工程室內環境汙染控(kòng)製規範》中氨氣的排放標準:Ⅰ類、Ⅱ類民用建築≤0.20mg/m³。
GB 14554《惡臭汙染(rǎn)物排放標準》廠界標準值:氨濃度:一級:1.0、二級:≤2.0、三級:≤5.0。
公共場所(suǒ)的衛生標準中規定:空氣中(zhōng)排放的氨濃度應≤ 0.5mg/m³。
化工企業附(fù)近的居民區的大氣(qì)中應小於0.2mg/m³。
人可感知的Z低的氨(ān)濃度:5.0PPM,大多數人明顯刺激感覺的氨濃度:20 PPM
2、滿足快排除原則
實驗動物屏障設施運行後,不斷產生(shēng)汙染臭氣(qì),主要是氨氣(NH3,小型齧齒類為主)和硫化氫氣(qì)體(H2S,大動物為主)。因此,通風設計時,應滿足快排除原(yuán)則。我國的《實驗動物設施建築技術規範》也明確規定了上送下排的氣流組織形式,並且要求對送風口和排(pái)風口的位置精心布置,盡可能減少氣流(liú)停滯區域,確保室內可能被汙染(rǎn)的空氣以最快速(sù)度流向排風(fēng)口。實(shí)驗動物設施產生汙染臭氣主要有:根據不(bú)同汙染空氣性質,NH3在潔(jié)淨區內蓄積,不斷上升(shēng)到房間高處,硫化氫氣體會下沉(chén),對不同汙染臭氣采用不同高度排風口。風口風速控製在3m/s左右,風管風(fēng)速控製在7m/s以下。
3、實驗動物屏(píng)障設施汙染(rǎn)臭氣應采用局部一級處(chù)理後再總排風管二級處理原則
目前,排風除氨氣、硫化氫主要(yào)采用的方法有:
(1)局部(bù)化學法處理:目前主(zhǔ)要有針對氨氣、硫化氫(qīng)氣體的化學過濾器;排風係統支管應設置消除汙染的化學裝置(zhì),如化學過濾(lǜ)器等,並應設置在風機的(de)負壓段。應根據汙染臭氣處理量預留設備空間,同時預留(liú)有關設(shè)備的閥門、電動機、檢測孔等處的操作空間。汙染臭氣處理係統的主體設備之(zhī)間應留有足夠的安裝和檢修空(kōng)間,主體設備周邊應應急通道及規範的(de)要求。
(2)吸收法汙染臭(chòu)氣處理:吸收工藝的選擇應考慮的因素主要是汙染臭氣性質、流量、濃度、吸收(shōu)劑性質、吸收裝置(zhì)特性以及經濟性(xìng)等。吸收裝置有噴淋塔、板(bǎn)式塔、湍球塔等。活性炭吸附可以在應急工況下使用(yòng)。
(3)光解法處理:光解工藝的選擇應考慮(lǜ)的因素:汙染氣體的流量、流速、壓力、組(zǔ)分、性質、進口濃度、排放(fàng)濃度等。宜按最大汙染臭氣排放量的120%進行設(shè)計,並控製氣流速度。光解設備連續(xù)工作時間不應少於12個月。氣體的接觸時間應(yīng)≧1.0s。
(4)射流排氣法處理:也稱排氣射流筒法。排氣筒的高度應滿足國(guó)家現行有關大氣汙染(rǎn)物排放標(biāo)準的要求,Z低高度不得低於(yú)15m,排氣筒高度指從地麵(miàn)至排氣口的垂直高度。排氣筒(tǒng)出口風速宜為(wéi)≧15.5m/s,對集中大型(xíng)排氣筒宜預留排風能力。排氣筒應設(shè)置用於監測的采樣孔和監測平台(tái),以及必要的附屬(shǔ)設施。排氣(qì)射流筒頂端不應設置(zhì)傘帽。
4、實驗動物屏障設施(shī)節能原則
實驗動物屏障設施淨化空調係統成本非常(cháng)昂貴,約為一般空調的(de)7倍以上。同時,運(yùn)行成本(běn)也及其巨大。一般情況下實驗動物屏障設施淨化空(kōng)調係統用(yòng)電量約佔了整個耗能的50-60%左右,在“節能減排,環保一票否決製"國策環境下,如何使設施能耗係統最佳設計與能源有效運用,達到低能耗運行目的,就成為不得不做(zuò)且(qiě)相當重要的工作了。實驗動物屏障設施能耗極大。據(jù)統計:建成(chéng)的(de)屏障係統動物設施每年的運行費(fèi)用約為(wéi)每(měi)平方米900-1200元以上。很多動物設施建成後,巨大的(de)日常運行費用成為業(yè)主沉重的(de)經(jīng)濟負擔(dān)。減少能耗的能力是動(dòng)物房設計水平極其重要的指標(biāo)。實驗動物屏障設施能耗重(chóng)點有以下幾部分:
(1)以全(quán)新風方式,全年24小時運行,冷熱源設備和容(róng)量需求(qiú)巨大。
(2)物流需要的滅菌設備,6-8小時/天,所需的電蒸汽發生器耗電量較大。
(3)滿足12/12小時照明的人工光源需要較大耗電量。
(4)局部與全麵通風臭氣無害化處(chù)理係統。
5、實驗(yàn)動物屏障設(shè)施節能原則
目前,確定合理的冷熱源供(gòng)給方式、功能區域(yù)詳細(xì)劃分、分時段、分係統設計全麵(miàn)、局部通風量,盡量降低換氣次數,設備冷熱量回收等是實驗動物屏障設施節能的關鍵,也是體現設計機構技術水平的標誌。因此,實驗動物屏障設施的節能(néng)措施有以下幾個重點:
(1)確(què)定合理的冷熱源供給方式
實驗動物屏障設施為了維持實驗(yàn)動物(wù)次(cì)級環境的最適溫、濕度,選(xuǎn)定合理的冷熱源極為重要。臨床醫療機構一般供應室配備有數台滅菌設備,使用燃氣鍋爐為熱(rè)源,因此,實驗動物屏障設施以燃氣鍋爐作為供熱源為首XUAN。冷源可根據係統劃分與設備節能特點選定。也可以采(cǎi)用地(dì)源、水源熱泵機(jī)組,製冷製(zhì)熱工況穩定(dìng),能效比高,節(jiē)能效(xiào)果明顯。
(2)功能區域詳細劃分,降低(dī)空調冷熱負荷
實驗動物(wù)屏障設施應根據使用特點詳(xiáng)細(xì)劃分各功能區(qū)域,淨化空調係統新風的熱(rè)濕和淨化處理可(kě)集中也可分散設置。
負壓區劃分以可能對動物構成(chéng)汙染或產(chǎn)生汙染臭氣的(de)無潔淨度(dù)要求的區域(生物安全類(lèi)實驗室ABSL-2以上除(chú)外)。如:籠器具清洗消毒(dú)區、普通級大動物飼育區、對外緩衝區、滅菌前區、電梯(tī)前廳等,宜設(shè)計(jì)單獨(-10Pa)負壓區。
正壓區劃分依據(jù)國家標準,按照壓力梯度劃分為動物生(shēng)存區和輔助區、通道區等。
次級環境(jìng)的設備(bèi)通風:在潔淨區內相對於潔淨室設計負壓的管道係統。主要(yào)指與動物飼養設備密接的專門負壓係統。如IVC、EVC、隔離(lí)器、換籠台、生物安全(quán)櫃(guì)、轉運推車、潔淨工作台等設備(bèi)運行過程中,產生汙染氣溶膠,威脅潔(jié)淨區動物,該類設備(bèi)排風接入初級環境排風(fēng)係統支管(guǎn),又對其造成(chéng)影響。因此不應向室內(nèi)排風,也不應接入初級環境排風支管。
分時段設計:24小時運行和間斷運行的部分要區分開來;根據動物生(shēng)存區動物數量調整換氣次數,宜采用變(biàn)頻方式。動物生存區(qū)內采用換氣效率高的送(sòng)風口及氣流控(kòng)製方(fāng)式,以及部分排風再循環,減少新風使用量。
(3)采用先進技術,充分回收能量
根據采用顯熱能量回收裝置,在寒冷及嚴寒地區冬季大溫差(chà)工況下,顯熱回收率50-60,節能效(xiào)果較為顯著。國外(wài)已有(yǒu)實驗動物設施采用分子篩式全熱能(néng)量回(huí)收裝置,全熱回收(shōu)效率70%以上,節能效(xiào)果(guǒ)明顯。總(zǒng)排風管經無害(hài)化處理後可以全部排(pái)風再循環,減少新風使用量。
(4)圍護結構保溫
強化外牆與屋麵的隔熱保溫能力:根據實驗目的、動物種類和房(fáng)間功能的不同進行分(fèn)區。