
一、動物實驗室的空調、通(tōng)風、空氣(qì)淨化(huà)
實驗(yàn)動(dòng)物設施的正常運行離不開空調係統和淨化係(xì)統的運行。溫(wēn)濕度的調節、空氣質量的保證,是順利進行動物實驗和科研的必要調節和要求。
1、淨化空調方式的選擇
臨床醫療機構實驗動物設施應由使用(yòng)者根據(jù)具體用途劃分詳細的功能區域;設計機構(gòu)再根據空調係統節能方式確(què)定係(xì)統劃分和空調方式,最好分時段、分區域確定淨化空調係統。
2、淨化空調(diào)係統的(de)設計
臨床醫療機構實驗(yàn)動物設施淨化空(kōng)調係統的設計,應充分考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(diào)係統,同時兼顧換籠台、動物飼養(yǎng)架、生物安(ān)全櫃等通(tōng)風和動(dòng)物、人員、設(shè)備的汙染負荷及冷(lěng)、熱、濕負荷。
3、實驗動物設施通風原則
為保證實驗動物(wù)設施潔淨度、臭氣汙染控製等特殊要求,通風設計應該依照初級(jí)環境與次(cì)級環境區分設計的原則,把全麵通風、局部通風、應急通風根據具體用途劃分詳細的功能區域後綜合考慮。屏障環境(jìng)設施的動(dòng)物(wù)潔淨區(qū),送、排風機應采用互為備用方式(shì)設計,當風機故障時,應(yīng)能(néng)保證屏障區所(suǒ)需環境參(cān)數要求。
(1)送風係統的設計(jì)原則
根據國標要(yào)求,使用開放式籠架具的屏障環境,應采用全新風的頂送側回送風方式(shì)。一般使用獨立通風籠(lóng)具的(de)設施可以采用(yòng)局部回風方式。其空調係統的新風量應滿足補充(chōng)室內(nèi)排風與保持(chí)室內壓力梯(tī)度所需風量之和。我國(guó)《實驗動物設施建築技術規(guī)範》也明確規定采用上送下排(pái)的氣流組織(zhī)形式,並且要求對送風口和排風口的位(wèi)置精心布置,盡可能減少氣流停滯區域,確保室內可能被汙染的空氣以最快速度(dù)流向排風口(kǒu)。
(2)排風係統的設計原則
實驗動物屏障設施根據各功能區域不同,應有多組局部排(pái)風係統組成的係統(tǒng)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(zūn)循綜合治理、循環利用、達標排放和總量控製。排(pái)出的汙染臭氣應首先進行(háng)無害化處理後才能排(pái)放,並應符合《大氣汙染(rǎn)物(wù)綜(zōng)合排放標準(zhǔn)》相關(guān)規定。
負壓區設定:可能對潔(jié)淨動物構成汙染或產生汙染臭氣的無潔淨度要求的區域。如(rú):籠器具清洗消毒區、普通級大動(dòng)物飼育區、對外緩衝(chōng)區、滅菌前(qián)區、電梯前廳等,宜設計單獨(-10Pa)負壓區。負壓區要求排風應與送風連鎖,排風先於送風開啟,後於送風(fēng)關閉(bì)。
正壓區設定:有潔淨度要求的區(qū)域一般按照國家標準,按照壓(yā)力梯度設計為(wéi)正壓(yā)。排風係統的風機宜與送風連鎖,送風先於排風開(kāi)啟,後於排風關閉(bì)。
(3)負壓設備(bèi)管道
在潔淨區內(nèi)相對於潔淨室負壓的管道係統。主(zhǔ)要指與動物飼養設備密接的專門負壓(yā)係統(tǒng)。如IVC、EVC、隔離器、換籠(lóng)台、生物安全櫃、轉(zhuǎn)運(yùn)推車、潔淨工(gōng)作台等設備運行過(guò)程中,產生汙染氣溶膠,威脅(xié)潔淨區動物(wù),該類設備排風(fēng)接入初級環境排風係統支管,又對(duì)其造成(chéng)影響。因此不應(yīng)向室內排風,也不應接入初級(jí)環境排風支管。
(4)局部排風計算
局部排風是局部換氣,主要用在幾種散發有(yǒu)害氣(qì)體的點,比如生物(wù)安全櫃,通風櫃(guì)、IVC、隔離器、換籠台、動物轉運(yùn)車(chē)等(děng)。局部通風的計算方法:局(jú)部通風如無法確定換氣(qì)體積,則不應按照(zhào)換氣次數計算。應按操作麵風速計算法,比如局部排風罩,按照通過罩口麵的風速,通風櫃(guì)按照開口處的風速,一般取0.5m/s的風速。局(jú)部通風設備(bèi)可以根據次級環境(jìng)籠盒、隔離器等內容積(jī)確定換氣次數,隔離器宜(yí)按照≥50次/h、IVC、EVC可(kě)以按照≥20次/h換氣。空調淨化係統送、排風支管宜安(ān)裝氣密閥門。空調(diào)淨化係統的風機宜選用風壓變化較大時(shí)風量變(biàn)化較小的類(lèi)型。屏障環境(jìng)和隔離環(huán)境過渡季節應有冷(lěng)熱源。包括(kuò)使用開放式籠具的(de)屏障環境設施的動物生存區以及普通環境的IVC、EVC、隔離器。排風口設置應(yīng)遠離新風取風口(kǒu),且不應處於新風(fēng)口常年風向的上方。排風應適當高排。如若采(cǎi)用射流風機,風速滿足≥15.3米/秒。
二、實驗動物設施汙(wū)染空氣無害化處理原則
1、滿足國家現行有關大氣汙染物排放標準的要求
實驗(yàn)動物屏障設(shè)施(shī)主要向大氣排放的空氣汙(wū)染物(wù)是氨(ān)氣和硫(liú)化氫氣(qì)體。GB14925《實驗動物環境及設施》和(hé)GB50447《實驗(yàn)動物設施建築技術規範》中,提出設施(shī)內氨濃度(動態工況)≤ 14.0mg/m³,向大氣排放標準則強調“實驗動物設(shè)施的(de)建設除應符合本規範的規(guī)定外,尚應符合國家(jiā)現行有關標準的規定",沒有具體指標參數(shù),目前國內外比較理想的(de)處理方法較少(shǎo),性價比很低。國家現行(háng)有關標準有:
例如GB50325-2010《民用建築工(gōng)程室內環境汙染(rǎn)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《惡臭汙染物排放標準》廠界標準值:氨濃度:一(yī)級:1.0、二級:≤2.0、三級:≤5.0。
公共場所的衛生標(biāo)準(zhǔn)中規定:空氣中排(pái)放的(de)氨(ān)濃度(dù)應≤ 0.5mg/m³。
化工企業附近的居民區的大氣中應小於(yú)0.2mg/m³。
人可感知的Z低的氨濃(nóng)度:5.0PPM,大多數人明顯刺激感(gǎn)覺的氨濃度:20 PPM
2、滿(mǎn)足快排除原(yuán)則
實驗動物屏障設施運行後,不斷產生汙染臭氣,主要是(shì)氨氣(qì)(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,應滿足快排除原則。我國的(de)《實驗(yàn)動物設施建築技術規範(fàn)》也明(míng)確規(guī)定(dìng)了(le)上(shàng)送下排的(de)氣流組織形式,並且要求對送風口和排風(fēng)口的位(wèi)置精心布置,盡可能減少氣流停滯區域,確保室內可能被汙染的空氣以最快速度流向排風(fēng)口。實驗動物設施產生汙染臭氣主要有:根據不同汙染空氣性質,NH3在潔淨區內蓄(xù)積,不斷上升到房間高處,硫化氫(qīng)氣體會下沉(chén),對不同汙染臭氣采(cǎi)用不同高度排風口。風口風速控製在3m/s左右,風管風速控製在7m/s以下。
3、實驗(yàn)動物屏障設施汙染臭氣應采用局(jú)部(bù)一級(jí)處理後再總排風(fēng)管二級處理原則
目前,排風除氨氣(qì)、硫化氫主要采用的(de)方法有:
(1)局部化學法處理:目(mù)前主要有針對(duì)氨氣、硫化氫氣體的化學過濾器;排風係統支管應設置消除汙染的化學裝置(zhì),如化學過(guò)濾器等(děng),並應設置在風機的負壓段。應根據汙染臭氣處理量預留設備空間,同時預留有關設備的閥(fá)門、電動機、檢測孔等處的操(cāo)作空間。汙染臭氣處理係統(tǒng)的主體設備之間應留(liú)有足夠的安裝和檢修空間,主體設備周邊應應急(jí)通道及規範的要求。
(2)吸(xī)收法汙染臭氣處理:吸收工藝的選擇應考慮的因素主要是汙染臭(chòu)氣性質、流量、濃度、吸收劑性質、吸收裝置(zhì)特(tè)性(xìng)以(yǐ)及經濟性等。吸收裝置有噴淋塔、板式塔、湍球塔等。活性炭吸附可以在應急工況下使用。
(3)光解法處理:光解工藝的選擇應考慮的因素:汙染氣體的流量、流速、壓力、組分、性質、進口濃(nóng)度、排放濃度等。宜按最大汙染(rǎn)臭(chòu)氣排放量的120%進行設(shè)計,並控製氣流速度。光解設備連續工作時間(jiān)不應少於12個月。氣體(tǐ)的接觸時間應≧1.0s。
(4)射(shè)流排氣法處理(lǐ):也稱排氣(qì)射流(liú)筒法。排氣筒的高度(dù)應滿足國家現行有關大氣汙染物排(pái)放(fàng)標準的要求,Z低高度不得低於15m,排氣筒高(gāo)度指從地麵至(zhì)排氣口(kǒu)的垂直高度。排氣筒出口風速宜為≧15.5m/s,對集中大型排氣筒宜(yí)預留(liú)排風能力。排氣筒應設(shè)置用於監測(cè)的采樣孔和監測平台(tái),以及必要的附屬設施。排氣射流筒(tǒng)頂端(duān)不應設置傘帽。
4、實驗動物屏障設施節能原則
實驗動物屏障設施淨化(huà)空調(diào)係統成本(běn)非常昂貴,約為一(yī)般空調的7倍以上。同時,運行成(chéng)本也及其巨大。一般情況下實驗動物屏(píng)障設施淨化(huà)空調(diào)係統用電(diàn)量約佔了整個(gè)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(jì)與能源有效運用,達到低能耗運行目(mù)的,就成為不(bú)得不做且相當重要的工作了。實驗動物屏(píng)障設施能耗極大。據(jù)統計:建成的屏障係統動物設施每年(nián)的運(yùn)行費用約為每平方米900-1200元以上。很多動物設施建成後,巨大的日常運行費用成為業主沉(chén)重的經濟負擔。減少能(néng)耗的能(néng)力(lì)是動(dòng)物房設計水平極(jí)其(qí)重(chóng)要的指(zhǐ)標。實(shí)驗動物屏障設施能耗重點有以下幾部分(fèn):
(1)以全新風方式,全年24小時運行,冷熱源設備和容量需求巨大。
(2)物流需要的滅菌設備,6-8小時/天,所需的電(diàn)蒸汽發生器耗(hào)電量較大。
(3)滿足12/12小時照明的(de)人工(gōng)光源需要較大耗電量。
(4)局部與(yǔ)全麵通風臭氣無(wú)害化處(chù)理係統。
5、實驗動(dòng)物屏障設施節能(néng)原則
目前,確定合理的冷熱源供給方式、功能區域詳細劃分、分時段、分係(xì)統設計(jì)全麵(miàn)、局部(bù)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(yě)是體現設計(jì)機構技術水平的(de)標誌(zhì)。因此,實驗動物屏障設施的節能措施有以下幾個重點:
(1)確定合(hé)理(lǐ)的冷熱源供給方式
實驗動物屏障設施為了維(wéi)持實(shí)驗動物次級環境的最適溫、濕(shī)度(dù),選定合理(lǐ)的(de)冷熱源極(jí)為重要。臨床醫(yī)療機構一般供應室(shì)配(pèi)備有數台滅菌設備,使(shǐ)用燃氣鍋爐為熱源,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(dìng)。也(yě)可以采用地源、水源熱(rè)泵機組,製(zhì)冷製熱工況穩定,能效比高,節能效果明顯。
(2)功(gōng)能區(qū)域詳(xiáng)細劃分,降低空調冷熱負荷
實驗動物屏障設施應根據使用特點詳細劃分各功能區域,淨化空調係統新風的熱濕和淨化處理可集中也(yě)可分散設置。
負(fù)壓區劃分(fèn)以(yǐ)可能對動物構成汙染或(huò)產生汙染臭氣的無潔(jié)淨度要求的區域(生物安全類實驗室ABSL-2以上除外)。如:籠(lóng)器具清洗消毒區、普通級大動物飼育區、對外緩衝區(qū)、滅菌前區、電梯前廳等,宜設計單獨(-10Pa)負壓區。
正壓區劃分依據國家標準,按照壓力梯度劃分為動物生存(cún)區和輔助(zhù)區(qū)、通道區等。
次級環境的設(shè)備(bèi)通風:在潔淨(jìng)區內相對於潔淨室設計負壓(yā)的管道係統。主要(yào)指與(yǔ)動物飼養設備密接的專門負壓係統。如IVC、EVC、隔離器、換籠台、生物安全櫃、轉運推(tuī)車(chē)、潔淨工作台等設備運行過程中,產生汙染(rǎn)氣溶膠,威脅潔淨區動物,該類設備排風接(jiē)入初級環境排風(fēng)係統支管,又(yòu)對其造(zào)成影(yǐng)響。因(yīn)此不應(yīng)向室內排風,也不應接入初級環境排風(fēng)支管。
分時段設計:24小時運(yùn)行和(hé)間斷運行的部分要區分開來;根據動物生存區動物數量調整換氣次數,宜采用變頻方式。動物生存區內采用換氣效率(lǜ)高的(de)送風口及氣流控製方(fāng)式,以及部分(fèn)排風再循環,減少(shǎo)新風使用(yòng)量(liàng)。
(3)采用先進技術,充分回收能量
根據采用顯熱能量回收(shōu)裝(zhuāng)置,在寒冷及嚴寒地區冬季大溫差工況下,顯熱回收率50-60,節(jiē)能(néng)效果較為顯著。國外已有(yǒu)實驗動物設施采用分(fèn)子篩式全熱能量回收裝置,全(quán)熱回收效率(lǜ)70%以上,節能效(xiào)果明顯。總(zǒng)排風管經無害化處理(lǐ)後可以全部排風再循環,減少新(xīn)風使用量。
(4)圍護結構保溫
強化外牆(qiáng)與屋麵的隔熱保(bǎo)溫能力:根據實驗目的、動(dòng)物種類和(hé)房(fáng)間功能的不同進行分區。