實(shí)驗(yàn)動物房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺析

王群芳

（建科環(huán)能科技有限公司，北京 100013）

在生命科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，實(shí)驗(yàn)動物學(xué)已成為生命科學(xué)的重要研究基礎(chǔ)和支撐條件，受到各國政府的重視和科學(xué)家的關(guān)注，在生命科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究所需要的基本條件可以總括為：實(shí)驗(yàn)動物、設(shè)備、信息和試劑，實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施（動物房和設(shè)備）具有不可替代的作用。隨著《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》GMP 要求和國家相關(guān)實(shí)驗(yàn)動物國家標(biāo)準(zhǔn)的制定，很多醫(yī)藥行業(yè)和研究部門都需要建造符合規(guī)范的實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施。在實(shí)驗(yàn)動物房的施工過程中，合理布置各種設(shè)施有利于實(shí)驗(yàn)動物房壓差、潔凈度、氨濃度、溫濕度等的控制。有利于防止疾病的傳播對人員、環(huán)境的污染。

1 空調(diào)系統(tǒng)

該項(xiàng)目動物房位于北京某大學(xué)實(shí)驗(yàn)動物房，建筑面積約2 500 m2，空調(diào)系統(tǒng)劃分平面如圖1 所示。凈化動物房區(qū)域（包括動物房、實(shí)驗(yàn)室、凈化人物流路線及凈化走廊）按照防火分區(qū)，分為3 個全空氣凈化空調(diào)系統(tǒng)，即JK-B2-1、JK-B2-2、JK-B2-3；普通非凈化輔助區(qū)域（包括洗滌、庫房、設(shè)備間）采用VRV 系統(tǒng)加新風(fēng)系統(tǒng)XK-B2-4。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)劃分平面圖

該項(xiàng)目風(fēng)量控制方式為主要功能間定送變排，其他輔助凈化房間定送定排。動物房及實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)管上安裝定風(fēng)量閥門CAV，保證房間送風(fēng)恒定不變；ⅠVC排風(fēng)管上安裝定風(fēng)量閥門CAV，ⅠVC 籠具排風(fēng)恒定不變；房間排風(fēng)，排風(fēng)支管上安裝定風(fēng)量閥門CAV，另一根排風(fēng)支管上安裝變風(fēng)量閥VAV，調(diào)試時根據(jù)房間檢測風(fēng)量及壓差調(diào)節(jié)排風(fēng)量進(jìn)行整定，如圖2 所示。

圖2 房間風(fēng)管閥門安裝示意圖

該項(xiàng)目根據(jù)GB 50447—2008《實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》[1]要求和安全考慮，凈化空調(diào)機(jī)組設(shè)置備用風(fēng)機(jī)，排風(fēng)機(jī)組設(shè)置備用風(fēng)機(jī)，且考慮到其中某空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)意外事故時，實(shí)驗(yàn)動物還可以維持一段時間生命，故設(shè)計(jì)3 臺凈化空調(diào)機(jī)組互為備用。每臺機(jī)組選型風(fēng)量較本系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量放大30%的余量，保證另外的機(jī)組出現(xiàn)事故時其承擔(dān)的動物房區(qū)域仍有潔凈送風(fēng)，保證實(shí)驗(yàn)動物生命安全。機(jī)組備用切換采用電動密閉閥ED 進(jìn)行切換，如圖3 所示。

圖3 空調(diào)機(jī)組互為備用閥門安裝示意圖

2 濕膜加濕

隨著空調(diào)技術(shù)的進(jìn)步，空調(diào)系統(tǒng)加濕方式多式多樣，加濕效果及精度不一。具體使用哪種方式，應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)要求選取。本項(xiàng)目應(yīng)業(yè)主要求，采用濕膜加濕方式。濕膜加濕的基本原理是：水經(jīng)上水泵由管路送至淋水系統(tǒng)，水在重力作用下沿高吸水性濕膜材料向下滲透，水分被濕膜吸收，形成均勻的水膜；當(dāng)干燥的空氣通過濕膜材料時，水分子充分吸收空氣中的熱量而汽化、蒸發(fā)，使空氣的濕度增加。濕膜加濕一般分為直排水濕膜加濕（如圖4 所示）和循環(huán)水濕膜加濕（如圖5 所示）2 種方式。

圖4 直排水濕膜加濕示意圖

圖5 循環(huán)水濕膜加濕示意圖

從理論分析可知，低溫水的焓值較低，從液態(tài)變成氣態(tài)所需要吸收的空氣熱量也較大，濕膜直排加濕往往水還沒有被汽化就從濕膜頂部流到了底部，此時的水溫雖然升高了，但又白白地流走了，造成能源的浪費(fèi)且又達(dá)不到預(yù)定的加濕量。而濕膜循環(huán)水加濕，工作一段時間后水溫會較高，此種溫度的水焓值遠(yuǎn)高于冬季自來水焓值，故汽化比較容易，加濕效果好。工程上一般都優(yōu)先采用濕膜循環(huán)水加濕器。

濕膜加濕方式為，空氣通過濕膜時帶走汽化的水使得濕度增加，同時使得溫度下降，但空氣的焓值保持不變。圖6 為本項(xiàng)目空氣處理焓濕圖計(jì)算截圖，從圖中可以看出，濕膜等焓加濕，如果要達(dá)到室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)N，需將溫度加熱至38 ℃（狀態(tài)點(diǎn)2），這樣導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)加熱量，較蒸汽加濕或其他電熱式加濕大幅度增加，且加熱設(shè)備的選型變大等，均會增加成本造價(jià)。

圖6 空氣處理過程焓濕圖

濕膜加濕相對于電極（熱）加濕方式，耗電量可縮減90%以上，節(jié)能無噪音。但體積大、加濕量?。挥行衲と菀赘癄€，易滋生細(xì)菌；直排水濕膜加濕蒸發(fā)效率較低，運(yùn)行時浪費(fèi)水；使用自來水時濕膜容易結(jié)垢，導(dǎo)致加濕量銳減；潔凈空調(diào)工程一般不建議采用此種加濕方式，宜優(yōu)先選用蒸汽加濕。

3 排風(fēng)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施內(nèi)的污染物多種多樣，尤以氨氣為代表。氨對接觸的皮膚組織都有腐蝕和刺激作用，若設(shè)施內(nèi)的氨氣不能被及時排除，當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到一定值時，會對室內(nèi)工作人員和實(shí)驗(yàn)動物造成極大傷害，所以應(yīng)嚴(yán)格控制室內(nèi)空氣中氨的質(zhì)量濃度。GB 14925—2010《實(shí)驗(yàn)動物 環(huán)境及設(shè)施》[2]規(guī)范中動物生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)間技術(shù)指標(biāo)要求氨的質(zhì)量濃度應(yīng)小于等于14 mg/m3。

本項(xiàng)目中實(shí)驗(yàn)動物均飼養(yǎng)在獨(dú)立通風(fēng)籠具ⅠVC（Ⅰndividual Ventitaled Cage）中，ⅠVC 的特點(diǎn)是每個籠盒均具有獨(dú)立的送風(fēng)和排風(fēng)功能，能保障實(shí)驗(yàn)動物和工作人員相對隔離，防止人與動物、動物與動物間的交叉感染。動物房內(nèi)氨氣的主要來源就是動物的新陳代謝，有此可見ⅠVC 籠具產(chǎn)氨量會直接影響到室內(nèi)氨的平均質(zhì)量濃度，同時動物居住稠密會產(chǎn)生大量熱量、污染和氣味，而房間內(nèi)排風(fēng)相對干凈。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)2套排風(fēng)系統(tǒng)，房間設(shè)置1 套獨(dú)立排風(fēng)系統(tǒng)，ⅠVC 籠具設(shè)置1 套獨(dú)立排風(fēng)系統(tǒng)，ⅠVC 單獨(dú)排風(fēng)在很大程度上控制了室內(nèi)氨氣的擴(kuò)散。

根據(jù)GB 50447—2008《實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》[1]要求，實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施排風(fēng)應(yīng)不影響周圍環(huán)境的空氣質(zhì)量。本項(xiàng)目中，房間排風(fēng)相對干凈無臭味，排風(fēng)不經(jīng)過過濾處理，直接排至屋面高空排放。ⅠVC 籠具排風(fēng)中含氨氣等污染物和異味，排風(fēng)采用一體擾流噴淋除臭設(shè)備，如圖7 所示。將ⅠVC 排風(fēng)廢氣導(dǎo)入該設(shè)備，先經(jīng)過納米半導(dǎo)體光催化分解，殺滅病原微生物及其氣溶膠、分解大分子有機(jī)物和臭味氣體分子；然后采用氣液擾流凈化技術(shù)，將小分子氣體、分解后的有機(jī)物和臭氣分子、微生物殘?bào)w、VOCs 降解產(chǎn)物、顆粒物等溶解在噴淋液里，徹底清除目標(biāo)污染物。

圖7 廢氣凈化一體擾流噴淋除臭設(shè)備

4 結(jié)語

在實(shí)驗(yàn)動物房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況合理規(guī)范地設(shè)計(jì)?？照{(diào)系統(tǒng)的劃分和空調(diào)方式的選擇應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，并有利于清潔消毒、自動控制、節(jié)能運(yùn)行，避免交叉感染，且空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足人員、動物、設(shè)備等的污染負(fù)荷及熱濕負(fù)荷的要求。