动物实验室的采暖、空调、通风及空气净化系统

动物实验室的环境要求取决于实验室的级别，根据实验室环境设施的分类，动物实验室分为三级：普通环境、屏障环境和隔离环境。普通动物实验室的环境应满足舒适性，并控制实验室内的氨浓度。除上述要求外，屏障和隔离动物实验室还需要确保洁净度、房间压差和较大日温差。因此，屏障隔离动物实验室的暖通空调系统具有生物洁净空调系统的特点。

一、 动物实验室通风空调的特点

（1） 采用全新风通风空调系统

一般来说，动物实验室饲养的动物密度很大，空气中含有氨气和硫化氢等气体，采用全新风直流通风空调系统能保证动物实验室空气中的氨浓度不超标，保证实验动物的健康。

（2） 大风量

除普通动物实验室外，洁净动物（SPF级动物和无菌动物）实验室需要洁净的屏障或隔离环境。为了确保必要的空气洁净度，须满足一定数量的换气要求。

（3） 空调负荷大

由于洁净动物实验室采用全新风直流式空调系统，换气量大，空调负荷比一般舒适性空调系统高得多。

（4） 通风空调系统控制要求高

为了保证动物实验结果的准确性，洁净动物实验室往往需要全年基本恒定的环境条件，甚至一天的温度波动也应小于4℃。这就要求空调系统须自动控制，并根据外部气象条件和室内动物数量，及时调整空调通风系统的风量及冷、热量，使实验室环境参数的变化保持在允许范围内。

（5） 排风需要处理后排放

动物实验室的排气中含有氨气、硫化氢等气体，在排放到大气中之前，需要将排气处理到规范允许的浓度。

（6） 大面积的通风空调机房

由于动物实验室通风量大、空调负荷大、风管尺寸大、设备体积大、数量多，通风空调机房及安装占地面积大。

（7） 建设和维护成本高

动物实验室的通风空调设备气密性高，处理要求多，需要一定数量的备用设备，成本较高。除设备维护周期外，系统往往需要全年24小时不间断运行，运行能耗远高于一般通风系统和舒适性空调系统。空调系统往往占动物实验设施总成本的1/3以上，运行能耗可达整个设施的4/5。

二、 采暖

（1） 适用范围

除普通动物实验室外，洁净动物实验室不允许使用采暖系统。

（2） 系统形式

采暖系统尽量使用上供上回，实验室供采暖管道采用架空敷设方式，避免难以维修的地沟敷设。

（3） 采暖系统控制与调节

散热器上应安装自动温控阀，以实现不同洁净室温度控制。采暖系统应采用质调节与量调节相结合的调节方式。

（4） 预防措施

动物实验室应配备散热器采暖系统，由于实验室经常有排水沟，地面辐射供暖系统不适用。

采暖热媒应为低温热水，以避免烫伤大型放养动物，并便于室温调节。

应使用耐腐蚀且易于清洁的散热器，如铸铁圆柱形散热器，可承受氨水等弱酸腐蚀；同时，方便用水冲洗。中净环球净化可提供动物实验室、洁净实验室、无菌室的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

水管阀门应设置在高位，自动排气阀应设置在实验室外，以避免阀门泄漏时烫伤动物。

三、 空调

（1） 空调系统计算

1.负荷计算    空调负荷不仅包括围护结构和新风负荷，还应包括人员、动物、实验设备和照明负荷。

2.风量计算    新风量应同时满足动物需氧量、除臭风量、保证洁净度和所需压差。

3.压差计算    应满足大气环境和相邻腔室压力梯度的要求。

（2） 空调系统的形式

动物实验室大多采用单风道、定风量和全空气直流空调系统。当空调系统服务于多个实验室且有不同的使用要求时，也可以使用VAV空调系统。

（3） 空气净化

普通动物实验室应在空调机组内设置初级和中效两级空气过滤器；对于洁净动物实验，空调机组应设置初次效率、中效率和亚高效三级空气过滤器，并在送风口设置高效空气过滤器。所有空气过滤器应由纤维材料制成。

（4） 气流组织

动物实验室的气流组织应保证室内形成均匀的温度场、速度场和较小的温度梯度。

屏障环境的洁净动物实验室和普通动物实验室的气流组织一般为紊流。屏障环境的空气洁净度达到7级（10000级）。小动物实验室通常为房间顶部送风，在下面的四个角落或底部排出空气；大型动物实验室通常在房间顶部送风，在房间顶部或中间回风。在隔离环境的洁净动物实验室中，气流组织分布在饲养笼或隔离器内经常形成垂直层流或水平层流，洁净度可达5级（100级）。

四、 通风

（1） 排风量

普通动物实验室的排风量一般为8~10/h进行通风，洁净动物实验室的排气量根据空调新风量和房间压力梯度计算确定。

（2） 排风处理

动物实验室常见的排风处理方法包括活性炭吸附法、酸雾净化塔吸附法、高压静电分解法和紫外线光解净化法。

1.活性炭吸附装置    活性炭吸附利用其较大的比表面积和炭颗粒中较细的孔隙--毛细管使气体粘附并集中在固体表面。

普通活性炭的吸附为物理吸附，改性活性炭也有化学吸附。因此，活性炭的吸附取决于孔隙结构和化学成分。

2.酸雾净化塔    酸雾净化塔是废气处理工程中常用的净化设备。有两种形式：“立式”和“卧式”，其中大部分由FRP制成，并填充填料。碱液用于中和和吸收排气中的酸性气体，适用于氨气、硫化氢、胺等物质的除臭处理。如果过滤面积足够，气液比合理，化学反应完善，吸收净化效率可达95%；排放口处的臭气排放浓度小于10ppm，酸雾净化塔的风机和水泵通常由供应商提供。

3.高压静电分解装置    利用高压静电在排气中产生氧离子基团，在常温常压下将排气中的气味分解为CO₂、H₂O、H₂SO₄或部分氧化的组合。该方法具有除臭效果好的优点，但缺点是缺乏实际应用的定量分析数据报告，投资和运行成本高，直接受“电晕”灯使用寿命和更换空气预滤器频率等因素影响。应注意，反应产物H₂SO₄会腐蚀通风管。

4.紫外线光解装置用高能和高臭氧紫外线束照射气体物质的分子键，使氨和硫化氢的分子键分裂，使其成为自由原子。

5.同时，高能高臭氧紫外光束分解空气中的氧分子，产生自由氧，即活性氧。由于自由氧携带的正负电子不平衡，需要与氧分子结合生成臭氧；紫外线+氧气→ O-O*（活性氧物种）O+O₂→ O₃（臭氧）。臭氧与处于自由状态的污染物原子聚合，生成新的无害或低有害物质，如CO₂、H₂O等。

（3） 排放

经处理的动物实验室废气仍需在高空排放，出风口应高出实验室屋顶3M。

五、 通风空调系统控制和调节

动物实验室通风空调系统的自动控制是保证实验室安全、合理、节能运行的关键。自动控制系统应完整、可靠、调节迅速、控制准确。自动控制主要包括：温湿度控制、房间压力梯度控制、空调通风系统运行方式及工况转换控制、系统启停顺序及联锁控制、送排风机变频调速控制等，备用风机故障时的自动输入控制等。

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