一、概述
在生命科学技术快速发展的今天,实验动物学成为了生命科学的重要研究基础,受到了高度重视和广泛关注。随着我国GMP的深入实施,作为保证药品生产质量的配套检验设施之一的实验动物房成了实施GMP的重要内容之一。
二、洁净空调系统划分
实验动物房内环境控制因素除了空气洁净级别外,空气的温湿度、压力梯度、氨浓度、气流速度均对实验动物的机体热平衡影响较大。一些实验用动物例如小鼠、豚鼠、兔子等对声音也比较敏感,噪声太高,会影响动物的饲养,从而影响实验结果。另外一些实验用动物例如SPF用小鼠(感染实验室),应采用全新风直流系统,排风集中通过高效过滤器(HEPA)处理后排入大气。本工程根据以上实验动物房的特点及其不同洁净级别的要求划分为3个洁净空调系统:
(1) 豚鼠饲养间,小鼠实验间,观察室等区域为Kj-1系统,换气次数为20次/ h,采用全新风加热回收装置的方式。送风经过初效,中效,高效过滤器三级过滤送入房间。(高效送风口扩散板采用小孔形式)。气流组织为上送、侧下回风方式。排风口设置粗效过滤器,有效去除动物的毛发,因考虑到系统采用全新风直流系统能耗较大,故设计了板式显热回收装置(效率约为60%), 排风经显热回收装置后排至室外,最大限度的回收了能量,空调送风机和排风机均采用变频调速控制,实现节能运行。
(2)小鼠实验室(感染实验室)及SPF动物饲养区域为Kj-2系统,换气次数为20次/h,采用全新风直流系统,其中小鼠实验室(有弱毒性)相对于非感染房间保持负压,防止室内微生物扩散出去,在小鼠实验室排风道内设置高效过滤器,方便日常维护及更换过滤器,其余房间的排风则集中通过高效过滤器处理后排入大气。由于本系统送风量较小,虽为全新风直流系统,故未设板式显热回收装置。
(3)热源兔饲养间,实验观察室等区域为Kj-3系统,换气次数为15次/h。空调系统除了免疫兔间,热源兔饲养间,热操作间,观察室采用全新风,其它房间(如洁净走廊、操作间、缓冲间等)尽量设计回风,既满足了系统的要求,又节省了能量。
三、设计中采取的有效措施:
(1) 动物房的洁净区域的气流流向与普通洁净空调不同,它有两个性质不同的走廊,一个是洁净走廊,另一个是污染走廊。具体的压差梯度控制为:清洁走廊>饲养间>污染走廊,形成50~40Pa—40~30 Pa—30Pa~20Pa—20Pa~10 Pa的压力降,即清洁走廊压强最高,污染走廊压强最低,这样的压差可防止室外或邻室的细菌经过天花板、地板、墙、窗等缝隙侵入室内,也可防止动物房的臭气向外散出,以及控制臭气的流向,防止交叉污染。进入饲养室的人员应遵循单向的原则,在处理工作完成后从污染走廊走出,从而将污染控制在最小的范围内。
(2)为了有效去除动物产生的臭味和氨气,氨浓度控制在15mg/m3(动态指标)以下,设计中加大新风量甚至于全新风,气流分布普遍采用乱流式,目的是为了保证新鲜空气的均匀分布,同时能将臭气和氨气迅速排掉.本工程空调系统基本为全新风方式,有回风的空调系统的新风比大于50%以上。
(3)由于动物房空调要求24小时连续运行,因此空调机组的送风机采用一用一备,供电须纳入系统应急电源内,一旦发生故障,备用风机即可投入运行。
(4)实验动物对气流速度及其声音很敏感,设计中应严格控制风口速度和合理设计气流组织,高效送风口扩散板宜采用小孔形式,动物使用的笼架应避开送风口,防止空调风直接吹到动物笼架上,回风口(带过滤网)尽可能设置于墙角,且与动物饲养架也应保持-定的距离。
(5)空调机组,风冷冷冻机组,通风机及冷水泵等均采用低噪音设备,施工过程中做好设备的减振,争取达到一个良好的运行状态,送风、回风、排风管均设微穿孔板消声器,振动设备远离实验动物饲养区域。
四、设计体会:
动物房的洁净空调设计与普通的洁净空调设计有所不同,应注意以下方面:
(1)压差设计:
本实验动物房空调设计按屏障环境设计,对于不同洁净级别的区域之间的压差设计很重要,通常保持10~20Pa的压差,即可控制臭气的流向,在形成压差的区域里设置压差表,通过监测压差,可以直观地监测送风量的变化,从而可估计过滤器的积尘,阻力变化及房间洁净度的变化。
(2)空调送风量设计:
实验动物房空调送风量主要由两方面决定: 一是满足洁净级别的要求;二是满足室内温、湿度要求。当采用屏障系统时,其技术指标规定室内换气次数为10~20次/小时,这一值主要是基于室内气味的控制要求,通过计算,其结果一般都超过维持室内热、湿平衡和其他参数所需的空气量。虽然实验动物本身的发热量也是一个重要因素,但动物的发热量与其活动情况有关,发热量普遍较小,一般来说,满足洁净级别的送风量可以满足设计要求,保持室内空气的新鲜。
板式显热换热器的设计:
实验动物房空调基本上为全新风直流系统,原则上应设置热回收装置,本设计采用了板式显热回收装置,有效地防止了新风与排风的交叉污染,其节省的能量是可观的,尤其是冬季的热回收较为明显。经计算夏季节省冷量约为15%。冬季节省热量约为27%。
(4)由于实验动物房空调基本上为全新风直流系统,本设计除了感染实验室的排风做了高效过滤处理,其余的排风均直接排到大气,有无更好的处理方式有待商榷。
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