实验动物房是指适宜于饲养、繁育实验动物的建筑物。这类建筑应具有特定的环境要求和实验手段,以保证动物的品质和实验研究的准确可靠性。根据规范甲第3.1.1条,实验动物环境设施可分为普通环境设施、屏障环境设施和隔离环境设施。不同的环境设施相对应的环境指标各不相同。而为保证动物房环境要求,空调系统的合理设计尤为重要。
一、空调系统划分
空调系统的划分需根据动物饲养环境和具体的工艺布局来确定:(1)动物房普通环境和动物房屏障环境需分开;(2)不同的动物实验区域需分开;(3)使用同时率不同的区域需分开;(4)普通区域:实验室及办公室采用分体空调或变制冷剂流量空调系统(VRF)系统,系统划分按照房间的功能和使用的同时性设置。
二、实验动物房的压差及压差控制
根据规范第3.2.1条要求,屏障环境相邻房间的最小静压差为10Pa。具体的压差梯度控制为:清洁走廊>前室>饲养间>污染走廊,即清洁走廊压力最高,污染走廊压力最低,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。
为实现小动物饲养洁净区房间的压差精确控制,在净化房间的排风管上设置变风量阀(VAV),该阀门根据房间的压差信号,自动调节排风量,以维持房间的压差在设定值。
三、实验动物房的风量确定及气流组织
由于实验动物房对于氨、硫化氢等气体浓度的要求(考虑到工作人员对这些气体的敏感程度与动物不同),且本工程动物房均使用开放式笼具,为快速排放氨、硫化氢等气体,故空调系统需采用全新风的方式。则动物房风量计算主要是送风量的计算。根据规范第3.2.1条要求,普通环境动物房换气次数≥8次/h,屏障环境动物房换气次数≥15次/h。为避免盲目的加大换气次数来达到更好的洁净效果,需综合考虑维护结构的传热量、设备发热量及动物散热量等各种因素来确定送风量。排风量根据房间压差渗透量来确定。
实验动物房的气流组织宜采用上送下排方式。为避免动物的吹风感,笼具上方不宜布置送风口,笼具周边送风口风速需控制在0.15m/s左右。且动物饲养房间建议采用四角排风方式(排风口应避开遮挡物,房间较长时中间部位宜增设排风口)来及时有效的排除房间内动物产生的氨、硫化氢等气体。
四、实验动物房空调系统形式和末端设备选择
由于动物房空调系统为全新风形式,且动物房需24h不间断运行,则空调系统的能耗及运行费用会很大。另外本项目空调机房面积及高度均充足。经设计方案阶段与业主沟通讨论后确定动物房空调系统采用排风热回收装置。经几种热回收装置对比后决定采用三维热管热回收装置。
采用三维热管热回收装置能有效地防止了新风与排风的交叉污染,其节能效果是可观的,尤其是冬季的热回收较为明显。根据规范第5.1.6条要求,动物房的送风机和排风机均设置备用风机,以保障风机发生故障时,系统能够继续正常运行。另动物房废气需经过活性炭过滤器过滤后再排至室外。
五、冷热源系统选择及节能措施
外管只有蒸汽,无冷热水。另考虑到洁净动物房区域的特殊性(夏季需要再热及过度季节或冬季需要制冷),工程动物房区域空调用7℃/12℃冷冻水系统选用若干台风冷热泵机组,均为两管制机组。夏季供水温度为7℃,回水温度为12℃,冬季供水温度为45℃,回水温度为40℃。另外选用2台四管制风冷热泵机组,互为备用,夏季供水温度为7℃,回水温度为12℃,冬季供水温度为45'C,回水温度为40C,主要为夏季提供再热热源和冬季表冷冷源,保证一年四季都有冷热水。并设置相对应的冷冻水泵及热水泵,定压方式采用隔膜式定压膨胀罐。设备均布置在屋面。四管制风冷热泵机组的选型根据夏季空调再热量大小来确定。其能同时制备冷水和热水的功能大大提高了系统的能效比。蒸汽仅作为冬季空调系统加湿用热源。
六、总结
为保证动物的品质和实验研究的准确可靠性,动物房的空调设计尤其重要,尤其是如何能够减少能耗及避免交叉污染方面。在设计之初,设计师需综合考虑工艺布置、建筑空间等各方面条件,经过方案对比合理的划分空调系统及采用热回收等节能措施。空调冷热源也需根据实际情况合理选择能效比高的设备,充分考虑节能措施。总之设计师应结合动物房的特殊性设计出安全可靠又节能环保的空调系统。
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