实验动物学是现代科学技术的重要组成部分,是生命科学研究水平的重要标志。 此类实验研究时间周期长,在整个实验过程中, 空调系统被要求必须提供一个相对稳定的室内环境条件以保证实验结果不受室外条件波动的影响。 对动物实验室而言, 空调系统的设置是否合理是众多影响因素中非常重要的一环。
一、动物实验室空调负荷特点
动物实验室的负荷构成由围护结构负荷、 灯光及设备负荷、动物散热负荷、新风负荷组成,其中,新风负荷量占比最高,约为总负荷的 80%~90%。 新风除了承担本身的负荷,还需要承担室内负荷。 在全新风空调系统中,室内负荷仅占很小的一部分, 按照承担室内负荷计算出的需求风量要远远小于根据房间换气次数核算出的新风量。 因此,全新风空调系统的新风量是根据房间换气次数确定的。
动物实验室负荷为全年负荷, 全年需按照需求供冷或者供热。 动物实验室在饲养过程中均会产生氨气等臭味较重的气体,因此,空调系统不仅要为实验室提供温湿度、洁净度适宜的新鲜空气,还需要将含有湿、热和动物排泄物气味的废气排至室外,同时避免排气对周围环境的不良影响。 因此,在空调系统确定时需要采用全新风直流系统。 以屏障动物实验室为例净化级别达到 GB 14925—2023 《实验动物 环境及设施》规定的 7 级,实验室换气次数最小为 15 次/h,新风冷热负荷较常规舒适性空调大很多。
二、冷热源形式的选择
空调冷、热源方案的确定,均需经过全年的冷、热负荷计算,并结合建筑的用能特点和当地的能源条件,制订多种比选方案,通过技术经济分析,确定机组类型、设备容量选型,并结合后期运行特点,确定最佳的冷源方案。
净化实验室及动物实验室等区域对湿度控制要求较高,夏季再热需求较大, 过渡季根据不同地区的特点分别有供冷或供热的需求。 因此,需要合理考虑夏季供热的形式以及过渡季空调冷热源的形式。 同时项目所属地区不同冷热源形式也不同。
三、动物实验室空调系统设计基本要求
我国现行的 GB 14925—2023 《实验动物 环境及设施》将实验动物设施分为普通环境、屏障环境和隔离环境 3 类,同时将屏障环境设施的洁净度规定为 7 级, 将隔离环境设施的洁净度修改为 5 级或 7 级(根据设备的要求选择参数。 用于饲养无菌动物和免疫缺陷动物时,洁净度应达到 5 级)。
动物实验室根据工艺条件优先确定实验动物的种类及实验动物环境设施的分类。 根据实验设施环境确定是否为净化系统。 根据实验动物种类及实验动物环境设施的分类确定室内设计温湿度。 设置服务动物实验室空调系统计算风量需满足规范要求最小风量,且需复核满足房间氨气浓度要求。
动物实验室按工艺功能分区种类包括生产区、实验区、辅助区、清洗区等。 各区域室内温湿度控制要求不同,压力要求不同,换气次数不同,因此,设计的空调系统需满足上述功能房间不同室内环境要求。 在设计过程中需要明确划分各空调区域,以及每个区域的室内设计参数控制要求,根据每个房间室内设计参数的控制要求来确定空调系统分区。
动物实验室各功能房间根据工艺要求压力不同, 空调系统需满足压力梯度,保证气流流向,动物实验室送、排风系统均设置变风量阀门,与空气质量检测系统联动。 在满足房间最小换气次数的情况下,根据房间参数调整房间送排风量。 在保障系统安全运行的情况下,最大限度地减少空调系统运行能耗。 同时应根据具体项目动物实验室数量,投资,业主需求等方面,确定动物实验室是否设置室内空气质量监测系统,实时监测显示动物实验室内空气品质。
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