一、实验室功能间设置和工艺流向设计
功能间主要包括人员的更衣室、动物饲养间、实验间、动物检验间、洁净物品存储间、清洗间、解剖间、饲料和垫料的存储间等。各功能间应严格区分清洁区域和污染区域,以保证人和动物的健康,确保实验的准确性。其中,1 层主要功能房间包括小动物 PEU、小动物房、动物饲养、解剖室等;2、3 层功能布局基本一致,包括流式细胞室、细胞培养室、显微镜室、实验室及相关办公区域等。
本项目充分考虑了动物实验室的工艺流向设计,将原内部走廊改造为人流通道(洁净走廊),原南侧阳台打通后作为物流(动物及污染走廊),整体功能间布局和流向不变。设计涵盖了实验人员、饲养人员和检验人员的进出路线;动物的进出路线;解剖和废弃尸体的流向;动物用垫料和饲料的进出流向;笼器具进出流向;样品进出流向等。
二、实验室空调和净化系统设计
3.1 空调冷热源和系统形式
本项目改造结合老建筑冷热状况,部分冷热源可利用。考虑到实验需求和不同功能房间、分区有不同的净化和压力梯度要求,同时兼顾后期使用和运行方案,采用以下几种形式满足冬季供暖、夏季供冷需求:无净化要求区域采用分体热回收空调;冰箱存放区域采用单冷分体空调;办公区域采用多联机加新风系统;有净化和压力要求区域采用风冷直膨式组合空调系统。
净化区域房间负荷计算方法与普通建筑一致,采用专业负荷计算软件进行冷热负荷计算,进而进行设备选型。
3.2 净化系统设计
根据空调区域划分,本项目净化区域共分为 3 个系统,设置 3 组风机盘管机组和 3 组空调机组。空调机组直接设置在室外地面和相应设备机房内。
新风量选择计算采用换气次数法确定。本项目采用单向流气流的净化原理即稀释原理,采用高效过滤器顶部送风,侧下部回风,可实现不同的洁净度等级。以本项目典型房间设计为例,按送风量合计,可确定空调系统所需送风量不小于 10230m³/h。
根据项目功能布局,以某层为例划分空调区域净化级别及压力梯度,以便空调分区设置。净化机组全压计算与普通空调系统相比有以下特点:一是净化机组内部增加了 3 道过滤装置,系统阻力比一般空调系统大很多,且随着运行时间延长阻力值还会增加。为维持室内压力平衡,通常在室内送风量满足要求的前提下,通过调节房间回风量或排风量来实现,因此在系统排风管路上设置相应的调节阀也会增加系统阻力,在净化空调机组全压计算或选择时要充分考虑这两个因素,避免风压选择过小。二是机组功能段选配不同,为保障实验动物的环境,实验动物房的空调系统采用初、中效 2 级过滤器,同时本项目送风口均采用高效无隔板(液槽密封)保温送风口,满足 3 级过滤要求。采用直膨式组合机组,设置直膨蒸发和冷凝再热段,制冷的同时实现冷凝热的回收,解决冷热抵消带来的高能耗问题。三是为防止交叉污染,要控制整个动物房内的气流定向流动,使整个房间内环境始终处于受控状态,气流要从洁净度高的区域流向洁净度低的区域,且相互连通不同洁净度级别的房间之间,洁净度高的用房对洁净度低的用房保持相对正压。本项目洁净相邻房间之间的最小静压差为 10Pa。通过合理的管道风口布局和电动阀门的设置,达到了良好的气流组织和控制。
三、实验室通风防爆系统设计
由于动物实验室的特殊性,通风设计除满足基本要求外,还需紧密配合工艺要求,合理布置特殊排风的区域和设备。在项目设计初期,通过与院方及实验工艺厂家的多轮交流和沟通,将本项目的通风划分为以下几类:
常规通风换气:更衣室、网络机房等满足普通建筑设计规范要求即可。
配合工艺要求局部排风:动物分装间等通过设置专门的分装设备和通风柜,配合工艺设备进行局部排风并进行排风处理,确保排放浓度远离人员活动区域,本项目排风排至屋面 2m 以上。
动物饲养区域排风:该区域存在交叉污染的可能性,空调系统采用全新风直流系统,因此需设置独立的排风系统以维持和平衡室内的压力梯度要求。此区域排风口采用房间内下排风,通过管道统一排至排风处理装置(带活性炭过滤网),再排至室外。此排风系统需要通过电动阀门连锁新风机组和排风处理装置,实现送排风连锁控制,保证气流组织和压差满足设计要求。
防爆通风及其他:根据实验室要求设置了危化品库房,考虑防爆事故通风。同时为配合实验样本储藏工作,设置了集中的冰库区域,该区域内设备散热量较大,为此设置专门的降温通风措施。
四、实验室防排烟系统设计
动物实验室内因洁净度要求,空间相对密闭,围护结构气密性好。一旦发生火灾,温度急剧上升,容易引起大面积起火燃烧,产生大量烟气。因此实验室内消防设施的设置尤为重要,除严格按照消防规范设置防排烟设施外,该区域内的排烟口安装时不能影响防倒灌设施发挥作用,同时排烟口应安装板式排烟口,不应漏风,以保证洁净度要求。
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