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動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室空調(diào)、通風(fēng)和空氣凈化如何設(shè)計(jì)?
2023-05-19 瀏覽次數(shù):150
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施建設(shè)是現(xiàn)代醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行醫(yī)療、教學(xué)、科研任務(wù)必不可少的重要組成部分,是科研體系建設(shè)的基礎(chǔ)性工作,是提高治療效果,提升教學(xué)質(zhì)量,加強(qiáng)科學(xué)研究成果的重要保證。應(yīng)把其建設(shè)與管理納入重點(diǎn)平臺(tái)建設(shè),從制度、資金、場(chǎng)地等各方面予以全方位扶持和保障。
1、凈化空調(diào)方式的選擇
臨床醫(yī)療機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施應(yīng)由使用者根據(jù)具體用途劃分詳細(xì)的功能區(qū)域;設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)再根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方式確定系統(tǒng)劃分和空調(diào)方式,最好分時(shí)段、分區(qū)域確定凈化空調(diào)系統(tǒng)。
2、凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
臨床醫(yī)療機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),應(yīng)充分考慮初級(jí)環(huán)境凈化空調(diào)系統(tǒng),也必須考慮隔離器、IVC、EVC次級(jí)環(huán)境凈化空調(diào)系統(tǒng),同時(shí)兼顧換籠臺(tái)、動(dòng)物飼養(yǎng)架、生物安全柜等通風(fēng)和動(dòng)物、人員、設(shè)備的污染負(fù)荷及冷、熱、濕負(fù)荷。
3、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施通風(fēng)原則
為保證實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施潔凈度、臭氣污染控制等特殊要求,通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)該依照初級(jí)環(huán)境與次級(jí)環(huán)境區(qū)分設(shè)計(jì)的原則,把全面通風(fēng)、局部通風(fēng)、應(yīng)急通風(fēng)根據(jù)具體用途劃分詳細(xì)的功能區(qū)域后綜合考慮。屏障環(huán)境設(shè)施的動(dòng)物潔凈區(qū),送、排風(fēng)機(jī)應(yīng)采用互為備用方式設(shè)計(jì),當(dāng)風(fēng)機(jī)故障時(shí),應(yīng)能保證屏障區(qū)所需環(huán)境參數(shù)要求。
(1)送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
根據(jù)國(guó)標(biāo)要求,使用開(kāi)放式籠架具的屏障環(huán)境,應(yīng)采用全新風(fēng)的頂送側(cè)回送風(fēng)方式。一般使用獨(dú)立通風(fēng)籠具的設(shè)施可以采用局部回風(fēng)方式。其空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)量應(yīng)滿足補(bǔ)充室內(nèi)排風(fēng)與保持室內(nèi)壓力梯度所需風(fēng)量之和。我國(guó)《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》也明確規(guī)定采用上送下排的氣流組織形式,并且要求對(duì)送風(fēng)口和排風(fēng)口的位置精心布置,盡可能減少氣流停滯區(qū)域,確保室內(nèi)可能被污染的空氣以最快速度流向排風(fēng)口。
(2)排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施根據(jù)各功能區(qū)域不同,應(yīng)有多組局部排風(fēng)系統(tǒng)組成的系統(tǒng)全面排風(fēng)。各局部排風(fēng)劃分原則是:向大氣排放污染臭氣時(shí),其污染物排放應(yīng)遵循綜合治理、循環(huán)利用、達(dá)標(biāo)排放和總量控制。排出的污染臭氣應(yīng)首先進(jìn)行無(wú)害化處理后才能排放,并應(yīng)符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定。
負(fù)壓區(qū)設(shè)定:可能對(duì)潔凈動(dòng)物構(gòu)成污染或產(chǎn)生污染臭氣的無(wú)潔凈度要求的區(qū)域。如:籠器具清洗消毒區(qū)、普通級(jí)大動(dòng)物飼育區(qū)、對(duì)外緩沖區(qū)、滅菌前區(qū)、電梯前廳等,宜設(shè)計(jì)單獨(dú)(-10Pa)負(fù)壓區(qū)。負(fù)壓區(qū)要求排風(fēng)應(yīng)與送風(fēng)連鎖,排風(fēng)先于送風(fēng)開(kāi)啟,后于送風(fēng)關(guān)閉。
正壓區(qū)設(shè)定:有潔凈度要求的區(qū)域一般按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),按照壓力梯度設(shè)計(jì)為正壓。排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)宜與送風(fēng)連鎖,送風(fēng)先于排風(fēng)開(kāi)啟,后于排風(fēng)關(guān)閉。
(3)負(fù)壓設(shè)備管道
在潔凈區(qū)內(nèi)相對(duì)于潔凈室負(fù)壓的管道系統(tǒng)。主要指與動(dòng)物飼養(yǎng)設(shè)備密接的專門負(fù)壓系統(tǒng)。如IVC、EVC、隔離器、換籠臺(tái)、生物安全柜、轉(zhuǎn)運(yùn)推車、潔凈工作臺(tái)等設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,產(chǎn)生污染氣溶膠,威脅潔凈區(qū)動(dòng)物,該類設(shè)備排風(fēng)接入初級(jí)環(huán)境排風(fēng)系統(tǒng)支管,又對(duì)其造成影響。因此不應(yīng)向室內(nèi)排風(fēng),也不應(yīng)接入初級(jí)環(huán)境排風(fēng)支管。(4)局部排風(fēng)計(jì)算
局部排風(fēng)是局部換氣,主要用在幾種散發(fā)有害氣體的點(diǎn),比如生物安全柜,通風(fēng)柜、IVC、隔離器、換籠臺(tái)、動(dòng)物轉(zhuǎn)運(yùn)車等。
局部通風(fēng)的計(jì)算方法:局部通風(fēng)如無(wú)法確定換氣體積,則不應(yīng)按照換氣次數(shù)計(jì)算。應(yīng)按操作面風(fēng)速計(jì)算法,比如局部排風(fēng)罩,按照通過(guò)罩口面的風(fēng)速,通風(fēng)柜按照開(kāi)口處的風(fēng)速,一般取0.5m/s的風(fēng)速。局部通風(fēng)設(shè)備可以根據(jù)次級(jí)環(huán)境籠盒、隔離器等內(nèi)容積確定換氣次數(shù),隔離器宜按照≥50次/h、IVC、EVC可以按照≥20次/h換氣。
空調(diào)凈化系統(tǒng)送、排風(fēng)支管宜安裝氣密閥門??照{(diào)凈化系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)宜選用風(fēng)壓變化較大時(shí)風(fēng)量變化較小的類型。屏障環(huán)境和隔離環(huán)境過(guò)渡季節(jié)應(yīng)有冷熱源。包括使用開(kāi)放式籠具的屏障環(huán)境設(shè)施的動(dòng)物生存區(qū)以及普通環(huán)境的IVC、EVC、隔離器。
排風(fēng)口設(shè)置應(yīng)遠(yuǎn)離新風(fēng)取風(fēng)口,且不應(yīng)處于新風(fēng)口常年風(fēng)向的上方。排風(fēng)應(yīng)適當(dāng)高排。如若采用射流風(fēng)機(jī),風(fēng)速滿足≥15.3米/秒。
4、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施污染空氣無(wú)害化處理原則
(1)滿足國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施主要向大氣排放的空氣污染物是氨氣和硫化氫氣體。GB14925《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境及設(shè)施》和GB50447《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》中,提出設(shè)施內(nèi)氨濃度(動(dòng)態(tài)工況)≤ 14.0mg/m³,向大氣排放標(biāo)準(zhǔn)則強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施的建設(shè)除應(yīng)符合本規(guī)范的規(guī)定外,尚應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”,沒(méi)有具體指標(biāo)參數(shù),目前國(guó)內(nèi)外比較理想的處理方法較少,性價(jià)比很低。國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有:例如:
GB50325-2010《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》中氨氣的排放標(biāo)準(zhǔn):Ⅰ類、Ⅱ類民用建筑≤0.20mg/m³。
GB 14554《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》廠界標(biāo)準(zhǔn)值:氨濃度:一級(jí):1.0、二級(jí):≤2.0、三級(jí):≤5.0。
公共場(chǎng)所的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:空氣中排放的氨濃度應(yīng)≤ 0.5mg/m³。
化工企業(yè)附近的居民區(qū)的大氣中應(yīng)小于0.2mg/m³。
人可感知的最低的氨濃度:5.0PPM,大多數(shù)人明顯刺激感覺(jué)的氨濃度:20 PPM
(2)滿足快排除原則
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施運(yùn)行后,不斷產(chǎn)生污染臭氣,主要是氨氣(NH3,小型嚙齒類為主)和硫化氫氣體(H2S,大動(dòng)物為主)。因此,通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)滿足快排除原則。我國(guó)的《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施建筑技術(shù)規(guī)范》也明確規(guī)定了上送下排的氣流組織形式,并且要求對(duì)送風(fēng)口和排風(fēng)口的位置精心布置,盡可能減少氣流停滯區(qū)域,確保室內(nèi)可能被污染的空氣以最快速度流向排風(fēng)口。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施產(chǎn)生污染臭氣主要有:根據(jù)不同污染空氣性質(zhì),NH3在潔凈區(qū)內(nèi)蓄積,不斷上升到房間高處,硫化氫氣體會(huì)下沉,對(duì)不同污染臭氣采用不同高度排風(fēng)口。風(fēng)口風(fēng)速控制在3m/s左右,風(fēng)管風(fēng)速控制在7m/s以下。
(3)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施污染臭氣應(yīng)采用局部一級(jí)處理后再總排風(fēng)管二級(jí)處理原則
目前,排風(fēng)除氨氣、硫化氫主要采用的方法有:
①局部化學(xué)法處理:目前主要有針對(duì)氨氣、硫化氫氣體的化學(xué)過(guò)濾器;排風(fēng)系統(tǒng)支管應(yīng)設(shè)置消除污染的化學(xué)裝置,如化學(xué)過(guò)濾器等,并應(yīng)設(shè)置在風(fēng)機(jī)的負(fù)壓段。應(yīng)根據(jù)污染臭氣處理量預(yù)留設(shè)備空間,同時(shí)預(yù)留有關(guān)設(shè)備的閥門、電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)孔等處的操作空間。污染臭氣處理系統(tǒng)的主體設(shè)備之間應(yīng)留有足夠的安裝和檢修空間,主體設(shè)備周邊應(yīng)應(yīng)急通道及規(guī)范的要求。
②吸收法污染臭氣處理:吸收工藝的選擇應(yīng)考慮的因素主要是污染臭氣性質(zhì)、流量、濃度、吸收劑性質(zhì)、吸收裝置特性以及經(jīng)濟(jì)性等。吸收裝置有噴淋塔、板式塔、湍球塔等?;钚蕴课娇梢栽趹?yīng)急工況下使用。
③光解法處理:光解工藝的選擇應(yīng)考慮的因素:污染氣體的流量、流速、壓力、組分、性質(zhì)、進(jìn)口濃度、排放濃度等。宜按最大污染臭氣排放量的120%進(jìn)行設(shè)計(jì),并控制氣流速度。光解設(shè)備連續(xù)工作時(shí)間不應(yīng)少于12個(gè)月。氣體的接觸時(shí)間應(yīng)≧1.0s。
④射流排氣法處理:也稱排氣射流筒法。排氣筒的高度應(yīng)滿足國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,最低高度不得低于15m,排氣筒高度指從地面至排氣口的垂直高度。排氣筒出口風(fēng)速宜為≧15.5m/s,對(duì)集中大型排氣筒宜預(yù)留排風(fēng)能力。排氣筒應(yīng)設(shè)置用于監(jiān)測(cè)的采樣孔和監(jiān)測(cè)平臺(tái),以及必要的附屬設(shè)施。排氣射流筒頂端不應(yīng)設(shè)置傘帽。
5、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施節(jié)能原則
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施凈化空調(diào)系統(tǒng)成本非常昂貴,約為一般空調(diào)的7倍以上。同時(shí),運(yùn)行成本也及其巨大。一般情況下實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施凈化空調(diào)系統(tǒng)用電量約佔(zhàn)了整個(gè)耗能的50-60%左右,在“節(jié)能減排,環(huán)保一票否決制”國(guó)策環(huán)境下,如何使設(shè)施能耗系統(tǒng)最佳設(shè)計(jì)與能源有效運(yùn)用,達(dá)到低能耗運(yùn)行目的,就成為不得不做且相當(dāng)重要的工作了。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施能耗極大。據(jù)統(tǒng)計(jì):建成的屏障系統(tǒng)動(dòng)物設(shè)施每年的運(yùn)行費(fèi)用約為每平方米900-1200元以上。很多動(dòng)物設(shè)施建成后,巨大的日常運(yùn)行費(fèi)用成為業(yè)主沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。減少能耗的能力是動(dòng)物房設(shè)計(jì)水平極其重要的指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施能耗重點(diǎn)有以下幾部分:
①以全新風(fēng)方式,全年24小時(shí)運(yùn)行,冷熱源設(shè)備和容量需求巨大。
②物流需要的滅菌設(shè)備,6-8小時(shí)/天,所需的電蒸汽發(fā)生器耗電量較大。
③滿足12/12小時(shí)照明的人工光源需要較大耗電量。
④局部與全面通風(fēng)臭氣無(wú)害化處理系統(tǒng)。
目前,確定合理的冷熱源供給方式、功能區(qū)域詳細(xì)劃分、分時(shí)段、分系統(tǒng)設(shè)計(jì)全面、局部通風(fēng)量,盡量降低換氣次數(shù),設(shè)備冷熱量回收等是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施節(jié)能的關(guān)鍵,也是體現(xiàn)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)技術(shù)水平的標(biāo)志。因此,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施的節(jié)能措施有以下幾個(gè)重點(diǎn):
(1)確定合理的冷熱源供給方式
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施為了維持實(shí)驗(yàn)動(dòng)物次級(jí)環(huán)境的最適溫、濕度,選定合理的冷熱源極為重要。臨床醫(yī)療機(jī)構(gòu)一般供應(yīng)室配備有數(shù)臺(tái)滅菌設(shè)備,使用燃?xì)忮仩t為熱源,因此,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施以燃?xì)忮仩t作為供熱源為首選。冷源可根據(jù)系統(tǒng)劃分與設(shè)備節(jié)能特點(diǎn)選定。也可以采用地源、水源熱泵機(jī)組,制冷制熱工況穩(wěn)定,能效比高,節(jié)能效果顯著。
(2)功能區(qū)域詳細(xì)劃分,降低空調(diào)冷熱負(fù)荷
實(shí)驗(yàn)動(dòng)物屏障設(shè)施應(yīng)根據(jù)使用特點(diǎn)詳細(xì)劃分各功能區(qū)域,凈化空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)的熱濕和凈化處理可集中也可分散設(shè)置。
負(fù)壓區(qū)劃分以可能對(duì)動(dòng)物構(gòu)成污染或產(chǎn)生污染臭氣的無(wú)潔凈度要求的區(qū)域(生物安全類實(shí)驗(yàn)室ABSL-2以上除外)。如:籠器具清洗消毒區(qū)、普通級(jí)大動(dòng)物飼育區(qū)、對(duì)外緩沖區(qū)、滅菌前區(qū)、電梯前廳等,宜設(shè)計(jì)單獨(dú)(-10Pa)負(fù)壓區(qū)。
正壓區(qū)劃分依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),按照壓力梯度劃分為動(dòng)物生存區(qū)和輔助區(qū)、通道區(qū)等。
次級(jí)環(huán)境的設(shè)備通風(fēng):在潔凈區(qū)內(nèi)相對(duì)于潔凈室設(shè)計(jì)負(fù)壓的管道系統(tǒng)。主要指與動(dòng)物飼養(yǎng)設(shè)備密接的專門負(fù)壓系統(tǒng)。如IVC、EVC、隔離器、換籠臺(tái)、生物安全柜、轉(zhuǎn)運(yùn)推車、潔凈工作臺(tái)等設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中,產(chǎn)生污染氣溶膠,威脅潔凈區(qū)動(dòng)物,該類設(shè)備排風(fēng)接入初級(jí)環(huán)境排風(fēng)系統(tǒng)支管,又對(duì)其造成影響。因此不應(yīng)向室內(nèi)排風(fēng),也不應(yīng)接入初級(jí)環(huán)境排風(fēng)支管。
分時(shí)段設(shè)計(jì):24小時(shí)運(yùn)行和間斷運(yùn)行的部分要區(qū)分開(kāi)來(lái);根據(jù)動(dòng)物生存區(qū)動(dòng)物數(shù)量調(diào)整換氣次數(shù),宜采用變頻方式。動(dòng)物生存區(qū)內(nèi)采用換氣效率高的送風(fēng)口及氣流控制方式,以及部分排風(fēng)再循環(huán),減少新風(fēng)使用量。
(3)采用先進(jìn)技術(shù),充分回收能量
根據(jù)采用顯熱能量回收裝置,在寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)冬季大溫差工況下,顯熱回收率50-60,節(jié)能效果較為顯著。國(guó)外已有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施采用分子篩式全熱能量回收裝置,全熱回收效率70%以上,節(jié)能效果顯著??偱棚L(fēng)管經(jīng)無(wú)害化處理后可以全部排風(fēng)再循環(huán),減少新風(fēng)使用量。
(4)圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫
強(qiáng)化外墻與屋面的隔熱保溫能力:根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?dòng)物種類和房間功能的不同進(jìn)行分區(qū)。