實驗動物屏障設施的通風和空氣凈化要點

一、設施的運行特點實驗動物屏障設
1、實驗動物屏障設施必須保持365天/年、24小時/天不間斷運行。實驗動物屏障設施實質是給實驗動物初級環(huán)境提供：ISO7級潔凈度，≧15次換氣/h，25℃（40-70%）溫-濕度恒定。冬季升溫加濕需要電加熱能耗巨大，同時，為保障該環(huán)境空氣的無污染狀態(tài)而需要維持一定的壓差。
2、保證實驗動物接觸物品滅菌所需要的滅菌設備的電蒸汽消耗。一般每臺1.0m³滅菌器需配置電蒸汽發(fā)生器40-60KW電耗。
3、有效使用面積小。按照通用設計理念，屏障設施有效使用面積不足40%。（一般在34-38%），導致投資大，使用效率低，運行成本高，不能見到顯著投資效益。實驗動物屏障設施另一個運行特點是污染臭氣嚴重，對周邊的醫(yī)療建筑物構成一定的空氣污染，必須堅持局部污染局部處理后在匯入全面排風系統(tǒng)無害化處理的原則。建議采用有效處理方法，除應急除應急狀態(tài)外禁止使用活性炭做無害化處理。
二、實驗動物屏障設施凈化空調系統(tǒng)模式
1、實驗動物屏障系統(tǒng)模式目前國內較多采用方式。國標GB50447《實驗動物設施建筑技術規(guī)范》/14925《實驗動物環(huán)境及設施》技術參數(shù)要求主要針對這類設施。SPF動物在此環(huán)境中生存。目前國內主要有小型SPF嚙齒類動物、禽類等，大型SPF動物較少。
2、獨立通風籠盒系統(tǒng)模式或獨立排氣通風籠盒系統(tǒng)模式。是指在密閉獨立單元（籠盒或籠具）內，潔凈氣流高換氣頻率獨立通氣，污染臭氣集中外排的SPF級實驗動物飼育與動物實驗設備。一段時間內，該設備配套超凈工作臺使用可以保持SPF動物不被污染。此類設備目前國內貿易產品國家標準，一些省區(qū)僅使用IVC設備，不核發(fā)實驗動物使用許可證。
3、屏障系統(tǒng)+IVC模式。國內一些實驗動物設施從節(jié)能角度出發(fā)，采用以屏障環(huán)境正壓系統(tǒng)配合使用IVC、EVC、隔離器等設備模式，也成為雙系統(tǒng)模式。這類工程目前尚未推廣，許多技術尚待完善，但可以確信，是未來實驗動物屏障設施發(fā)展方向。
三、圍護結構要點
圍護結構應選用無毒、無放射性材料。墻面和天花板的材料應易于清洗消毒、耐腐蝕、不起塵、不開裂、無反光、耐沖擊、光滑防水。地面材料應防滑、耐磨、耐腐蝕、無滲漏，踢腳不應突出墻面。屏障環(huán)境設施的凈化區(qū)內的地面墊層宜配筋，潮濕地區(qū)、經常用水沖洗的地面應做防水處理。
1、屏障系統(tǒng)一般采用A-B1級防火的無機板、金屬板或者B級玻鎂夾芯板、巖棉夾芯板。圍護結構需要消毒，所以必須選用具有耐藥性和耐水性的材料和施工方法。
2、屏障設施天花板一般為彩鋼板吊頂，為便于設備管線安裝和維修保養(yǎng)，應設供人行走的行走帶。
3、地面要選用與之相適應的材料和防水工程。屏障設施小型嚙齒類動物的飼養(yǎng)室地面不需沖洗，目前大多采用優(yōu)質的PVC卷材。普通級動物的飼養(yǎng)室，不僅需擦拭還要清洗；犬、猴、小型豬設施除用水清洗外，還需要備用熱水或蒸氣清洗。目前多采用環(huán)氧樹脂自流平的地面材料。
4、屏障環(huán)境設施的門窗應有較好的密閉性，門上設觀察窗。設施內相鄰2個區(qū)域的門應開向壓力大的一側，并能自動關閉，緩沖室的門宜設互鎖裝置。凈化區(qū)設置外窗時，應采用具有良好氣密性的固定窗，嚙齒類動物的生產區(qū)（實驗區(qū)）內不應設外窗、不設地漏。應有防止昆蟲、野鼠等動物進入屏障區(qū)和實驗動物外逃的措施。應在建筑設計窗高時，考慮裝修材料不外漏，避免影響外立面。
5、大動物的實驗設施應考慮耐水性、耐藥性、無毒性的吸音、隔音材料和措施。有條件設施可以選擇在負層為宜，但應留足光照與運動空間。
6、承重問題：屏障設施的高壓滅菌、消毒設備、洗器籠清洗設備、大型浸泡水槽、冷熱源機組、水生生物養(yǎng)殖裝置、大型影像學設備等，應考慮設備運行重量對樓板荷載影響。大型實驗動物屏障設施為降低員工勞動強度，一些新型滅菌設備，樓板需要下沉35-40cm。設備廠商一般可以提供技術參數(shù)。因此，除滅菌、消毒設備應放置在物凈通道關鍵位置外，其他重型設備應盡量放置在負一層或一層。另外，滅菌設備冷卻排水應采用耐137℃高溫金屬管材料，應考慮滅菌設備更換時進出通道。
四、空調、通風和空氣凈化要點
1、凈化空調方式的選擇
臨床醫(yī)療機構實驗動物設施應由使用者根據(jù)具體用途劃分詳細的功能區(qū)域；設計機構再根據(jù)空調系統(tǒng)節(jié)能方式確定系統(tǒng)劃分和空調方式，分時段、分區(qū)域確定凈化空調系統(tǒng)。
2、凈化空調系統(tǒng)的設計
臨床醫(yī)療機構實驗動物設施凈化空調系統(tǒng)的設計，應充分考慮初級環(huán)境凈化空調系統(tǒng)，也必須考慮隔離器、IVC、EVC次級環(huán)境凈化空調系統(tǒng)，同時兼顧換籠臺、動物飼養(yǎng)架、生物安全柜等通風和動物、人員、設備的污染負荷及冷、熱、濕負荷。
3、實驗動物設施通風原則
為保證實驗動物設施潔凈度、臭氣污染控制等特殊要求，通風設計應該依照初級環(huán)境與次級環(huán)境區(qū)分設計的原則，把全面通風、局部通風、應急通風根據(jù)具體用途劃分詳細的功能區(qū)域后綜合考慮。屏障環(huán)境設施的動物潔凈區(qū)，送、排風機應采用互為備用方式設計，當風機故障時，應能保證屏障區(qū)所需環(huán)境參數(shù)要求。
（1）送風系統(tǒng)的設計原則
根據(jù)國標要求，使用開放式籠架具的屏障環(huán)境，應采用全新風的頂送側回送風方式。一般使用獨立通風籠具的設施可以采用局部回風方式。其空調系統(tǒng)的新風量應滿足補充室內排風與保持室內壓力梯度所需風量之和。我國《實驗動物設施建筑技術規(guī)范》也明確規(guī)定采用上送下排的氣流組織形式，并且要求對送風口和排風口的位置精心布置，盡可能減少氣流停滯區(qū)域，確保室內可能被污染的空氣以較快速度流向排風口。
（2）排風系統(tǒng)的設計原則
實驗動物屏障設施根據(jù)各功能區(qū)域不同，應有多組局部排風系統(tǒng)組成的系統(tǒng)全面排風。各局部排風劃分原則是：向大氣排放污染臭氣時，其污染物排放應遵循綜合治理、循環(huán)利用、達標排放和總量控制。排出的污染臭氣應首先進行無害化處理后才能排放，并應符合《大氣污染物綜合排放標準》相關規(guī)定。
負壓區(qū)設定：可能對潔凈動物構成污染或產生污染臭氣的無潔凈度要求的區(qū)域。如：籠器具清洗消毒區(qū)、普通級大動物飼育區(qū)、對外緩沖區(qū)、滅菌前區(qū)、電梯前廳等，宜設計單獨（-10Pa）負壓區(qū)。負壓區(qū)要求排風應與送風連鎖，排風先于送風開啟，后于送風關閉。
正壓區(qū)設定：有潔凈度要求的區(qū)域一般按照國家標準，按照壓力梯度設計為正壓。排風系統(tǒng)的風機宜與送風連鎖，送風先于排風開啟，后于排風關閉。
（3）負壓設備管道：在潔凈區(qū)內相對于潔凈室負壓的管道系統(tǒng)。主要指與動物飼養(yǎng)設備密接的專門負壓系統(tǒng)。如IVC、EVC、隔離器、換籠臺、生物安全柜、轉運推車、潔凈工作臺等設備運行過程中，產生污染氣溶膠，威脅潔凈區(qū)動物，該類設備排風接入初級環(huán)境排風系統(tǒng)支管，又對其造成影響。因此不應向室內排風，也不應接入初級環(huán)境排風支管。
（4）局部排風計算
局部排風是局部換氣，主要用在幾種散發(fā)有害氣體的點，比如生物安全柜，通風柜、IVC、隔離器、換籠臺、動物轉運車等。局部通風的計算方法：局部通風如無法確定換氣體積，則不應按照換氣次數(shù)計算。應按操作面風速計算法，比如局部排風罩，按照通過罩口面的風速，通風柜按照開口處的風速，一般取0.5m/s的風速。局部通風設備可以根據(jù)次級環(huán)境籠盒、隔離器等內容積確定換氣次數(shù)，隔離器宜按照≥50次/h、IVC、EVC可以按照≥20次/h換氣?？照{凈化系統(tǒng)送、排風支管宜安裝氣密閥門?？照{凈化系統(tǒng)的風機宜選用風壓變化較大時風量變化較小的類型。屏障環(huán)境和隔離環(huán)境過渡季節(jié)應有冷熱源。包括使用開放式籠具的屏障環(huán)境設施的動物生存區(qū)以及普通環(huán)境的IVC、EVC、隔離器。排風口設置應遠離新風取風口，且不應處于新風口常年風向的上方。排風應適當高排。如若采用射流風機，風速滿足≥15.3米/秒。
4、實驗動物設施污染空氣無害化處理原則
（1）滿足國家現(xiàn)行有關大氣污染物排放標準的要求
實驗動物屏障設施主要向大氣排放的空氣污染物是氨氣和硫化氫氣體。GB14925《實驗動物環(huán)境及設施》和GB50447《實驗動物設施建筑技術規(guī)范》中，提出設施內氨濃度（動態(tài)工況）≤ 14.0mg/m³，向大氣排放標準則強調“實驗動物設施的建設除應符合本規(guī)范的規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行有關標準的規(guī)定”，沒有具體指標參數(shù)，目前國內外比較理想的處理方法較少，性價比很低。國家現(xiàn)行有關標準有：
例如《民用建筑工程室內環(huán)境污染控制規(guī)范》GB50325-2010中氨氣的排放標準：Ⅰ類、Ⅱ類民用建筑≤0.20mg/m³。GB 14554《惡臭污染物排放標準》廠界標準值：氨濃度：一級：1.0、二級：≤2.0、三級：≤5.0。
公共場所的衛(wèi)生標準中規(guī)定：空氣中排放的氨濃度應≤ 0.5mg/m³；化工企業(yè)附近的居民區(qū)的大氣中應小于0.2mg/m³。人可感知的低的氨濃度：5.0PPM，大多數(shù)人明顯刺激感覺的氨濃度：20 PPM。
（2）滿足快排除原則
實驗動物屏障設施運行后，不斷產生污染臭氣，主要是氨氣（NH₃，小型嚙齒類為主）和硫化氫氣體（H₂S，大動物為主）。因此，通風設計時，應滿足快排除原則。我國的《實驗動物設施建筑技術規(guī)范》也明確規(guī)定了上送下排的氣流組織形式，并且要求對送風口和排風口的位置精心布置，盡可能減少氣流停滯區(qū)域，確保室內可能被污染的空氣以較快速度流向排風口。實驗動物設施產生污染臭氣主要有：根據(jù)不同污染空氣性質，NH₃在潔凈區(qū)內蓄積，不斷上升到房間高處，硫化氫氣體會下沉，對不同污染臭氣采用不同高度排風口。風口風速控制在3m/s左右，風管風速控制在7m/s以下。
（3）實驗動物屏障設施污染臭氣應采用局部一級處理后再總排風管二級處理原則
目前，排風除NH₃、H₂S主要采用的方法有：
a.局部化學法處理：目前主要有針對氨氣、硫化氫氣體的化學過濾器；排風系統(tǒng)支管應設置消除污染的化學裝置，如化學過濾器等，并應設置在風機的負壓段。應根據(jù)污染臭氣處理量預留設備空間，同時預留有關設備的閥門、電動機、檢測孔等處的操作空間。污染臭氣處理系統(tǒng)的主體設備之間應留有足夠的安裝和檢修空間，主體設備周邊應應急通道及規(guī)范的要求。
b.吸收法污染臭氣處理：吸收工藝的選擇應考慮的因素主要是污染臭氣性質、流量、濃度、吸收劑性質、吸收裝置特性以及經濟性等。吸收裝置有噴淋塔、板式塔、湍球塔等?；钚蕴课娇梢栽趹惫r下使用。
c.光解法處理：光解工藝的選擇應考慮的因素：污染氣體的流量、流速、壓力、組分、性質、進口濃度、排放濃度等。宜按大污染臭氣排放量的120％進行設計，并控制氣流速度。光解設備連續(xù)工作時間不應少于12個月。氣體的接觸時間應≧1.0s。
d.射流排氣法處理：也稱排氣射流筒法。排氣筒的高度應滿足國家現(xiàn)行有關大氣污染物排放標準的要求，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。排氣筒出口風速宜為≧15.5m／s，對集中大型排氣筒宜預留排風能力。排氣筒應設置用于監(jiān)測的采樣孔和監(jiān)測平臺，以及必要的附屬設施。排氣射流筒頂端不應設置傘帽。
5、實驗動物屏障設施節(jié)能原則
實驗動物屏障設施凈化空調系統(tǒng)成本非常昂貴，約為一般空調的7倍以上。同時，運行成本也及其巨大。一般情況下實驗動物屏障設施凈化空調系統(tǒng)用電量約佔了整個耗能的50-60%左右，在“節(jié)能減排，環(huán)保一票否決制”國策環(huán)境下，如何使設施能耗系統(tǒng)設計與能源有效運用，達到低能耗運行目的，就成為相當重要的工作。減少能耗的能力是動物房設計水平極其重要的指標。實驗動物屏障設施能耗重點有以下幾部分：
①以全新風方式，全年24小時運行，冷熱源設備和容量需求巨大；
②物流需要的滅菌設備，6-8小時/天，所需的電蒸汽發(fā)生器耗電量較大；
③滿足12/12小時照明的人工光源需要較大耗電量；
④局部與全面通風臭氣無害化處理系統(tǒng)。
實驗動物屏障設施節(jié)能原則：
目前，確定合理的冷熱源供給方式、功能區(qū)域詳細劃分、分時段、分系統(tǒng)設計全面、局部通風量，盡量降低換氣次數(shù)，設備冷熱量回收等是實驗動物屏障設施節(jié)能的關鍵，也是體現(xiàn)設計機構技術水平的標志。因此，實驗動物屏障設施的節(jié)能措施有以下幾個重點：
（1）確定合理的冷熱源供給方式：實驗動物屏障設施為了維持實驗動物次級環(huán)境的適溫、濕度，選定合理的冷熱源極為重要。臨床醫(yī)療機構一般供應室配備有數(shù)臺滅菌設備，使用燃氣鍋爐為熱源，因此，實驗動物屏障設施以燃氣鍋爐作為供熱源為首要選擇。冷源可根據(jù)系統(tǒng)劃分與設備節(jié)能特點選定。也可以采用地源、水源熱泵機組，制冷制熱工況穩(wěn)定，能效比高，節(jié)能*。
（2）功能區(qū)域詳細劃分，降低空調冷熱負荷：實驗動物屏障設施應根據(jù)使用特點詳細劃分各功能區(qū)域，凈化空調系統(tǒng)新風的熱濕和凈化處理可集中也可分散設置。負壓區(qū)劃分以可能對動物構成污染或產生污染臭氣的無潔凈度要求的區(qū)域（生物安全類實驗室ABSL-2以上除外）。如：籠器具清洗消毒區(qū)、普通級大動物飼育區(qū)、對外緩沖區(qū)、滅菌前區(qū)、電梯前廳等，宜設計單獨（-10Pa）負壓區(qū)。正壓區(qū)劃分依據(jù)國家標準，按照壓力梯度劃分為動物生存區(qū)和輔助區(qū)、通道區(qū)等。次級環(huán)境的設備通風：在潔凈區(qū)內相對于潔凈室設計負壓的管道系統(tǒng)。主要指與動物飼養(yǎng)設備密接的專門負壓系統(tǒng)。如IVC、EVC、隔離器、換籠臺、生物安全柜、轉運推車、潔凈工作臺等設備運行過程中，產生污染氣溶膠，威脅潔凈區(qū)動物，該類設備排風接入初級環(huán)境排風系統(tǒng)支管，又對其造成影響。因此不應向室內排風，也不應接入初級環(huán)境排風支管。分時段設計：24小時運行和間斷運行的部分要區(qū)分開來；根據(jù)動物生存區(qū)動物數(shù)量調整換氣次數(shù)，宜采用變頻方式。動物生存區(qū)內采用換氣效率高的送風口及氣流控制方式，以及部分排風再循環(huán)，減少新風使用量。
（3）采用先進技術，充分回收能量：根據(jù)采用顯熱能量回收裝置，在寒冷及嚴寒地區(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。國外已有實驗動物設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*?？偱棚L管經無害化處理后可以全部排風再循環(huán)，減少新風使用量。
（4）圍護結構保溫：強化外墻與屋面的隔熱保溫能力：根據(jù)實驗目的、動物種類和房間功能的不同進行分區(qū)。