實驗動物設施空調系統
2025-07-22
實驗動物設施空調系統解決方案
一、設計標準與核心參數
- 環境控制要求
- 溫度：屏障環境20~26℃，SPF級動物房20~25℃。
- 濕度：屏障環境40%~70%，SPF級40%~60%。
- 換氣次數：普通環境15次/h，屏障環境20次/h，確保空氣新鮮度與氣味控制。
- 壓差梯度：清潔區（如潔凈走廊）與污染區（如污染走廊）壓差20~50Pa，防止交叉污染。
- 空氣潔凈度：屏障環境達7級（靜態），通過HEPA過濾器實現。
- 節能設計標準
- 熱回收效率：冬季熱量回收≥27%，夏季冷量回收≥15%。
- 風機能耗：采用變頻調速，風量調節范圍≥30%。
- 新風比例：SPF級設施新風比≥90%，部分回風系統需經化學過濾處理。
二、系統劃分與氣流組織
- 分區設計
- 按功能劃分：飼養區、實驗區、清洗區、辦公區獨立設置空調系統，避免污染交叉。
- 按等級劃分：普通環境與屏障環境系統分離，SPF級與感染實驗室單獨設計。
- 氣流組織方案
- 送風方式：
- 屏障環境采用上送下回或上送下排，送風口設高效過濾器（HEPA），回風口帶初效過濾網。
- IVC籠具采用獨立通風系統，籠內空氣經小型風機與過濾器循環。
- 排風處理：
- 全新風系統排風經HEPA過濾器+活性炭吸附后排放，感染實驗室排風需高溫焚燒處理。
- 排風口遠離新風取風口，高度≥15m，風速≥15.3m/s。
- 送風方式：
三、核心設備配置
- 空調機組
- 三級過濾：初效（G4）、中效（F8）、高效（HEPA）過濾器，確保潔凈度。
- 溫濕度控制：直膨式組合機組，集成冷凝再熱段，實現精準調控。
- 備用系統：主副機組互為備用，配備應急電源，確保24小時連續運行。
- 排風系統
- 高效過濾：排風支管設置化學過濾器（針對氨氣、硫化氫），主干管設逆止風門防止逆流。
- 降噪設計：排風管安裝微穿孔板消聲器，風機采用低噪音型號。
- 智能控制系統
- 監測參數：溫濕度、壓差、空氣質量（PM2.5、VOCs）、設備運行狀態。
- 控制策略：
- 變頻調節風機頻率，根據負荷動態調整風量。
- 氣候補償控制：根據室外溫度調整供水溫度，優化能耗。
- 聯動控制：送排風連鎖，維持壓差穩定。
四、節能技術與創新應用
- 熱回收技術
- 板式顯熱回收裝置：回收排風熱量，冬季預熱新風，夏季預冷新風。
- 輻射制冷/熱系統：結合液體除濕，提升能效比（COP）25.8%~30.1%，適用于高溫高濕地區。
- 新能源利用
- 太陽能輔助：太陽能集熱器預熱生活用水，減少鍋爐負荷。
- 地源熱泵：利用地下恒溫特性，降低空調系統能耗。
- IVC籠具系統
- 無主機型設計：每個籠具獨立通風凈化，減少交叉感染風險，節能且易于擴展。
- 智能監測：籠內溫濕度、氨濃度實時監控，自動調節通風量。
五、驗證與認證流程
- 設計確認（DQ）
- 驗證設計符合GB 14925-2010、GB 50447-2008等標準，檢查系統原理圖、設備選型文件。
- 安裝確認（IQ）
- 檢查設備安裝位置、管道密封性、傳感器校準記錄，確認備用系統功能正常。
- 運行確認（OQ）
- 測試項目：
- 系統聯動運行（送排風、溫濕度控制）。
- 高效過濾器完整性檢測（DOP法）。
- 壓差梯度驗證（清潔區→污染區壓差≥10Pa）。
- 噪聲、照度、沉降菌檢測。
- 測試項目：
- 性能確認（PQ）
- 長期監測：溫濕度波動范圍≤±2℃，壓差穩定性≤±5Pa，空氣潔凈度持續達標。
- 微生物檢測：動態工況下氨濃度≤14mg/m3，沉降菌數≤3CFU/皿。
六、運維與管理建議
- 日常維護
- 過濾器更換周期：初效3個月，中效6個月，HEPA 2年。
- 排風系統化學過濾器每季度檢測，溶劑及時補充。
- 應急預案
- 備用風機自動切換時間≤30秒，斷電后UPS供電維持系統運行≥30分鐘。
- 氨氣泄漏報警閾值設為5ppm，聯動排風系統全速運行。
環揚未來建議，通過以上規劃，可構建符合國際標準、高效節能的實驗動物設施空調系統，滿足科研與生產需求。
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