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动物房空调通风系统设计

动物房空调通风系统设计

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  • 发布时间:2020-11-10
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【概要描述】在实验类建筑的空调通风设计中,动物房的设计是一项较为复杂的工程。对于动物房的空调设计需考虑较多的影响因素,如室内空气的洁净度级别、温湿度控制、压差、风速、设备的备用、噪音等等。另外,随着国家对节能减排的日益重视,如何在动物房的设计中做到降低能耗亦是摆在设计人员前面的重要内容。下面,笔者将结合一个设计实例对动物房空调通风设计中的问题进行探讨。

动物房空调通风系统设计

【概要描述】在实验类建筑的空调通风设计中,动物房的设计是一项较为复杂的工程。对于动物房的空调设计需考虑较多的影响因素,如室内空气的洁净度级别、温湿度控制、压差、风速、设备的备用、噪音等等。另外,随着国家对节能减排的日益重视,如何在动物房的设计中做到降低能耗亦是摆在设计人员前面的重要内容。下面,笔者将结合一个设计实例对动物房空调通风设计中的问题进行探讨。

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在实验类建筑的空调通风设计中,动物房的设计是一项较为复杂的工程。对于动物房的空调设计需考虑较多的影响因素,如室内空气的洁净度级别、温湿度控制、压差、风速、设备的备用、噪音等等。另外,随着国家对节能减排的日益重视,如何在动物房的设计中做到降低能耗亦是摆在设计人员前面的重要内容。下面,笔者将结合一个设计实例对动物房空调通风设计中的问题进行探讨。

01、洁净度级别及系统划分

根据《实验动物设施建筑技术规范》GB50447-2008的分类级别,本项目考虑豚鼠房和兔子房及其实验室的空气洁净度级别为8级,小鼠房及实验室的空气洁净度为7级,其它有空调要求的区域不设净化级别。

在空调系统划分时,为了经济合理并避免交叉污染,设置3套独立的全空气空调系统,分别负责3个不同的洁净度等级的区域,其中洁净级别8级区域为AHU-1,送风量为22000m³/h;洁净级别7 级区域为AHU-2,送风量为8000m³/h;普通舒适性空调区域为AHU-3,送风量为7000m³/h。

02、通风系统的选择

由于动物在饲养过程中会产生氨、硫化氢等有害气体,为了避免这些气体回到室内,通常对于动物生产区域及实验区域采用全新风系统,空调系统的新风百叶设于空调机房外墙,新风口底部高于室外地面2.5米以上,并远离排风口及其它污染源。空气经过粗效(欧洲标准G4,人工尘平均计重效率≥90%)、中效(欧洲标准F8,对0.4μm 粒子的平均过滤效率为90%~95%)、高效(欧洲标准H13,总过滤效率≥99.95%)三级过滤后送入室内。

室内气流组织采用上送低位下侧排的方式,对各个房间的送风口及排风口合理布置,尽可能减少气流停滞区域,确保房间内可能被污染的空气尽快流向排风口。排风口选用可开启式侧壁格栅风口,在排风口上安装粗效过滤器以起到预过滤的作用,可有效地滤除动物毛发等杂物,由于排风口面风速偏高会使动物吹风感强烈,从而影响动物的健康,本项目排风口面风速统一考虑不大于1.2m/s。对于动物房的排风,一直是动物房设计中的难点所在。

《实验动物设施建筑技术规范》GB50447-2008 中5.3.4条指出:实验动物设施的排风,不应影响周围环境的空气质量,当不能满足要求时,排风系统应设置消除污染的装置。目前比较常用的做法是在排风末端,设置活性炭过滤装置,对排风中含有的有害污染物进行有效吸附。这种方法优点是系统简单,维护方便;缺点是活性炭需要定期更换,且费用不低。

很多动物房在活性炭失效之后不再更换,导致周围环境的空气质量受到较大影响。还有一种方法是采用喷淋塔的方式来吸附各种有害气体,但存在吸附后的液体如何处理的问题,如不能合理处理,同样也会污染环境。这种方法系统较为复杂,后期维护维修要求高。

03、室内温湿度控制

根据《实验动物设施建筑技术规范》GB50447-2008 要求,本项目净化空调区域温湿度要求为:20℃~26℃;40%~70%。空调系统室内温湿度控制主要由调节空调箱内的表冷器、加热器和加湿器上的电动调节阀来实现。在空调系统的排风总管及某些重要房间设温湿度传感器,在空调箱表冷器后设露点温度传感器。夏季工况下,根据该传感器信号调节表冷器回水管上的电动阀,再通过调节加热器蒸汽管上的电动阀达到室内所设定温度。冬季工况下,通过调节加热器蒸汽管上的电动阀达到室内所设定温度,再调节加湿器蒸汽管上的电动阀达到室内所设定相对湿度。空调系统的控制方式采用现场集中控制的方式,在空调机房内部设置现场控制柜。

04、室内的气流流向

本项目平面布局采用双走廊的形式,即有一条清洁走廊及一条污物走廊。这主要是为了保证动物实验或者饲养过程中的洁净度以及防止动物在实验或饲养过程中污染物和气味扩散至其它房间,也就是要将动物实验室和饲养室控制在相对清洁走廊的负压状态。

05、设备及电源的备用

由于动物房为24小时运行,一旦空调系统发生故障,会出现无法提供稳定适宜的饲养及实验环境,如空调系统较长时间无法恢复正常工作,将会带来严重的损失。同时《实验动物设施建筑技术规范》GB50447-2008 中5.1.6 条也规定:屏障环境的动物生产区(动物实验区)应设置备用的送风机和排风机,当风机发生故障时,系统应能保证实验动物设施所需的最小换气次数及温湿度要求。所以本工程净化空调系统的送风机、排风机均采用一用一备的方式。一旦有一台发生故障,备用设备立即运行,以确保系统正常运行。

此外,为配合空调系统24 小时运行,对于本工程净化空调系统的所有设备,供电均采用二级负荷,由电气专业提供两路电源的方式供电,这样可以避免由于电源故障而导致系统无法正常运行的问题。

06、节能技术在空调系统中的应用

如今,各项节能措施在空调系统的应用中越来越广,尤其对于动物房空调系统,由于通常都是全新风运行的空调系统,并且24小时连续运行,所以节能潜力巨大。本项目对于节能的考虑主要有两个方面:送排风机变频和能量回收。

洁净空调系统中各级过滤器的阻力在使用过程中是逐渐增大的,因此在系统运行初期风机压头往往高于系统阻力,此时通过变频降低风机转速,就可以减少功耗起到了节能的目的。在系统运行过程中,随着过滤器阻力的增加,系统风量会逐渐变小,此时通过风道内的风量传感器由变频装置再提高风机转速使风量保持恒定,维持房间相对压差,保持正常气流流向,防止空气交叉污染。

目前,动物房空调系统的能量回收主要通过新风、排风间的能量传递来实现,即通过能量回收装置把排风中的冷量(热量) 回收并且传递给新风。与大多数空调系统不同的是,动物房空调系统通常都是显热回收,这是为了避免把排风中的有害气体,气味重新带入室内而形成交叉污染。在本工程的设计中,就是采用液体循环式显热回收机组的形式,该热回收形式的优点是新风和排风互不接触,不会产生任何交叉污染,且热回收效率可达到60%左右。本工程地理位置位于北方寒冷地区,冬夏两季室内外温差均很大,且服务于动物房的净化空调系统均为24 小时连续运行的全新风系统,因此采用该显热回收机组的节能以及经济意义是很大的。

总之,在动物房的设计过程中,确定设计方案时需要综合考虑各个环节。如何能够根据不同的情况,选择最合理的方案,是每一个设计师需要认真解决的问题。

随着生物医药行业的不断发展,动物房的建设项目也越来越多。有的项目不仅要满足国内相关规范的规定,还要满足美国AAALAC (the American Association for Accreditation of Laboratory Animal Care)标准,这就要求设计师熟悉并掌握各类标准,满足不同的业主需求。

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