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1、SPF实验动物环境工程与净化空调节能技术实验动物科学是生物医学乃至整个生命科学的基础和重要的支 撑条件，人们越来越重视对实验动物的应用和研究。随着GMP要求 的近一步落实，国家相继制定了实验动物管理条例和实验动物 环境及设施等法规。在加入WTO的新形势下我国医药行业加快了 与国际先进水平接轨的步伐，很多医药生产企业和研究部门都需要建 造符合规范的实验动物设施。新建的实验动物设施一般都要达到SPF级，且具有一定的规模。 由于实验动物设施的特殊性，对净化空调有很多特殊的要求，现就 SPF实验动物环境工程净化空调节能技术的现状和发展进行探讨。1SPF实验动物环境对净化空调技术的要求根据1994年颁布
2、的实验动物环境及设施国家标准，实验动 物环境主要分为开放系统、亚屏障系统、屏障系统和隔离系统。开放 系统适用于饲养普通级实验动物，亚屏障系统适用于饲养清洁级实验 动物，屏障系统适用于饲养无特定病原体(SPF)级实验动物，隔离系 统适用于饲养SPF级及无菌(GF)级实验动物。当前，新建的实验动物 房主要是SPF级，按照标准要求空气净化度至少要达到10000级， 氨浓度S14 mg/m温度1829C，日温差S3C，相对湿度40 70%，气流速度018m/s,房间空气压差梯度2050Pa。为了保证实验动物正常地生长，需要严格地按照规定调节温度和 湿度，提供新鲜空气，排除有害气体、病原微生物和尘粒。为
3、了避免 交叉感染，还要严格地设定和控制房间内各部位的空气压力。因此， 建立SPF实验动物环境必须有一个设计合理，运行可靠，节约能源， 监控方便的净化空调系统。2.SPF实验动物环境净化空调技术的现状和问题虽然SPF实验动物环境对空气的洁净度要求不高,但通风方式有 特殊的要求。首先，必须提供实验动物正常生活所需的新鲜洁净空气， 排除动物排泄物等散发的污浊气体，还必须防止空气的交叉污染。为 了达到这个目的，目前国内的SPF实验动物环境大部分采用直排式全 新风净化方式，即将恒温恒湿的净化空气送入SPF实验动物房稀释污 染空气后不予回收直接排放。常用的气流形式为顶送侧回，由房间顶 部的高效送风口将洁净
4、空气送入，房间内放置有实验动物笼架，洁净 空气将室内的污染空气稀释后沿着房间四周下部的排风口排出。这种 净化送风方式原理简单，管理方便，得到了较多的应用。但是，这种送风方式风量大，能耗高，使用上也不尽合理，因为 并非所有的尘埃粒子都是致病微生物，依靠大量的洁净气流稀释室内 的污染空气也不一定能使实验动物得到很好的生活环境。目前，一般 SPF实验动物房的饲养方式都是将动物放在饲养盒（笼）内饲养，饲养 盒（笼）又放在多层的笼架上，室内可放置很多排笼架。饲养盒（笼）是 实验动物生活的微环境，又是产生尘粒和异味的核心，也是空气流动 的死角。整个房间是空气循环的大环境，气流呈乱流形式分布，由于 饲养盒（
5、笼）和笼架的阻力，洁净空气只有很少部分能进入饲养盒（笼）， 大部分恒温恒湿的洁净空气直接从排风口排出，造成很大的能源浪 费。即使从饲养盒（笼）内散发或被置换出来的污染空气也不能立即完 全地排出室外，这些污染的空气会随着乱流气流弥漫于整个房间，不 仅造成实验动物交叉污染的可能，也使饲养人员的工作环境恶化。一般饲养盒（笼）的容积仅占房屋空间的10%,由于饲养盒（笼）和 笼架的阻力，能直接参与饲养盒（笼）内空气交换的洁净空气将低于 10%。要保证饲养盒（笼）内一定的温度、湿度，洁净度和空气的新鲜 度就必须成倍的加大空调机组，增加送风量，加大制冷和制热功率， 这就增加了建设投资和运行成本。而这些能量大
6、部分被排空浪费掉， 这是直排式全新风净化方式最主要的问题。3净化空调节能技术在SPF实验动物环境中的应用随着SPF实验动物环境的推广和实施，能耗大，投资和运行成本 高昂的问题越来越突出，国内外的学者在这方面做了很多的研究和探 索，本人也在工作中积累一些经验，介绍如下：3.1减少冷热负荷3.1.1降低室内高度一般生物洁净室高度在2.426m之间， SPF实验动物环境工作人员少，工作时间短，为了减少洁净空气单位 流量，可将房间高度降低到2m。3.1.2加强围护绝热 选择较好的隔热材料，加厚保温层。3.1.3调控气流速度采用变频调速自动控制技术，将气流速度 控制在标准下限运行，最小空气流速可选取0.
7、1 m/s。3.1.4调控温度范围将SPF实验动物房的温度冬天设定到标准 下限，夏天设定到标准上限。3.1.5小单元独立空调系统将SPF实验动物房分成若干区域，相应地设立若干小单元独立空调系统，使用时根据动物饲养种类和数 量的增减，有选择地启用房间和相应的空调系统，避免空调系统放空 运行。3.2能源的二次利用3.2.1净化空气循环使用 将部分排出的净化空调风回收利用， 回收前必须进行前期处理，去除二次循环空气中的尘粒和有害气体。 二次循环空气回收利用率最高可达50%。但是，为了避免交叉感染， 再循环空气仅限于同一（动物种群）单元使用。322能源回收在排风管段安装能量回收装置。上述利用二次能源的
8、措施在理论上和技术上都是可行的，特别是 在温差较大的地区。但是，为了处理回风需要增加相应装置，又增加 了空气系统阻力和运行费用，所以一般情况下节能效果不是十分显 著。3.3利用天然能源 在有条件的地方，利用太阳能、地热等天然 资源进行空气调节或辅助加热。3.4空气定向流技术随着SPF实验动物环境的兴建，能耗和运行成本高的矛盾越来越 突出，一种空气定向流动的技术越来越受到重视。如上所述，一般 SPF实验动物房仅有低于10%的洁净空气参与了动物饲养盒（笼）内 空气的交换，那么，要达到节能的目的，就必须尽量减少非交换净化 气流，并让可交换气流沿定向流动，最后进入排风管。根据这种原理， 目前已有多种空
9、气定向流SPF实验动物环境技术得到了应用。3.4.1盒内交换笼架 该技术采用导风通道笼架，双风道机组， 设置前端和终端空气过滤器等装置组成单体换气系统，净化气流在动 物饲养盒内定向流动，全部参与了盒内的空气交换，空气流量非常小。 该装置简化了控制设备，使用方便灵活，对基础建筑要求不高，特别 适合小规模实验动物的饲养。目前，国内已有系列成套装置供选用。342定向流SPF实验动物房 该技术由房间顶部高效送风口将 洁净空气到送入室内，动物笼架分隔成数个相对封闭笼格，笼格内可 放入动物饲养盒（笼），每个笼格有通风孔与洁净室和排风口连通，洁 净空气从房间顶部高效送风口进入室内后，只能从通风孔进入笼格再
10、进入排风管形成定向流动气流。根据一个SPF实验动物房定向流技术 与传统直排式气流技术在饲养区风量和冷（热）负荷参数的比较，前者 比后者可节约62%的能源，投资和运行费用大幅度降低。由于每个笼格相对封闭，调节通风孔可控制风量大小，既可很好 地净化动物生存活动环境，还能灵活地控制每个饲养盒（笼）内的氨浓 度。由于空气定向流动，笼格内的污染空气不会进入室内，工作人员 操作空间无尘无味，优化了工作环境。343洁净空间与传递技术在SPF实验动物环境中的应用从传统的屏障系统中解放出来，减少固定的厂房和大规模的投 资，节约能源是人们一直在探索的目标。法国拉卡连（la ca lhe ne）公 司在普通控温的建
11、筑中用隔离技术和传递装置建立起大小可调节的 SPF实验动物环境装置，净化空气在隔离器中定向流动，全部参与动物生活空间气流的交换，并与操作空间和人流物流完全分开。目前, 一台双升降式隔离器可放98只小老鼠盒，最大的隔离器可以用来养 马，操作时主要使用门式直接传递装置，工作人员进出自由，操作方 便。该系统简便灵活，人流物流绝对隔离，操作安全可靠，适应范围 广，是一种方便节能保险的好方法。实践证明，上述净化空调节能技术对提高SPF实验动物环境的空 气质量和节能水平是行之有效的。特别是空气定向流技术，从理论和 技术上解决了非交换净化气流浪费能源和交叉污染的问题，具有节约 投资和降低运行成本的优点，是SPF实验动物环境工程净化空调节能 技术发展的方向。参考文献1中华人民共和国国家标准实验动物 环境及设施GB/T14925-94中国标准出版社1994年122叶晓兰夏庆谈制药企业的动物实验室 实验动物科学与管理2001年第3期25273（日）山内忠平实验动物的环境与管理沈德余译上海科学 普及出版社1989年1831854王晓明法国洁净空间与传递技术介绍座谈会在沪举行上海 实验动物科学2000年第1期25程鸿 杨幼明 实验动物设施的节能新途径 上海实验动物科学1989年 第4期193195
