一、SPF實驗動物環境對凈化空調技術的要求

根據國家標準，實驗動物環境主要分為開放系統、亞屏障系統、屏障系統和隔離系統。開放系統適用于飼養普通級實驗動物，亞屏障系統適用于飼養清潔級實驗動物，屏障系統適用于飼養無特定病原體(SPF)級實驗動物，隔離系統適用于飼養SPF級及無菌(GF)級實驗動物。當前，新建的實驗動物房主要是SPF級，按照標準要求空氣凈化度至少要達到10000級，氨濃度≤14 mg/m³，溫度18~ 29℃，日溫差≤3℃，相對濕度40~70%，氣流速度≤0.18m/s，房間空氣壓差梯度20~ 50Pa。

為了保證實驗動物正常地生長，需要嚴格地按照規定調節溫度和濕度，提供新鮮空氣，排除有害氣體、病原微生物和塵粒。為了避免交叉感染，還要嚴格地設定和控制房間內各部位的空氣壓力。因此，建立SPF實驗動物環境必須有一個設計合理，運行可靠，節約能源，監控方便的凈化空調系統。

二、SPF實驗動物環境凈化空調技術的現狀和問題

雖然SPF實驗動物環境對空氣的潔凈度要求不高，但通風方式有特殊的要求。首先，必須提供實驗動物正常生活所需的新鮮潔凈空氣，排除動物排泄物等散發的污濁氣體，還必須防止空氣的交叉污染。為了達到這個目的，目前國內的SPF 實驗動物環境大部分采用直排式全新風凈化方式，即將恒溫恒濕的凈化空氣送入SPF實驗動物房稀釋污染空氣后不予回收直接排放。常用的氣流形式為頂送側回，由房間頂部的高效送風口將潔凈空氣送入，房間內放置有實驗動物籠架，潔凈空氣將室內的污染空氣稀釋后沿著房間四周下部的排風口排出。這種凈化送風方式原理簡單，管理方便，得到了較多的應用。

但是，這種送風方式風量大，能耗高，使用上也不盡合理，因為并非所有的塵埃粒子都是致病微生物，依靠大量的潔凈氣流稀釋室內的污染空氣也不一-定能使實驗動物得到很好的生活環境。目前，一般SPF實驗動物房的飼養方式都是將動物放在飼養盒(籠)內飼養，飼養盒(籠)又放在多層的籠架上，室內可放置很多排籠架。飼養盒(籠)是實驗動物生活的微環境，又是產生塵粒和異味的核心，也是空氣流動的死角。整個房間是空氣循環的大環境，氣流呈亂流形式分布，由于飼養盒(籠)和籠架的阻力，潔凈空氣只有很少部分能進入飼養盒(籠)，大部分恒溫恒濕的潔凈空氣直接從排風口排出，造成很大的能源浪費。即使從飼養盒(籠)內散發或被置換出來的污染空氣也不能立即完全地排出室外，這些污染的空氣會隨著亂流氣流彌漫于整個房間，不僅造成實驗動物交叉污染的可能，也使飼養人員的工作環境惡化。

般飼養盒(籠)的容積僅占房屋空間的10%，由于飼養盒(籠)和籠架的阻力，能直接參與飼養盒(籠)內空氣交換的潔凈空氣將低于10%。要保證飼養盒(籠)內一定的溫度、濕度，潔凈度和空氣的新鮮度就必須成倍的加大空調機組，增加送風量，加大制冷和制熱功率，這就增加了建設投資和運行成本。而這些能量大部分被排空浪費掉，這是直排式全新風凈化方式最主要的問題。

三、凈化空調節能技術在SPF實驗動物環境中的應用

（一）減少冷熱負荷

1.降低室內高度一般生物潔凈室高度在2.4~2.6m之間，SPF 實驗動物環境工作人員少，工作時間短，為了減少潔凈空氣單位流量，可將房間高度降低到2m。

2.加強圍護絕熱

選擇較好的隔熱材料，加厚保溫層。

3.調控氣流速度

采用變頻調速自動控制技術，將氣流速度控制在標準下限運行，最小空氣流速可選取0.1m/s

4.調控溫度范圍

將SPF實驗動物房的溫度冬天設定到標準下限，夏天設定到標準上限。

5.小單元獨立空調系統

將SPF實驗動物房分成若干區域，相應地設立若干小單元獨立空調系統，使用時根據動物飼養種類和數量的增減，有選擇地啟用房間和相應的空調系統，避免空調系統放空運行。

（二）能源的二次利用

1.凈化空氣循環使用

將部分排出的凈化空調風回收利用，回收前必須進行前期處理，去除二次循環空氣中的塵粒和有害氣體。二次循環空氣回收利用率最高可達50%。但是，為了避免交叉感染，再循環空氣僅限于同一(動物種群)單元使用。

2.能源回收

在排風管段安裝能量回收裝置。

利用二次能源的措施在理論上和技術上都是可行的，特別是在溫差較大的地區。但是，為了處理回風需要增加相應裝置，又增加了空氣系統阻力和運行費用，所以一般情況下節能效果不是很顯著。

（三）利用天然能源

在有條件的地方，利用太陽能等天然資源進行空氣調節或輔助加熱。

（四）空氣定向流技術

隨著SPF實驗動物環境的興建，能耗和運行成本高的矛盾越來越突出，一種空氣定向流動的技術越來越受到重視。如上所述，一般 SPF實驗動物房僅有低于10%的潔凈空氣參與了動物飼養盒(籠)內空氣的交換，那么，要達到節能的目的，就必須盡量減少非交換凈化氣流，并讓可交換氣流沿定向流動，最后進入排風管。根據這種原理，目前已有多種空氣定向流SPF實驗動物環境技術得到了應用。

1.盒內交換籠架

該技術采用導風通道籠架，雙風道機組，設置前端和終端空氣過濾器等裝置組成單體換氣系統，凈化氣流在動物飼養盒內定向流動，全部參與了盒內的空氣交換，空氣流量非常小。

2.定向流SPF實驗動物房

該技術由房間頂部高效送風口將潔凈空氣到送入室內，動物籠架分隔成數個相對封閉籠格，籠格內可放入動物飼養盒(籠)，每個籠格有通風孔與潔凈室和排風口連通，潔凈空氣從房間頂部高效送風口進入室內后，只能從通風孔進入籠格再進入排風管形成定向流動氣流。

根據一個SPF實驗動物房定向流技術與傳統直排式氣流技術在飼養區風量和冷(熱)負荷參數的比較，前者比后者可節約62%的能源，投資和運行費用大幅度降低。

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