SPF实验动物环境工程净化空调节能技术应用研究

　　摘要：现在我国的SPF动物的饲养相对于以前不仅规模更上一层楼，其相关设备器具也进行了更新，在这样的基础上还成立了多个能掌控动物房环境质量的国家级实验动物的繁殖与实验中心。笔者在文章中主要是对现在SPF实验动物环境工程的两大问题：投资大，能耗高进行了研究，并简述了净化空调节能技术，将空气定向流技术作为SPF实验动物环境工程净化空调节能今后的趋势进行了探讨。 

实验动物科学的重要性在于他对生物医学乃至整个生命科学系统起着重要的支撑作用，只有通过不断的对实验动物的科学进行研究才能为应用推广奠定基础。随着国际贸易不断发展，我国的医药行业在世界市场上接受挑战，不断的改进技术和设施。 

　　通常说SPF级实验动物房都需要安装比较系统完备的相关设施才能够及时的排除垃圾和臭气，防止细菌的传播扩散，给SPF动物和工作人员营造较好的实验环境。所谓实验动物设施的SPF级，就是要拥有相当规模和完备的实验设施，能根据实验的具体要求调节好实验的环境。 
　　1 SPF实验动物环境对净化空调技术的要求 
　　按照国家颁布的相关实验动物环境及设施法律来说，实验动物环境主要有四种系统，第一种就是开放系统，该系统中常养的是一般级别的实验动物；第二种是亚屏障系统，主要饲养的是清洁级实验动物；第三种是屏障系统，主要针对无特定病原体（SPF）级实验动物设置的；最后一种是隔离系统，饲养对象是SPF级及无菌级实验动物。为了确保实验动物更好的成长，让他们能活在较清新的空气中，及时排除废气和废物。现新修的实验动物房都是有高要求的，无论是空气净化度、氨浓度、温度、湿度、气流速度以及房间空气压差梯度都有较明确的规定。故修建这样的SPF实验动物环境需要事先做好全面的规划，且尽量确保一个性能好、节能、智能的空调系统。 
　　2 SPF试验动物环境污染途径 
　　有两种情况常会影响到动物实验室的空气清洁程度，首先是来自室外的空气，由于室外的汽车尾气、工业废气以及家用煤气等污染气体未经处理就直接进入室内常会降低室内空气质量；其次是那些实验室里出现的动物毛、皮屑和饲养食物碎屑等，这些较细小的碎屑没得到及时处理就会腐烂变坏，产生细菌扩散到空气中。所以动物实验室的初、中、高效过滤器过滤设施就显得作用重大，它能确保室内的空气洁净度不随室外大气的变化而变化。笔者检测到的SPF级动物实验室的空气是经初、中、高效过滤器过滤后的，按照检测结果看，由于该设施的作用，室外的大气即便是在不同的季节都不会对室内洁净程度造成影响。 
　　常常我们都觉得动物实验室中没有动物的情况下其洁净度最佳。因为在实验室有动物的时候必然会产生毛发、废物碎屑等，提高空气中尘埃的浓度，从而使得细菌得以衍生和扩散。但是，若动物实验室处于静止状态的话，房间里没有动物，灰尘依然会在实验器具、阳台门窗上面集聚，在检测时，如果一个实验室没事先清洁好，即便是处在静态的状态，室内清洁度也不能达到标准；而对于清洁过的实验室，处在动态下其洁净度还是很高的。也就是说，良好的送排风设备以及适当的动态管理，能够增加动态实验室内空气的洁净度。 
　　3 SPF实验动物环境净化空调技术的现状和问题 
　　通常的SPF实验动物环境虽不会有严格的环境洁净度规定，但通风的需求则是必要。只有通风好才能顺畅排出动物制造的废气，避免出现细菌滋生或出现污浊空气的交叉污染。我国现在的通风方式大多使用的是直排式全新风净化法，就是把温度和湿度都满足一定要求的空气排放到SPF实验动物房，将实验室中的浑浊空气稀释掉。排送时需要从实验室顶部的送风口进入，而浑浊的气体则是从实验室的四周墙壁的下部排风口送出。这样的空气净化方式非常便捷有效。这样的送风措施也有缺点：需求的风量比较大，消耗的能源比较多，实际效果有待改善。依据实验室里的洁净空气流动看，那些待稀释的空气也并非都是有污染的微生物，稀释后的空气也不一定就正好适合动物的需求；从实验室的设置来说，SPF实验动物房有很多的笼架，架子上排列装着各种各样动物的饲养盒，它们是动物的主要生活环境及排放废气废物的地方，因盒子和架子对空气流动造成的阻力常使得洁净空气不能很好的进入到饲养盒子里，而排出的空气则大部分是洁净的，也就是说，室内空气的流动有死角，被污染气流还能停留在室内，这不仅浪费了能源且无法真正的解决室内环境的污染问题，增加了实验室里面的动物出现交叉感染的可能性，恶化了实验室的工作环境。 
　　这样的直排式全新风净化方式想要达到最佳效果就要增加空调机组，不断送入大量洁净空气，以排除饲养盒子和架子对空气造成的阻力，确保动物的饲养盒里面的湿度和温度适中，当然这样会造成更大的能源和资源的消耗，这正是需要解决的问题。 
　　4 净化空调节能技术在SPF实验动物环境中的应用 
　　以下是笔者针对这个日益突出的问题作出的相关分析： 
　　4.1 减少冷热负荷 净化空调节能技术在减少冷热负荷主要是以下几种措施：首先是降低室内高度，通常实验室的高度在2.4～2.6m间，但鉴于SPF实验动物环境中实验人员不多，且他们的工作时间较少，可以把房间的高度降低至两米，这样送气工作人员少，可减少将空气送入饲养盒需消耗的能源；其次是增强围护绝热并调整控制好实验室里面的温度，实验室用隔热效果好的材料来围护，便于把室内温度维持在标准范围内，不随季节变化出现大幅度的波动；后就是要用变频调速自动控制技术调控好气流的速度；最后是将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。 
　　4.2 该技术的环保性能还表现在对能源的二次利用上 一是能净化空气循环使用。二是能源的利用，如对太阳能、地热等天然能源的利用，只要是条件允许的话就可以使用天然资源进行空气调节或辅助加热。 　　4.3 气定向流技术 SPF实验动物环境的兴建不断的扩大的同时，能源和资源的高成本问题也越来越受到重视，这样情况下就出现了空气定向流动的技术。按照上面对于SPF实验动物房空气洁净度的分析看，一般情况下送入室内的洁净空气只有十分之一参与了动物饲养盒（笼）内空气的交换。怎样才能加强洁净空气的利用率呢？最好的方法就是尽可能的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。 
　　4.3.1 盒内交换笼架。该技术主要是利用单体换气系统来使得净化气流能在实验室里面按照设置的方向流动。这样的系统常常是由导风通道笼架、双风道机组、设置前端和终端空气过滤器等装置组成。当室内这么多装置一起加入空气交换的时候，空气的流量即使是很小也能够让实验室饲养盒里面的空气得到很好的净化。该装置已经上市并且占有一定的市场，因为它不仅仅简化了控制设备，便于使用，而且对基础建筑较低，对于那些规模不是很大的实验动物的饲养来说再适合不过了。 
　　4.3.2 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，实验室里的动物笼架都是数个相对封闭笼格独立的分隔开的，笼格内都有可以进行排风的孔，且和洁净的房间排风通道相连，其路径是从通风孔进入笼格再进入排风管这个定向的气流。这样的SPF实验动物房定向流技术有其优点，和过去常用的直排式气流技术相比能节省一些人力和财力投资，针对上面两种技术，在笔者进行了饲养区风量和冷（热）负荷参数的比较，结果发现SPF实验动物房定向流技术相对能省掉六成多能源。其主要原理是，由于笼格之间相互隔开、独立，只需设置好通风孔就能调控好风量的大小。这样一来实验室里面的饲养盒（笼）里面的氨浓度稳定在标准的范围内，空气得到很好的疏通，于此同时，饲养盒里面动物产生的废气也会及时的排到室外，调节好实验室人员的工作环境。 
　　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。改技术极大的改善了传统的屏障系统，投资少，见效快，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。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，是SPF实验动物环境工程净化空调节能技术发展的方向。