本節將以嚙齒動物試驗室為例,介紹其通風方案設計。嚙齒動物試驗室(下圖)
籠架系統的通風選擇方案
正如上次所提及,帶通風的籠架正在漸漸普及,因為它們能夠適應動物飼養室中動物密度的急劇增加。但是籠架風機將籠內氣體排至屋內,而且隨著動物密度增加會發生令人不快的環境問題,最主要的問題是飼養室內的工作人員暴露在揮發性刺激物之中。風機還會產生噪聲、振動,還需要維護、增加房間制冷負荷。使用籠架風機的另外兩個不利因素是它們的成本和需要定期移走清洗的困難。針對這些問題, 建筑設計師開始將籠架連接到能夠提供干凈、適宜的空氣到籠內并將籠內氣體送至室外的建筑通風系統上。
盡管這種方法簡單合理,但在將通風籠架連接到建筑系統的過程中卻存在很多問題。在某些情況下會導致嚴重的防護問題和環境的不穩定。為避免這些問題,在設計籠架的連接時我們需要對籠架的氣流控制方式和靜壓需求有徹底的了解。使用像手閥和風口等壓力相關設備是常見的錯誤。這些原始的設備不能自動平衡風道系統中的壓力波動,因此會導致氣流控制不穩定。為解決將籠架連接到建筑送排風系統中出現的問題,如今開始采用籠架閥來解決這個問題。這種壓力無關的籠架閥是特別針對這種應用、消除連接中普遍存在的平衡和流量控制問題而設計的。
嚙齒動物飼養室的通風方案
方案 1:
籠架帶送、排風機,使用房間空氣通風
通風籠架需安裝送風機和排風機,并且都可拆卸。送風機將房內空氣通過高效過濾器導入動物籠,該過程引起動物籠內溫度升高 2-3℉(1-2℃)。支架排風機還包括一個高效過濾器,因為風機要將可能被污染的空氣從動物籠中抽出并且必須要將清潔的空氣送回房間內。
優點:
1.氣流控制方式簡單。
2.籠架在飼養室中布局靈活性高。
3.高效過濾器減少了房間中的微粒數。
缺點:
1.首期投資高于方案 3、4。籠架風機昂貴;風機產生熱量,這增加增加了房間的制冷需求;風機將動物的熱量排入房間;籠架風機(每個房間可能8-18套)需要維護;房間需要許多雙向開門清洗設備,一般需要安裝應急電源以便保證籠架通風。
2.飼養室中的噪聲增加了。每個飼養室通常含有4-9個籠架,需要 8-18套風機。由于噪聲源每增加一倍,聲級增加3dB,所以房間內風機的實際發出的噪聲至少要比一臺風機發出的噪聲大 9-12dB。
3.風機振動。當隔離器裝有風機時,肯定會產生振動。當風機安裝在靠近籠架的支架上時,可消除振動,但是這需要增加額外的零配件和人工。也將使房間消毒更加困難。
4.室內空氣質量問題(IAQ)。盡管高效過濾(HEPA)可減少室內空氣中的微粒數,但是一些氣態廢物還是被排到室內。這些易揮發刺激性物質(如氣味、動物的荷爾蒙氣味、過敏原等)是非常另人討厭的。我們應盡可能的消除它們。
5.人類工程學問題,將風機從籠架中拆除是非常麻煩的,特別是與方案4相比較而言。
方案 2:
籠架帶送、排風機和套管,使用房間空氣通風
與第一種方案相似,動物籠的空氣通過加高效過濾器的送、排風機送風和排風。另外, 動物籠的空氣排放與建筑排放設施通過套管或吸氣罩相連,以消除籠架風機和建筑排風管道之間的相互影響。以前將籠架直接連接到建筑排風道的嘗試存在問題,這是因為建筑物排風道的壓力波動導致了頻繁的氣流不平衡,使得動物環境不穩定。
優點:
1.正確的設計和套管的使用可解決壓力波動的問題(方案3、4也解決了這些問題)。
缺點:
1.初投資及運行費用非常高。這種方式需要兩臺風機,加上集氣管風道系統費用,比較昂貴。同時,每臺籠架接管處的壓力相關的裝置(如:手動風閥和風口等)氣流平衡困難;增加了維護費用(比方案3、4高),因為每個籠架需2套風機及過濾器;風機產生的熱量增加了房間的制冷需求;需要給籠架提供標準電源及應急電源;集氣管套管將來需要昂貴的平衡費用。
2.當套管的手動風閥/風口被錯誤關閉時,排風將回到飼養室,這可能會導致籠架通風的不平衡,影響房間壓力。這會對大環境、小環境的阻隔性能造成影響。
3.噪聲仍然是個問題,因為這種方法需要一臺籠架排風機,其噪聲比一般在兩臺籠架風機中較高。
4.不像方案 3、4,風機會產生振動,除非風機不安裝在籠架上。
5.這是個零亂的方案,它需要大量的硬件,如:風機/過濾器主機;電線;軟管連接;吸氣罩;風口或風閥;
6.如果用于連接籠架的集氣管風道的風量控制裝置不是高性能的壓力無關閥門,房間壓力控制非常易于成為一個難題。
由于以上原因,目前使用吸氣罩連接方式已不再流行。
方案 3:
籠架帶送風機,將排風連接到建筑物排風系統,使用房間空氣通風
要連接到建筑物通風系統,通風籠架的送風、排風之中,排風側較為有利。這種方式大大改善了房間空氣質量、能源消耗和房間噪聲。
定風量文丘里籠架閥提供了簡單、可靠的直接連接方式,它不需要吸氣罩、排風風機/過濾器主機。
優點:
1.將動物熱量、氣態廢物、異味和過敏原從房間可靠地排出;
2.即使在排風道壓力變化時也能保持動物籠內的穩定;
3.減少了初投資和運行費用,減少了熱量產生;
4.當更換籠子或清洗籠架時,籠架易于從建筑物系統摘離。(通風籠架裝有腳輪,需要從建筑物系統摘離時可以移動);
5.由于不再需要風機/過濾器主機,也就不需要為排風機配置電源。電纜和應急電源也不再需要,減少了建筑投資和運行費用;
6.使房間消毒過程更簡單、有效?;\架排風系統減少為每個籠架一個軟風管,消毒過程中,房間內不需要清掃風機、過濾器、電纜、風閥和套管;
7.有效地改善了動物設施的大環境和小環境,顯著降低了噪聲和振動。建筑排風機顯然比籠架風機在房間內產生的噪聲低;
8.由于閥門無馬達也沒有零配件,維護費用降低。
缺點:
1.布局靈活性差,由于籠架需布置在軟接管附近;
2.需要有額外的排風道。
方案 4:
將籠架送、排風與建筑系統直接相連
這種方案將籠架送、排風機去掉,而將籠架與建筑物通風系統可靠相連,如果設計、安裝、調試正確,此方案最為有利。本方案排風的連接及其優點與方案 3 相同,這已在前邊作了描述。只是現在籠架還將消除送風機產生的噪聲、振動和額外的熱量,這可能會使設備投資和運行費用減少。采用這種方案,也不必為籠架風機提供獨立的應急電源,而將依賴于建筑物的 HAVC系統。根據“實驗動物管理和使用指南”建筑物 HVAC 系統已經設計有應急電源。
與方案 3 相比,方案 4 有如下優勢:
1.動物飼養室更清潔;飼養室硬件設備減少了:如籠架風機、額外的軟風管、電源線、雙向開門清洗設備(wash-downduplexoutlet);籠架連接和摘除簡單:每個籠架只有兩個軟管,帶環形卡環,可快速連接;精簡了工作流程:由于部件和需要清洗的表面減少,簡化了消毒流程。
2.飼養室更安靜;噪聲減小顯著:風機噪聲消除了;噪聲源來自飼養室外,同時,通過籠架和軟風管的風速低,這也保證了低噪聲。
缺點:
1.布局靈活性差:由于籠架需布置在送、排風預留的風管附近;
2.需要增加額外的排風和送風管道;
3.如果籠架送風是由建筑物空調系統處理后提供的,則溫、濕度控制策略將是復雜的,實現起來費用很高。