动物房净化空调系统设计案例

一、项目背景

某科研机构新建实验动物房，主要饲养小鼠、大鼠、豚鼠等实验动物，要求满足SPF级（无特定病原体）动物饲养环境标准。项目需设计一套高效、节能、可靠的净化空调系统，确保动物房内温湿度、压差、空气洁净度等参数稳定，满足实验动物福利和科研需求。

二、设计依据

1. 国家标准：
   • 《实验动物 环境及设施》（GB 14925-2023）
   • 《洁净厂房设计规范》（GB 50073-2013）
   • 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736-2012）
2. 行业规范：
   • 《生物安全实验室建筑技术规范》（GB 50346-2011）
   • 《医院洁净手术部建筑技术规范》（GB 50333-2013）

三、设计参数

1. 温湿度要求：
   • 温度：20~26℃（可调）
   • 湿度：40%~70%RH（可调）
2. 洁净度要求：
   • 空气洁净度：ISO 7级（万级）
   • 换气次数：15~20次/h
3. 压差要求：
   • 洁净区与非洁净区压差：≥10 Pa
   • 相邻洁净区压差：≥5 Pa

四、系统设计

1. 空气处理流程

• 新风处理：
  • 新风经初效过滤器（G4）→ 中效过滤器（F8）→ 表冷段 → 加湿段 → 再热段 → 送风机 → 高效过滤器（H13）→ 送风管道 → 动物房。
• 回风处理：
  • 回风经回风管道 → 混合段（与新风混合）→ 重复上述处理流程。
• 排风处理：
  • 排风经高效过滤器（H14）→ 活性炭吸附装置 → 排风机 → 室外高空排放。

2. 气流组织

• 上送下回：
  • 送风口采用高效送风口，布置于房间顶部，均匀送风。
  • 回风口布置于房间下部侧墙，避免动物活动区域形成涡流。
• 单向流：
  • 在关键区域（如饲养笼架附近）采用局部单向流设计，确保气流垂直向下，减少污染扩散。

3. 净化设备

• 过滤器：
  • 初效过滤器（G4）：拦截大颗粒灰尘。
  • 中效过滤器（F8）：进一步过滤细小颗粒。
  • 高效过滤器（H13/H14）：确保空气洁净度达到ISO 7级。
• 加湿/除湿设备：
  • 采用电极式加湿器，精确控制湿度。
  • 配备转轮除湿机，应对高湿环境。
• 温湿度控制：
  • 采用DDC（直接数字控制）系统，实时监测并调节温湿度。

4. 压差控制

• 变风量（VAV）系统：
  • 根据压差传感器反馈，自动调节送风量和排风量，维持压差稳定。
• 气密性设计：
  • 动物房围护结构采用气密性材料，门窗采用密封条，减少泄漏。

5. 节能设计

• 热回收：
  • 采用转轮式热回收器，回收排风中的冷/热量，预处理新风。
• 变频技术：
  • 送风机、排风机采用变频电机，根据负荷变化调节转速，降低能耗。
• 智能控制：
  • 系统具备自动启停、故障报警、能耗统计等功能，实现智能化管理。

五、案例实施

1. 项目概况

• 建筑面积：2000㎡
• 动物房区域：
  • 小鼠饲养区：800㎡
  • 大鼠饲养区：600㎡
  • 豚鼠饲养区：400㎡
  • 辅助功能区：200㎡

2. 系统配置

• 空调机组：
  • 选用3台组合式空气处理机组，单台风量10000m³/h。
• 风机：
  • 送风机：3台，变频电机，风量10000m³/h。
  • 排风机：3台，变频电机，风量12000m³/h。
• 过滤器：
  • 初效过滤器：G4级，更换周期1个月。
  • 中效过滤器：F8级，更换周期3个月。
  • 高效过滤器：H13/H14级，更换周期1年。

3. 运行效果

• 温湿度控制：
  • 温度波动范围：±1℃
  • 湿度波动范围：±5%RH
• 洁净度控制：
  • 空气悬浮粒子数：≤352000个/m³（≥0.5μm）
• 压差控制：
  • 洁净区与非洁净区压差：12~15 Pa
  • 相邻洁净区压差：6~8 Pa

4. 节能效果

• 能耗对比：
  • 与传统定风量系统相比，节能率达25%。
• 运行成本：
  • 年运行费用降低约15万元。

六、设计亮点

1. 模块化设计：
   • 空调机组、风机、过滤器等设备采用模块化设计，便于维护和扩展。
2. 智能化控制：
   • 系统集成DDC控制系统，实现远程监控和自动化管理。
3. 人性化设计：
   • 动物房内设置温湿度显示屏，实时显示环境参数，提升管理效率。
4. 节能环保：
   • 采用热回收技术和变频技术，降低能耗，减少碳排放。

七、总结

本案例通过科学合理的空气处理流程、高效可靠的净化设备、智能化的控制系统以及人性化的设计理念，成功打造了一套符合SPF级实验动物饲养标准的净化空调系统。系统运行稳定，温湿度、洁净度、压差等参数均满足设计要求，为实验动物提供了良好的生长环境，同时降低了运行成本，实现了节能环保的目标。