SPF级动物实验室的压差控制系统

SPF级(无特定病源体) 动物实验室的主要用途是营造合适的人工洁净环境，以满足实验动物繁育、生存，并对其进行实验效果观察与研究的要求。本文结合实际SPF级动物实验室工程探讨在满足工艺要求的前提下，采用三级压差控制方法，结合变风量空调系统，SPF级动物实验室获得的压差控制运行效果。

以中国科学院上海研究所管辖的动物实验室为例。此建筑平面以SPF级区域为核心，外围有一些普通的办公或实验室。

SPF级区域的建筑形式为房中套房，除底部围护结构外，其余4个立面和顶面均脱离于大楼的主体围护结构。套内围护结构材料为内充50mm厚保温材料的双层夹心彩钢板，保温性能极佳。洁净区域内有清洁走道、若干间SPF级动物饲养间、污物走道、缓冲间、清洁储藏间、更衣室等工艺用房。

SPF级动物饲养间内主要以开架的形式容纳鼠、兔等体形较小的啮齿类动物，它是整个动物实验室中很重要的部分。一般情况下，每一间饲养间内饲养动物的密度变化较大，根据需要很大可能达到数百只小鼠，密度达到40 ~50只/m², 室内得热量可超过200 W/m²。体形较小的啮齿类动物在相同的体积占有率下比人体有更大的表面积，单位体积空间内比人具有更大的散热量、散湿量以及CO²和各种有机气体的排放量。因此SPF级实验单元内不仅常年需要较大的供冷量，同时为避免各个单元之间动物的交叉感染，空调系统一般采用直流式空气净化系统。

室内环境是否满足要求将直接影响科学研究数据的准确性，通过可靠的设计手段来保证各项参数值是设计的重点。一般情况下，一个SPF区域采用一个净化空调系统。系统设计应重点考虑以下两个问题。

1)三级压差控制。所谓三级压差控制是指：从清洁走道→SPF动物饲养间→污物走道→外界普通区域，形成压力分别为60，35，100 Pa的压力梯度，此压力梯度能否保证是动物实验室设计成败的关键。

2)室内环境依靠全年不间断空调运行来维持，而直流式空气净化系统带来的是高能耗。因此须在工艺许可的范围内很大程度地考虑节能。

SPF级动物实验室三级压差控制原理

1.常规压差控制系统

常规压差控制一般都基于送/回(排)风量差值。其基本方法是使房间的送风量大于回(排)风量，两者差值越大，房间的正负压就越大。当各房间建立了不同的压力值时房间之间也就形成了压差，目前动物实验室中大量采用了此方法。

这种方法的优点是设计简单，只要考虑如何计算形成正(负)压的风量差值即可。一般情况下可以用经验公式L= f(A, △p )来计算，风量差值L仅与漏风面积A和希望建立的压差值△p有关。考虑到各种影响因素较难把握，实际设计中也可以用换气次数n来估算，例如风量差值相当于n=2 h^-1，通常可以形成15~20 Pa左右压差。

在许多已有的案例中，发现这种方法存在以下缺点：

1)大量风量调节工作需要在现场手动完成。若系统很大，就需要反复调节，且调节精度无法保证。

2)初次调节完成后基本不能再更改，三级压差数值很难重新修正或定量化。

3)只适合定风量系统，节能性不佳。有些场合中，为维持压差的存在，送排(回)风量与实际负荷需求偏离较大。

4)当系统中各类过滤器积尘到一定程度，支路或主风道风量衰减后引起风量分配改变,偏离了初次调节状态，将导致原来建立的压力梯度被破坏，需要再次调节。54.vip永利皇宫棋牌净化可提供动物房、动物实验室等的咨询、规划、设计、施工、安装、 改造等配套服务。

5)实际运行时，如果需更换末端高效过滤器或维护阀门等，也会引起压差不稳定或失调。

送/回(排)风量差值法仅推荐用在调试工作量不大的小型系统，例如SPF级动物饲养间不超过5个的系统。在示例工程的建筑平面中，有14个SPF级动物饲养间，加上清洁走道和污物走道，如果采用常规的送/回(排)风量差值法，那么由于在调节单个送、回(排)风量同时，会引起其他风口的连带效应，将很难把每个房间需要的风量按照压力梯度的次序调节好,在今后实际运行时，仍然会出现上述诸多弊端。因此，对于这样的系统，需要寻求另外一种建立压差的方法。

2.新的压差控制系统

从空气在风管内流动的基本概念可知，当空气流动时，因产生阻力而使其上游与下游间存在压差，当上下游之间有明显的阻力构件时(例如风阀)，压差就很明显且易于调控。

假设空气从某个SPF级实单元流入，从污物走道流出，如果流速变化非常小，可以忽略阻力对静压的影响，那么SPF级实验单元对污物走道就形成了正压差，无论风量如何改变，这种正压差的梯度次序不会改变。假设SPF级实验单元与污物走道隔墙上有一个风阀，那么它们之间的正压差就变得可以控制、调节，即使流入空气量发生改变时，只要准确地调节风阀，仍然可以维持原有的正压差值。

上述方法给予的启发是：1)系统的正压差次序可以不再受其他因素影响，只要把需要维持压力高的房间位居上游，需要维持压力低的房间位居下游，那么它们之间的正压关系就确定了，压差值取决于，上下游间空气流动的阻力。2)变风量运行变得可能，压差调节或再设定也变得可能。

洁净空气送入清洁走道，清洁走道与污物走道设有连通风管，风管上设有电动风阀A，通过正压排风进入污物走道。根据二者间的压差调节风阀A的开度，并维持50Pa左右的压差，此数值可以通过自动控制作调整。

洁净空气分别送入每个SPF级动物饲养间，通过正压排风进入污物走道。每间SPF级动物饲养间与污物走道之间设有电动风阀B，根据二者间的压力差，调节风阀的开度，并维持25Pa左右的压差，此数值可以通过自动控制作调整。

以污物走道内的压力为基准点，分别保持与清洁走道和每间SPF级动物饲养间之间的相对压差，从而间接得到了清洁走道与每间SPF级动物饲养间之间25Pa左右的压差，此数值随上两项相对数值的变化也可间接调整。

污物走道为整个区域的排风区，通过调节排风机组的排风量来维持污物走道内的压力为10 Pa左右，此数值可以作调整。排风机组采用变频调速。

上述通过送风的正压作用形成压力梯度的方法简洁有效，理想的压力梯度分布态势极易获得，它适用于有较多SPF级动物饲养间的系统。设计中须注意的是，应寻求建筑平面设计的合理性，为理想的压力梯度分布创造良好的先天条件。以功能为主的SPF级动物实验室区域平面布局力求简洁方正，各条流线或走道平直、简短，房间布置整齐划一，层高合理，机房就近布置，各种管线进出顺畅。

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