实验动物房设施工艺系统设计的新趋势

实验动物房设施工艺系统设计的新趋势

P R E F A C E 
近年来，随着国家生物、医药、医疗大健康产业的蓬勃发展，实验动物设施建设迎来一波热潮。新建的一些设施，在工艺系统设计理念上较之以往呈现出了长足的进步，形成了一些令人欣喜的新趋势，即在人性化、智慧化、节能性和环保性方面给予了更多的关注。在此，与大家分享其中的一部分例子，供大家参考。

O N E
人性化的提升

长久以来，动物房给人们的直观印象往往是色调单一、缺乏美感的。实验人员长期在内工作难免会产生枯燥压抑的感觉。而在一些新设施的建设中，尝试引入了室内设计的美学设计理念。设计中采用一些明快的颜色对比和色块搭配，尝试营造出一种简洁明快又不失庄重大气的风格，收获了不错的视觉效果。

送风高效过滤器的定期更换是实验动物设施运维工作中较为繁重的一项内容之一。以往的房间高效过滤器更换工作通常是在饲养室或实验室内实施的。更换高效过滤器时，房间不得不停止工作。为避免污染，甚至还需将IVC笼具搬移出该饲养室。运维人员需要在每个房间内轮流操作，工作量巨大、效率低。而在一些新设施的设计中，创新地采用了“上换式高效过滤器系统”。各房间更换高效过滤器完全可以在管道设备夹层中一次性迅速完成，饲养室、实验室的SPF环境可以完全不受破坏。在这一设计中，管道设备夹层内还设置了便于工作人员通行和运输配件的“检修马道系统”，大大地提高了运维工作的效率、降低了工作强度。

T W O
智慧化的提升

实验动物设施机电及工艺设备系统众多，包括空调通风、排风除臭、供配电、弱电、自控、给排水、污水处理、工艺气体、动物饮用水、笼具清洗、消毒灭菌等诸多系统。如何将这些系统的监控整合在一个直观的、统一的智慧化平台上，再对各项数据进行归类分析，甚至为设施的运行管理策略提供优化建议，这些都是实验动物设施中亟待解决的课题。BIM（建筑信息模型）技术与LIMS（实验室管理系统）系统的深度结合应用为我们提供了较好的解决方案，即所谓的“智慧化三维集成系统”。利用BIM技术，可将实验动物设施中的土建结构、机电系统、工艺设备、实验家具布置都制作成直观、逼真的三维模型，真正地做到监控画面所见即所得。同时，这些三维模型也是被充分参数化的，各个设备系统的技术参数、安装信息、生产日期、二维码均可按实录入，可为今后的运维管理工作提供详尽、准确的三维数据库支撑。而通过移动端装置，工作人员可在设施的任何位置实时调用当地设备、系统的运行参数和管线三维图纸，为一些隐蔽工程的检修维护创造最大的便利性。此外，智慧化三维集成系统还可提供一些节能分析、故障预判并提供相关的优化操作建议。

T H R E E
节能性的提升

实验动物设施通常采用全新风空调系统且全年空调系统不间断运行，其运行能耗高一直是广大设施用户的痛点。暖通专业热回收技术的发展，为设施的节能运行提供了可靠的措施。

GOOD LESSON
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新建设施中，一些项目采用了四管制多功能热泵机组，该设备能够在蒸发器获得冷冻水的同时，从冷凝器获得冷凝废热产生热水，从而实现持续的同时制冷和制热。我们知道，为了实现稳定的房间温湿度控制，除湿季节净化空调系统需要将室外新风处理到很低的露点温度才可实现降温除湿。而为了室内温度不至过低，就需要利用热水将露点温度的空气再加热升温至合适的送风温度，这一再加热过程叫做“再热”。采用上述四管制多功能热泵机组，在制冷的同时通过废热回收所获得的热水是完全免费的。利用这一免费热源进行再热，可有效地降低空调的能耗及电费。最新的技术，甚至可实现“六管制”的机组，即在产生7/12℃的冷冻水、45/40℃的再热水的同时，额外再提供78/70℃的生活热水。

除了对空调水系统侧进行热回收，不少新设施中还采用了对空气侧进行热回收的方式。常见的方式有热管热回收、乙二醇热回收和分布式空气能量热回收系统等。前两种热回收方式在以前的少量设施中也有应用。分布式空气能量热回收系统则是一种新型的，相对智能化、集成化的热回收系统。该系统的热回收过程是完全依托在工业级智能化控制器的运算下实施的。其控制指令是基于对项目所在地全年8760小时的历年气象参数进行计算而得出的。同时，系统利用人工智能可实现实时的自我策略优化与自学习，真正地有效保障全年的综合热回收效率。该系统夏季回收房间排风的冷量及再热过程消耗的冷量，用以预冷新风；同时利用室外空气的热能作为空调再热的热源。冬季回收排风的热量作为空调加热的补充。有别于传统的被动式热回收方式，凭借强大的控制系统，分布式空气能量热回收系统成为了一种主动式的热回收系统，可实现多机组之间任意组合的最优化热回收。

F O U R
环保性的提升
动物房排风散发出的异味是很多业主所诟病的另一痛点。传统的动物房通常采用活性炭作为臭气处理的手段。活性炭在吸附量达到一定程度后需要定期更换，否则其吸附效果将急剧下降。而为了更换活性炭装置，业主就需要付出大量的人力和资金成本。一些项目实际运行中往往做不到有效定期更换，这也直接导致了臭气异味的困扰。作为新兴的臭气环保处理手段，UV光催化+雾化喷淋扰流、高空喷射稀释等手段逐渐地走入了人们的视野，在一些项目中的应用收获了好评。

UV光催化的方法是通过365nm真空紫外灯照射MnOx-TiO2催化剂，该反应生成的羟基自由基和超氧离子自由基具有很强的氧化能力，足以破坏无机物、有机物中的C-C、C-H、C-N、C-O、N-H、H-Cl等键，使有机污染物质在?OH和?O2-作用下被完全氧化至 CO2、 H2O。它能够有效地去除实验室主要污染物如醇、酮、烃、苯、氨、氯化氢等，并有除臭、杀菌的功能。
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-环保性-
ENVIRONMENTAL PROTECTION

雾化喷淋扰流的方法是通过扰流球的扰动作用形成微涡旋，与向下散布雾化喷淋液充分交融，将废气中的可悬浮颗粒物、氮氧化物、无机物、臭氧等空气污染物由气相转入液相，从而达到净化空气的目的。

而高空喷射稀释方法则是借助混流式诱导风机，首先将废气进行1:2~1:5稀释，然后通过高增压诱导风机大幅度提高气流压差，使废气获得足够的动能。获得动能的混合空气通过特殊设计的喷嘴排出，最终排放高度可达屋面以上20~40m。排气口废气浓度可以降低到50~20%，厂界污染物浓度降低到10%~1%。

实验动物设施的建设是一项复杂的系统性工程，其在人性化、智慧化、节能性和环保性方面的优化措施层出不穷、日新月异。上述介绍仅作为抛砖引玉之用。新技术、新产品、新工艺的不断涌现，也为建设更为现代化的实验动物设施提供了重要的技术基础。