一、通風(fēng)系統(tǒng)的主要目標(biāo)

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室氣流控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)滿足如下要求：

1.為動(dòng)物提供一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境

2.滿足動(dòng)物和工作人員安全和舒適的需要

3.為動(dòng)物提供一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室條件的微小變化都可能會(huì)對(duì)科學(xué)研究產(chǎn)生破壞作用。因此，動(dòng)物設(shè)施中氣流和氣候控制系統(tǒng)的作用不能忽視?！秾?shí)驗(yàn)動(dòng)物管理與使用指南》（1996 年版）中指出：“合乎要求的房舍和動(dòng)物設(shè)施管理對(duì)于動(dòng)物的舒適、研究數(shù)據(jù)的品質(zhì)、使用動(dòng)物的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)以及工作人員健康和安全至關(guān)重要。”一個(gè)設(shè)計(jì)良好的暖通空調(diào)系統(tǒng)將把氣候條件的變化減至最小，確保研究結(jié)果在一個(gè)穩(wěn)定的、可以信賴的環(huán)境下產(chǎn)生。

4.滿足動(dòng)物和人員的安全和舒適需要

 生物醫(yī)學(xué)研究人員會(huì)指出：在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室中，通風(fēng)系統(tǒng)的主要目的是控制污染物的傳播路徑以保證動(dòng)物及工作人員的安全。而另一方面，設(shè)施工程師卻主張將房間的空氣調(diào)節(jié)得更為舒適才是通風(fēng)系統(tǒng)的主要目的。事實(shí)上，所有動(dòng)物及工作人員的安全和舒適都應(yīng)該得到保證。

二、大環(huán)境

飼養(yǎng)房間在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施中是一個(gè)大環(huán)境，它需要對(duì)溫度、相對(duì)濕度、氣流、壓力及照明進(jìn)行監(jiān)控的可靠的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。HVAC的設(shè)備需要冗余及應(yīng)急電源以盡可能保持動(dòng)物環(huán)境穩(wěn)定和恒定不變。

為達(dá)到大環(huán)境的主要目標(biāo)，一定要對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行控制。其中最重要的參數(shù)有：

1.壓力

2.溫度及相對(duì)濕度

3.通風(fēng)率（即換氣次數(shù)）

壓力：

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室中，采用設(shè)置壓力區(qū)的方法來控制空氣污染物和過敏原的路徑。通常，屏障區(qū)要維持正壓，而阻隔區(qū)域要維持相對(duì)負(fù)壓。

對(duì)于行業(yè)中廣泛應(yīng)用的單走廊屏障設(shè)施，動(dòng)物飼養(yǎng)室壓力控制有幾種方法（這里不涉及同時(shí)具有清潔及污染房間的混合設(shè)施）。其中一些將所有的動(dòng)物飼養(yǎng)室維持在相對(duì)正壓，從而使污染物遠(yuǎn)離無病的動(dòng)物；其它的則是在所有動(dòng)物都沒有疾病的前提下，將所有房間保持相對(duì)負(fù)壓。如果疾病在一個(gè)動(dòng)物身上發(fā)生，則房間負(fù)壓將疾病遏制在這個(gè)房間中。其方法是：從病毒被查出直至被清除這段時(shí)間里， 負(fù)壓將保證這種疾病被遏制在房間中。要根據(jù)研究工作要求、建筑布局和通風(fēng)系統(tǒng)容量確定合適的壓力控制方案，有必要對(duì)每一設(shè)施進(jìn)行評(píng)估。對(duì)于大多數(shù)設(shè)施來說，壓力可切換合乎需要，因?yàn)樗峁┝俗畲蟮撵`活性。

動(dòng)物飼養(yǎng)室的壓力選擇：大環(huán)境可能根據(jù)需要維持在正壓或負(fù)壓下，而一些設(shè)施要求房間壓力是可改變的。

資料出處：實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理及使用指南

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施壓力控制要點(diǎn)有：

1.建筑的密閉性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

2.壓差控制與余風(fēng)量

3.壓力梯度

(1)建筑密閉性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

動(dòng)物房間的一個(gè)最為關(guān)鍵的特點(diǎn)是其建筑密閉性，這一事實(shí)在房間交付使用后會(huì)得到證實(shí)。壓力能否達(dá)到其希望的標(biāo)準(zhǔn)完全取決于房間的墻壁，天花板，門和房間圍護(hù)的適當(dāng)密封。有滲漏的地方一定要做好充分的填補(bǔ)，所有的門一定要有持久而有效的密封，以阻止害蟲進(jìn)入和藏身。建筑結(jié)構(gòu)的完整性也會(huì)影響壓力控制性能。

(2)壓差控制與余風(fēng)量

余風(fēng)量已被證明是獲得動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定壓力的最有效方法，準(zhǔn)確的余風(fēng)量控制為動(dòng)物及工作提供了一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境。將壓力控制到一個(gè)特定值的壓差控制法，是一個(gè)非常困難且不穩(wěn)定的方法。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究所（ANSI）與美國(guó)工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)（AIHA）一起，支持對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境采用余風(fēng)量方法來解決壓差控制問題。ANSI的標(biāo)準(zhǔn) Z9.5（參照通用實(shí)驗(yàn)室空間）中有下面這個(gè)觀點(diǎn)：“規(guī)定定量的壓力差是糟糕的設(shè)計(jì)依據(jù)… 而真正需要的是余風(fēng)量（ANSI / AIHA Z9.5）。

(3)壓力梯度

不同的設(shè)施，動(dòng)物飼養(yǎng)室與走廊之間壓差的大小是變化的。大多數(shù)情況下采用的壓力范圍是 0.03到0.075英寸水柱（約7.47 到 18.67Pa，0.05″是最常用的），并且在壓差過低時(shí)要報(bào)警。對(duì)重要房間進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)有利于表明壓力控制水平。許多設(shè)施都需要室內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)，可選擇房間壓差就地監(jiān)測(cè)，也可將其集成到大樓管理系統(tǒng)之中。

溫度及相對(duì)濕度：

動(dòng)物研究設(shè)施需要一套穩(wěn)定的通風(fēng)控制系統(tǒng)來維持正確的環(huán)境參數(shù)。溫度是其中最關(guān)鍵的參數(shù)，并且通常要被控制到設(shè)定值的±2℉（或±1℃），溫度設(shè)定值為 61-84℉（16-29℃）之間。因?yàn)椴煌块g的熱負(fù)荷有較大不同，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的每一個(gè)房間都需要有自己的溫度控制系統(tǒng)。長(zhǎng)時(shí)間里只使用單一品系動(dòng)物的設(shè)施設(shè)計(jì)采用的溫度范圍可能比較狹小。

在大多數(shù)應(yīng)用中，相對(duì)濕度（RH）控制的目標(biāo)為 30-70%，其設(shè)定值在 50-55%。在冬季，距離赤道越遠(yuǎn)，維持相對(duì)濕度在 30%以上可能就越困難。因?yàn)榭山邮艿臐穸确秶窃?30-70%之間，多房間系統(tǒng)可以作為一個(gè)單獨(dú)區(qū)域來控制，特別當(dāng)它們不是主要房間時(shí)，如儲(chǔ)藏室或某些類型的操作工序的房間。濕度控制中閥件的使用可能會(huì)十分昂貴，因此應(yīng)作評(píng)估以確定其合理性。

通風(fēng)率：

動(dòng)物研究設(shè)施所采用的 100%的全新風(fēng)空氣換氣次數(shù)要比其它的研究實(shí)驗(yàn)室高許多。這主要?dú)w因于動(dòng)物居住稠密的動(dòng)物房間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和污染物。雖然指南中指出“每小時(shí) 10-15次新鮮空氣的換氣被看作是可接受的一般標(biāo)準(zhǔn)”，但每小時(shí) 18-20次的換氣也是很普遍的。即使采用了這些增高的空氣換氣次數(shù)，除非有緩解的策略實(shí)施，過度的氣味及以空氣傳播的過敏源可能仍舊是個(gè)問題。

對(duì)較低換氣次數(shù)和變風(fēng)量控制的思考

降低 100%全新風(fēng)系統(tǒng)每小時(shí)空氣換氣次數(shù)（ACH）這一技術(shù)還沒有被廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施中，但考慮降低換氣次數(shù)是有益的。變風(fēng)量（VAV）控制系統(tǒng)提供了最大程度的靈活性和適應(yīng)性，可以更有效地使用通風(fēng)系統(tǒng)。系統(tǒng)具有降低通風(fēng)率的能力，這常常會(huì)證明對(duì) VAV系統(tǒng)的額外投資是合理的。

在以下情況下可以考慮降低設(shè)施的換氣次數(shù)（ACH）：

1.動(dòng)物的初級(jí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)（小環(huán)境）不受影響

2.房間狀態(tài)（溫度和濕度）在換氣次數(shù)較低時(shí)能夠得到控制

3.動(dòng)物熱負(fù)荷可以被直接排出室外

4.一個(gè)房間中飼養(yǎng)的動(dòng)物數(shù)量減少了

5.沒有工作人員使用房間

6.操作和使用是階段性的（例如：動(dòng)物籠清洗 = 8小時(shí)開，16小時(shí)關(guān)）

每個(gè)房間都需要一定量的通風(fēng)以對(duì)這一空間進(jìn)行正確控制。使用的空氣量超過達(dá)到前述各種目標(biāo)所必要的空氣量是一種能量的浪費(fèi)。一套優(yōu)質(zhì)的VAV系統(tǒng)會(huì)將房間換氣次數(shù)控制在適當(dāng)?shù)牟⑶沂亲畹偷臄?shù)值，同時(shí)還對(duì)房間內(nèi)的變化作出反應(yīng)，這樣房間環(huán)境就能夠保持穩(wěn)定和舒適。

減少換氣次數(shù)有許多益處，包括：

1.降低能耗

2.降低運(yùn)行費(fèi)用

3.減少 HVAC系統(tǒng)的噪聲和失調(diào)

4.減少系統(tǒng)部件的耗損

5.當(dāng)?shù)蛽Q氣次數(shù)區(qū)域的通風(fēng)調(diào)高時(shí)房間飼養(yǎng)容量增加

為嚙齒類動(dòng)物提供的帶通風(fēng)的動(dòng)物籠穩(wěn)定了動(dòng)物的初級(jí)環(huán)境。如果動(dòng)物籠與建筑的排風(fēng)系統(tǒng)相連，減少房間內(nèi)換氣次數(shù)的考慮就合理了。通過將籠架內(nèi)的空氣直接排入房屋的排風(fēng)系統(tǒng)，房?jī)?nèi)的氣味、氣體排放物和熱負(fù)荷都會(huì)被排出房間而不會(huì)重又循環(huán)回到房間內(nèi)。熱負(fù)荷和通風(fēng)負(fù)荷降低時(shí)可考慮采用較為傳統(tǒng)的 6-8 次/小時(shí)的換氣次數(shù)。VAV房間控制還可以被考慮用來進(jìn)一步改善房間狀況、降低能量消耗。

實(shí)驗(yàn)室A：換氣次數(shù)15次/小時(shí)，將籠中氣體直接排入房間

實(shí)驗(yàn)室B：換氣次數(shù)8次/小時(shí)，將籠中氣體排入建筑物排風(fēng)系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)室A中的動(dòng)物籠直接向房間排風(fēng)，這就需要較高的空氣換氣次數(shù)（15次/小時(shí)）去排除熱量、氣味和氣體污染物。實(shí)驗(yàn)室B中的動(dòng)物籠向建筑物排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)，這顯著減少了房間內(nèi)熱負(fù)荷、氣味和易揮發(fā)的刺激物。這使得在B的條件下，房間換氣次數(shù)降低。

小環(huán)境

動(dòng)物籠是動(dòng)物的初級(jí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)或者小環(huán)境。根據(jù)指南，初級(jí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)提供足夠的通風(fēng)。并且不對(duì)動(dòng)物正常的生理和行為需要產(chǎn)生壓力。

靜態(tài)的，帶過濾器蓋的動(dòng)物籠

一種形式的嚙齒類動(dòng)物房舍是過濾器蓋動(dòng)物籠，因?yàn)槠淇諝饨粨Q量最?。ㄉ儆? 次/小時(shí)），所以也被稱作靜態(tài)的小環(huán)境?；\子被放在架子上或在通風(fēng)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中。包含過濾器蓋的動(dòng)物籠主要是作為保護(hù)動(dòng)物免受空氣傳播病菌傷害的屏障，但也可用作一種隔離空間。盡管過濾器蓋有效限制了空氣傳播物質(zhì)的通過，但由于空氣缺少流動(dòng)，導(dǎo)致了籠內(nèi)濕度及氣體濃度的迅速增長(zhǎng)，這就需要頻繁更換墊料。頻繁更換墊料需要昂貴的勞動(dòng)力，且將人員和動(dòng)物暴露在病原體之下的可能性更高，此外，動(dòng)物籠有額外的耗損、要設(shè)置動(dòng)物籠清洗區(qū)，還需要有一般性的費(fèi)用。這些缺點(diǎn)并不會(huì)導(dǎo)致不使用這種類型的動(dòng)物籠。事實(shí)上，靜態(tài)動(dòng)物籠對(duì)生物安全 2級(jí)和3級(jí)的研究尤其有用，在此類研究中，阻隔是關(guān)鍵問題。

帶通風(fēng)的動(dòng)物籠系統(tǒng)

自從在 70年末開始采用帶通風(fēng)的動(dòng)物籠架以來，在嚙齒類動(dòng)物飼養(yǎng)設(shè)施中， 這種動(dòng)物籠已經(jīng)成為理想的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它是對(duì)靜態(tài)動(dòng)物籠的補(bǔ)充，減少了靜態(tài)動(dòng)物籠的使用。典型情況，單個(gè)動(dòng)物籠里飼養(yǎng) 4－5只小鼠或 1－2只大鼠。帶 HEPA 過濾器的專用的送風(fēng)和排風(fēng)機(jī)用于維持籠內(nèi)正壓（有時(shí)是負(fù)壓），風(fēng)機(jī)一般安置在架子上。盡管加在有 100個(gè)以上動(dòng)物籠的籠架上的典型總送風(fēng)量低于50CFM，每個(gè)籠內(nèi)的通風(fēng)率一般要達(dá)每小時(shí)50次換氣甚至更多。這樣高的換氣降低了籠內(nèi)氨和其它廢物的濃度?；\架還能夠提供自動(dòng)供水系統(tǒng)的固定架和節(jié)省人力的系統(tǒng)，現(xiàn)在獲得了越來越多的研究機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。所有這些特點(diǎn)都對(duì)動(dòng)物環(huán)境的改善起到了作用。