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第六章   標準及指南

  HVAC 係統／適應性  

CCAC 實驗動物的管理及使用指南，II-E-3 部分，“飼養室”；III-A，“氣候控製”

設計飼養室，考慮這些設施未來可能的使用情況是重要的。對於動物使用情況多年保持不變的設施，將動物試驗室設計用於特定物種可能是可接受的。但是，在許多設施中，動物使用變化相當大，這使得動物試驗室的適應性變得極其重要。靈活的動物試驗室適於飼養不同物種的動物的需要。

動物設施的設計應該允許對環境控製機構進行調整以滿足各種動物物種和實驗規程的需要。理想情況下，每個動物試驗室都應獨立控製。”

NIH 設計方針及指南，D-15 頁

靈活性及適應性＋供暖、通風及空調

這些指南的目標是提供具有適應性的動物試驗室設施的建議指導。這些空間應普遍具有不須對設施做較大改變的情況下適應功能變化的能力。特別規劃的、非普遍的或定製的空間設計要盡可能避免出現。動物試驗室空間及配套的公用服務應當規劃和設計成適應動物物種和研究計劃的改變。

動物試驗室設施的 HVAC 係統必須獨立於建築物其它的 HVAC 係統。這些係統必須要為動物保持環境的安全、舒適，它要具有適應性，能夠為任何預期在設施中飼養的物種在任何飼養室環境內維持環境狀況。

冗餘及應急電源

ASHRAE 應用手冊，1999 年版，13,14 頁

“動物試驗室的狀況必須保持不變。這可能需要全年有效製冷，同時，在某些情況下，可能需要雙/備用冷凍機和用於電機與控製設備的應急電源。儲備關鍵性的備件是安裝備用冷凍係統的一個備選方案。”

CCAC 實驗動物的管理及使用指南，III-A-1 部分，“溫度”

“ 維持環境溫度的應急設備是必須的，特別是在飼養小實驗動物、魚及非人靈長類動物的房間內。”

ILAR 實驗動物的管理及使用指南，76 頁

“在部分 HVAC 係統發生故障的情況下，係統應設計成能夠在降低的水平滿足設施的需要。在機械故障期間防止威脅生命的熱量幾句或損失是必須的。除了在特殊環境中（如在一些生物危險區），完全冗餘的係統很少應用或者不太必要。

NIH 設計方針及指南，D.8，D-12，D-15 頁

供暖、通風及空調

“HVAC 係統必須既可靠又有冗餘並且不間斷運行。不應該有例外……因為大多數的動物研究都是長期的，研究必須在一貫的條件下進行以便獲得可重複的結果。因此，HVAC 係統故障是不可接受的。所以，HVAC 係統必須要被設計成在部件故障情況下提供後備。中央 HVAC 係統因此應該擁有多台冷凍機、水泵、冷卻塔等以提高可靠性。 ”

  通風率  

ASHRAE 應用手冊，1999 年版，13，14 頁

“動物試驗室的空調負荷及換氣次數應該由以下因素決定：

· 理想的動物小環境（Besch 1975,1980;ILAR1996）

· 動物物種

· 動物數量

· 推薦的環境溫、濕度

· 專用的動物飼養主機的電機產生的熱量（例如：層流架或帶通風籠架的經高效過濾的送風）

· 動物產生的熱量

額外的設計因素包括：動物籠具通風的方法；在諸如動物籠具清潔、動物檢查等操作過程中通風櫃或者生物安全櫃的操作使用；空氣傳播汙染物（由動物、墊料、籠具清潔及房間清潔產生）；機構的動物管理標準（Besch1980，ILAR1996）。應該注意到，動物試驗室環境狀況可能不反映特定動物籠內的實際狀況。 ”

ASHRAE 基礎手冊，2001 年版，10，11 頁

通常情況下,滿足去除水汽的通風率就能夠控製氣體。但是不適當的氣流方式，某些廢物處理方法和特殊環境（如細菌泄漏）必須需要更多的通風。在很多方案中，通風對灰塵的控製不如對氣體控製有效果。這可能需備選的灰塵控製方法。

CCAC 實驗動物的管理及使用指南，III-A-3 部分，“通風”

“實際需要的通風率隨動物年齡、性別、物種、飼養密度、清潔頻度、進入空氣品質、環境溫濕度和初級、次級密封結構的構造及其它因素的不同而改變。每小時 15-20 次範圍內的均勻通風的空氣交換率一般被推薦用於常規飼養條件下放置小型實驗動物的房間（Clong 1984）。達到這個通風率並不能保證動物籠充足的通風，特別是采用頂部過濾器的情況（Keller,WhiteSnelleretal.1989）。”

ILAR 實驗動物的管理及使用指南, 30-32 頁

“通風的目的是補給足夠的氧氣；清除由動物呼吸、照明及設備引起的熱負荷；稀釋氣體的和小顆粒的汙染物；調節房空氣的潮濕程度；在適當的地方建立與相臨空間的靜壓差。然而，確定房間的通風率並不能保證動物初級圍護結構的充足通風，因此不能保證小環境的品質。

每小時 10-15 次新鮮空氣換氣的準則被用作次級圍護結構已經有許多年了，並且它被看作一個可以接受的一般標準。雖然在許多動物飼養裝置中，它是有效的，但該準則並沒有考慮可能的熱負荷變化範圍。涉及動物的物種、大小及數量、墊料類型或籠具更換的頻率、房間尺寸、從次級圍護結構到初級圍護結構的空氣分配效率等因素。

即使能夠使用（加熱和製冷負荷）計算來確定需要防止熱量積累的最小通風量，其它因素（諸如氣味的控製、過敏源控製、微粒產生、代謝產生的氣體控製）可能必須使通風超過最小計算通風量。

當計算的最小通風要求低於每小時 10 次空氣換氣次數時，倘若它們不會導致初級圍護結構中有害的或不可接受濃度的有毒氣體、氣味或小顆粒，較低的通風率在次級圍護結構中可能是合適的。類似地，當計算出的最小通風要求超過每小時 15 次空氣換氣次數時，要為需要針對其它因素的額外通風做好準備。”

  溫度和濕度  

ASHRAE 應用手冊，1999 年版，13.13-14 頁

“完全靈活的係統允許在 64 ℉ ～85 ℉ 範圍內將單獨房間溫度控製在任意設定點的±2 ℉ 以內。這個靈活性要求很大的資金支出，而這一點能夠通過將設施設計用於選定物種並且滿足它們的特定需求得到減少。空調係統必須消除實驗動物產生的潛熱和顯熱。與新陳代謝熱量產生有關的的文獻資料好像各種各樣，但新的數據是一致的。在表 2 中給出的是目前的推薦

數值。這些數值基於實驗結果和下列公式：

ATHG＝2.5M

ATHG＝獲得總熱量的平均值，Btu/h/動物（Btu：英國熱量單位）。

M＝動物代謝率，Btu/h/動物＝6.6W0.75

W＝動物重量，磅

對於動物生活在有限空間裏的情況，日常溫度波動範圍應該保持到最小。相對濕度也應該得到控製。ASHRAE 標準 62 推薦可居住空間內的相對濕度維持在 30％～60％之間使病原生物的生長減到最少。ILAR（1996）建議可接受的相對濕度範圍在 30 到 70％。

如果動物設施的全部或者大部分被永久規劃用於有類似要求的物種，個別調整的範圍應該減小。每一個或者每一組為共同目的服務的動物試驗室應該有單獨的溫度、濕度控製。”

ASHRAE 基礎手冊，2001 年版，10-11 頁

因為動物的顯熱消耗受動物體表和周圍空氣溫度差異的影響很大，所以可接受的狀況通常多數是以溫度為前提建立的。在暖熱溫度下，提高濕度會嚴重限製係統性能。

CCAC 實驗動物的管理及使用指南，III-A-2 部分，“濕度”

“大多數實驗動物更喜歡相對濕度在 50％左右，但隻要相對濕度維持相對穩定並且溫度在適當的範圍內，它們能夠忍受 40％－70％的相對濕度（Clough1987）。當濕度的高低對動物保持動態熱平衡的能力產生不利影響時，會導致動物不舒適。在濕度難於控製在可接受範圍內的設施中可能需要安裝加濕或除濕裝置。濕度高低能夠通過影響溫度調節、動物行為和疾病易感性影響實驗結果。”

ILAR 實驗動物的管理及使用指南 29，32，75 頁

“環境溫度和相對濕度可能取決於管理和房屋設計，並且，可能初級、次級圍護結構間的溫濕度有很大不同。

一套係統應該能夠將幹球溫度調節到±1 ℃ （±2 ℉ ）。相對濕度全年一般應該維持在 30％-70％的範圍內。對每個房間的恒溫控製，使溫度得到最佳控製。”

NIH 動物試驗室設計方針及指南，D14-15 頁

室內設計條件

以下室內設計條件應在動物設施設計中采用。動物飼養區域應該一直滿足設計條件。各種飼養區域中，在全部負荷條件下設計條件都應得到滿足。”

理想情況下，所有的動物飼養室都要能夠飼養所有要飼養的物種。HVAC 係統也必須能夠滿足隊伍哦由於其動物數量的全麵需求。

  空氣的流動及分配  

ASHRAE 應用手冊, 1999 年版，13，14 頁

“送風出口不應在研究動物身上造成氣流。動物試驗室有效的空氣分配係統是必需的。這可以通過從天花板送風口送風、在地板平麵排風來有效地實現（Hesslert 和 Moreland 1984）。送風和排風係統的選擇應使噪聲最低。

一項由 Neil 和 Larsen(1982)所做研究表明動物試驗室及其 HVAC 係統的全尺寸模擬初設估價是一種合算的係統選擇方法。該係統可以把空氣分配到動物飼養室所有的區域。Wier(1983)描述了許多典型的設計問題及其解決方法。房間的空氣分配應運用 ASHRE 標準 113 的條步驟評估氣流和溫度梯度。”

ILAR 實驗動物的管理及使用指南，31-32 頁

“房間送風的風量和物理特性以及擴散方式影響到動物初級圍護結構的通風，因此它們是小環境的重要決定因素。送風擴散器的類型、位置和排風出口的數量、布置、位置、房內或者其它次級圍護結構內初級圍護結構類型之間的關係會影響初級圍護結構通風的好壞程度，因此應該得到考慮。為估算熱負荷和空氣擴散類型相關的因素而使用計算機模擬能夠有助於優化初級圍護結構和次級圍護結構的通風。”

NIH 動物試驗室設計方針及指南，D.8.7 17 頁

空氣流動準則

“動物設施的設計要特別注意空氣品質、傳音性、氣流量、擴散特性，輸送方式、輸送溫度、氣流速度和空氣分配。空氣分配應防止獨立空間之間的交叉汙染，空氣應從汙染可能最小的區域流向汙染可能較高的區域，即：從“幹淨”的區域到“髒”的區域。

送風末端要位於頂板平麵，如果安裝在側牆上則要接近頂板平麵。動物試驗室排風位置要接近地板平麵。在動物試驗室中有多個排風點則更好。

選擇空氣分配及擴散裝置要使房間內溫度差異減少到最小。在占用區域內，1.8 米標高下最大空氣流速不超過 0.25 米/秒。”

  壓力  

CCAC 實驗動物的管理及使用指南，III-A-3 部分，“通風”

“壓差能夠用來阻止致病物質在房間之間的傳播。相對於汙染的或生物危險區域，潔淨區要采用較高壓力使汙染減少到最小（Hessler 和 Morland,1984）。在依靠壓差阻隔或排除空氣傳播的微生物的設施中，傾斜壓力計或磁螺旋表能夠用來以毫米水柱為單位測量高低壓區域間的壓差。通常要保持 2.5－5.0 毫米（0.1-0.2 英寸）的壓差（SMALL，1983）。”

ILAR 實驗動物的管理及使用指南，76 頁

“還應考慮在外科病房、操作間、飼養室及服務區域的空氣壓差規定。例如：檢疫、飼養、操作暴露於危險物質的動物和飼養非人靈長類動物的區域應該維持相對負壓，而外科病房、存放清潔設備、飼養未感染動物的區域應在清潔空氣中維持相對正壓。”

NIH 動物試驗室設計方針及指南，D-17 至 D-19 頁

相對壓力

“動物試驗室空間必須得到保護以防止來自外部汙染源的汙染物的侵入，包括那些在 HVAC 氣流中從室外帶入的小顆粒。通常,相對清潔走廊及其它非動物試驗室空間, 動物試驗室必須維持負壓，但相對外部環境，必須維持正壓。在動物實驗室設施內，相對壓力是一係列的複雜關係。其中的一些關係會隨著研究和動物數量的變化而改變。HVAC 係統必須能夠維持這些相對壓力關係並且能夠適應設施使用的改變。

相對動物區域或汙染區域，設施的清潔區域，包括籠具和支架清洗的清潔麵、清潔走廊係統、墊料分發、飲食和準備區域必須維持相對正壓。

相對於清潔區，動物飼養區一般為負壓；而相對於服務走廊和汙染區域，則為正壓。

相對於動物試驗室，汙染區域如服務走廊、籠具和支架清洗的汙染麵、洗刷和垃圾存放區域必須維持負壓。

一些有特殊壓力要求的區域應該單獨處理。放轉基因或被抑製免疫的種群的區域應維持正壓並且需要送風經過特別過濾。

可能有傳染性的種群必須在負壓下飼養以防止傳染病轉移到其他種群。根據研究中涉及的傳染物的性質，可能要求這些區域滿足生物危害防護設施的設計規範。為滿足這些特殊條件，可能需要前室和微型隔離器。包括治療室、操作室、屍體解剖室及外科病房區域在內的動物管理區的壓力關係要求設計隊伍與設施使用者一起進行調查研究以確定項目特定需求。

HVAC 係統必須具有可適應性，以便在設施的使用期內根據需要更改壓力關係。”

  再循環  

CCAC 實驗動物的管理及應用指南，III-A-3 部分，“通風”

“通風係統的設計應考慮節能（Besch,1980）。雖然完全空氣交換係統是更可取得的，但它們不總是經濟的，特別是在存在溫度極限的地區。再循環空氣係統必須配備有效的過濾器（如果需要，還要有洗滌器）以避免疾病的傳播、消除微粒及氣態汙染物（如 NH 3 ）（Hessler,1984）。”

ILAR 實驗動物的管理及使用指南，33 頁

“那些采用經過濾的房間空氣帶強製通風的籠具和其它類型的帶獨立送風的初級圍護結構（即，空氣不從房間吸取）能夠有效地滿足動物的通風需求，不需要給次級圍護結構通風。從這個方麵說，如果沒有獨立的初級圍護結構通風，次級圍護結構還是需要的。即便如此，次級圍護結構應該有充足的通風以承擔初級圍護結構釋放的熱負荷。如果專用的圍護結構包含有適當的顆粒和氣體過濾來處理汙染危險，次級圍護結構中可以使用再循環空氣。

動物試驗室內使用再循環空氣可以節省大量能量，但可能要帶來一些風險。許多動物病原體都可通過空氣傳播或者附著在汙染物上傳播，如灰塵，所以排風再循環供給多個房間的 HVAC 係統會存在交叉汙染的危險。排風應在再循環之前經過 HEPA 過濾去除空氣傳播微粒；過濾的程度和效率應與預計的風險相應…。但是，在某些情況下的危險可能太大了，不能考慮使用再循環（如：對非人類靈長動物和生物危險區域的情況）。

對於動物管理和飼養區域的通風應優先采用非再循環空氣。”

NIH 動物試驗室設計方針及指南，1996 年版，D-16 頁

空氣質量

“在動物試驗室中禁止空氣再循環使用。”

  生物危害的防護  

ILAR 實驗動物的管理及使用指南，17、76 頁

“危險物質應被遏製在研究環境內。那些將汙染物逸出減至最少的氣流控製（如通過使用生物安全櫃）是處理和管理危險物質、完成汙染動物屍體解剖的主要屏障 （CDC1995；Kruse 及其他 1991）。設施的特殊特征諸如氣閘間、負壓、空氣過濾、自動切換的冗餘機械設備是防止危險從設施和實驗環境偶然釋放的次級屏障。

防護要求使用生物安全櫃和帶排風的氣閘室或其它手段，它們中的部分內容在第一章中描述。”

NIH 動物試驗室設計方針及指南 ，C-5 頁

對於特殊要求，參考疾病控製與防治中心（CDC）及 NIH 對生物安全等級（BL）的劃分和設計指導。NIH 所有的實驗室最低限度是按 BL2 型設施設計的。