一、通風系統(tǒng)的主要目標

動物實驗室氣流控制系統(tǒng)應設計滿足如下要求：

1.為動物提供一個穩(wěn)定的環(huán)境

2.滿足動物和工作人員安全和舒適的需要

3.為動物提供一個穩(wěn)定的環(huán)境

動物實驗室條件的微小變化都可能會對科學研究產(chǎn)生破壞作用。因此，動物設施中氣流和氣候控制系統(tǒng)的作用不能忽視?！秾嶒瀯游锕芾砼c使用指南》（1996 年版）中指出：“合乎要求的房舍和動物設施管理對于動物的舒適、研究數(shù)據(jù)的品質、使用動物的教學或實驗以及工作人員健康和安全至關重要。”一個設計良好的暖通空調(diào)系統(tǒng)將把氣候條件的變化減至最小，確保研究結果在一個穩(wěn)定的、可以信賴的環(huán)境下產(chǎn)生。

4.滿足動物和人員的安全和舒適需要

 生物醫(yī)學研究人員會指出：在動物實驗室中，通風系統(tǒng)的主要目的是控制污染物的傳播路徑以保證動物及工作人員的安全。而另一方面，設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系統(tǒng)的主要目的。事實上，所有動物及工作人員的安全和舒適都應該得到保證。

二、大環(huán)境

飼養(yǎng)房間在實驗動物設施中是一個大環(huán)境，它需要對溫度、相對濕度、氣流、壓力及照明進行監(jiān)控的可靠的監(jiān)測控制系統(tǒng)。HVAC的設備需要冗余及應急電源以盡可能保持動物環(huán)境穩(wěn)定和恒定不變。

為達到大環(huán)境的主要目標，一定要對各種參數(shù)進行控制。其中最重要的參數(shù)有：

1.壓力

2.溫度及相對濕度

3.通風率（即換氣次數(shù)）

壓力：

在動物實驗室中，采用設置壓力區(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)域要維持相對負壓。

對于行業(yè)中廣泛應用的單走廊屏障設施，動物飼養(yǎng)室壓力控制有幾種方法（這里不涉及同時具有清潔及污染房間的混合設施）。其中一些將所有的動物飼養(yǎng)室維持在相對正壓，從而使污染物遠離無病的動物；其它的則是在所有動物都沒有疾病的前提下，將所有房間保持相對負壓。如果疾病在一個動物身上發(fā)生，則房間負壓將疾病遏制在這個房間中。其方法是：從病毒被查出直至被清除這段時間里， 負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、建筑布局和通風系統(tǒng)容量確定合適的壓力控制方案，有必要對每一設施進行評估。對于大多數(shù)設施來說，壓力可切換合乎需要，因為它提供了最大的靈活性。

動物飼養(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壓下，而一些設施要求房間壓力是可改變的。

資料出處：實驗動物管理及使用指南

實驗動物設施壓力控制要點有：

1.建筑的密閉性和結構的穩(wěn)定性

2.壓差控制與余風量

3.壓力梯度

(1)建筑密閉性和結構的穩(wěn)定性

動物房間的一個最為關鍵的特點是其建筑密閉性，這一事實在房間交付使用后會得到證實。壓力能否達到其希望的標準完全取決于房間的墻壁，天花板，門和房間圍護的適當密封。有滲漏的地方一定要做好充分的填補，所有的門一定要有持久而有效的密封，以阻止害蟲進入和藏身。建筑結構的完整性也會影響壓力控制性能。

(2)壓差控制與余風量

余風量已被證明是獲得動物實驗室穩(wěn)定壓力的最有效方法，準確的余風量控制為動物及工作提供了一個穩(wěn)定的環(huán)境。將壓力控制到一個特定值的壓差控制法，是一個非常困難且不穩(wěn)定的方法。美國國家標準研究所（ANSI）與美國工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會（AIHA）一起，支持對實驗室環(huán)境采用余風量方法來解決壓差控制問題。ANSI的標準 Z9.5（參照通用實驗室空間）中有下面這個觀點：“規(guī)定定量的壓力差是糟糕的設計依據(jù)… 而真正需要的是余風量（ANSI / AIHA Z9.5）。

(3)壓力梯度

不同的設施，動物飼養(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），并且在壓差過低時要報警。對重要房間進行壓力監(jiān)測有利于表明壓力控制水平。許多設施都需要室內(nèi)壓力監(jiān)測，可選擇房間壓差就地監(jiān)測，也可將其集成到大樓管理系統(tǒng)之中。

溫度及相對濕度：

動物研究設施需要一套穩(wěn)定的通風控制系統(tǒng)來維持正確的環(huán)境參數(shù)。溫度是其中最關鍵的參數(shù)，并且通常要被控制到設定值的±2℉（或±1℃），溫度設定值為 61-84℉（16-29℃）之間。因為不同房間的熱負荷有較大不同，實驗室內(nèi)的每一個房間都需要有自己的溫度控制系統(tǒng)。長時間里只使用單一品系動物的設施設計采用的溫度范圍可能比較狹小。

在大多數(shù)應用中，相對濕度（RH）控制的目標為 30-70%，其設定值在 50-55%。在冬季，距離赤道越遠，維持相對濕度在 30%以上可能就越困難。因為可接受的濕度范圍是在 30-70%之間，多房間系統(tǒng)可以作為一個單獨區(qū)域來控制，特別當它們不是主要房間時，如儲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十分昂貴，因此應作評估以確定其合理性。

通風率：

動物研究設施所采用的 100%的全新風空氣換氣次數(shù)要比其它的研究實驗室高許多。這主要歸因于動物居住稠密的動物房間內(nèi)產(chǎn)生的熱量和污染物。雖然指南中指出“每小時 10-15次新鮮空氣的換氣被看作是可接受的一般標準”，但每小時 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施，過度的氣味及以空氣傳播的過敏源可能仍舊是個問題。

對較低換氣次數(shù)和變風量控制的思考

降低 100%全新風系統(tǒng)每小時空氣換氣次數(shù)（ACH）這一技術還沒有被廣泛應用于實驗動物設施中，但考慮降低換氣次數(shù)是有益的。變風量（VAV）控制系統(tǒng)提供了最大程度的靈活性和適應性，可以更有效地使用通風系統(tǒng)。系統(tǒng)具有降低通風率的能力，這常常會證明對 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施的換氣次數(shù)（ACH）：

1.動物的初級圍護結構（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)較低時能夠得到控制

3.動物熱負荷可以被直接排出室外

4.一個房間中飼養(yǎng)的動物數(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：動物籠清洗 = 8小時開，16小時關）

每個房間都需要一定量的通風以對這一空間進行正確控制。使用的空氣量超過達到前述各種目標所必要的空氣量是一種能量的浪費。一套優(yōu)質的VAV系統(tǒng)會將房間換氣次數(shù)控制在適當?shù)牟⑶沂亲畹偷臄?shù)值，同時還對房間內(nèi)的變化作出反應，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.降低運行費用

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?shù)蛽Q氣次數(shù)區(qū)域的通風調(diào)高時房間飼養(yǎng)容量增加

為嚙齒類動物提供的帶通風的動物籠穩(wěn)定了動物的初級環(huán)境。如果動物籠與建筑的排風系統(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系統(tǒng)，房內(nèi)的氣味、氣體排放物和熱負荷都會被排出房間而不會重又循環(huán)回到房間內(nèi)。熱負荷和通風負荷降低時可考慮采用較為傳統(tǒng)的 6-8 次/小時的換氣次數(shù)。VAV房間控制還可以被考慮用來進一步改善房間狀況、降低能量消耗。

實驗室A：換氣次數(shù)15次/小時，將籠中氣體直接排入房間

實驗室B：換氣次數(shù)8次/小時，將籠中氣體排入建筑物排風系統(tǒng)

實驗室A中的動物籠直接向房間排風，這就需要較高的空氣換氣次數(shù)（15次/小時）去排除熱量、氣味和氣體污染物。實驗室B中的動物籠向建筑物排風系統(tǒng)排風，這顯著減少了房間內(nèi)熱負荷、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

動物籠是動物的初級圍護結構或者小環(huán)境。根據(jù)指南，初級圍護結構應設計提供足夠的通風。并且不對動物正常的生理和行為需要產(chǎn)生壓力。

靜態(tài)的，帶過濾器蓋的動物籠

一種形式的嚙齒類動物房舍是過濾器蓋動物籠，因為其空氣交換量最?。ㄉ儆? 次/小時），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的圍護結構中。包含過濾器蓋的動物籠主要是作為保護動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的通過，但由于空氣缺少流動，導致了籠內(nèi)濕度及氣體濃度的迅速增長，這就需要頻繁更換墊料。頻繁更換墊料需要昂貴的勞動力，且將人員和動物暴露在病原體之下的可能性更高，此外，動物籠有額外的耗損、要設置動物籠清洗區(qū)，還需要有一般性的費用。這些缺點并不會導致不使用這種類型的動物籠。事實上，靜態(tài)動物籠對生物安全 2級和3級的研究尤其有用，在此類研究中，阻隔是關鍵問題。

帶通風的動物籠系統(tǒng)

自從在 70年末開始采用帶通風的動物籠架以來，在嚙齒類動物飼養(yǎng)設施中， 這種動物籠已經(jīng)成為理想的標準設備，它是對靜態(tài)動物籠的補充，減少了靜態(tài)動物籠的使用。典型情況，單個動物籠里飼養(yǎng) 4－5只小鼠或 1－2只大鼠。帶 HEPA 過濾器的專用的送風和排風機用于維持籠內(nèi)正壓（有時是負壓），風機一般安置在架子上。盡管加在有 100個以上動物籠的籠架上的典型總送風量低于50CFM，每個籠內(nèi)的通風率一般要達每小時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。籠架還能夠提供自動供水系統(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構的認可。所有這些特點都對動物環(huán)境的改善起到了作用。