實驗室通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用 

 

實驗室即進(jìn)行實驗研討的***別場所，可對生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)或其他***別科學(xué)做實驗。實驗室通風(fēng)系統(tǒng)是整個實驗室設(shè)計和建造過程中，設(shè)計***、影響***廣泛的系統(tǒng)之一。其通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，關(guān)于實驗室環(huán)境的舒適度、實驗作業(yè)人員的身體健康、實驗設(shè)備的運轉(zhuǎn)保護等方面發(fā)生重要影響，并關(guān)系到實驗室的出資本錢、能源耗費及后期運轉(zhuǎn)費用。

 

”

實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的意圖，是為作業(yè)人員供給安全、舒適的作業(yè)環(huán)境，削減人員暴露在風(fēng)險空氣下的或許。由于在實驗操作過程中或許發(fā)生有毒有害氣體，為確保實驗人員安全，此類或許發(fā)生有毒有害氣體的實驗，要求盡量在排風(fēng)柜或生物安全柜內(nèi)進(jìn)行，不能在排風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行的，要設(shè)部分排風(fēng)設(shè)備，例如原子吸收罩、萬向排氣罩等，一起,實驗室要設(shè)全面通風(fēng)（或稱輔助排風(fēng)）系統(tǒng)滿意實驗室***小換氣量要求。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計方針是使得實驗室通風(fēng)作用***、噪音低、操作簡潔、節(jié)省能源，室內(nèi)壓差和溫濕度都能堅持人體的舒適。

 

01

 

實驗室通風(fēng)系統(tǒng)一般有定風(fēng)量系統(tǒng)、雙風(fēng)量系統(tǒng)、變風(fēng)量系統(tǒng)的辦法：

 

1.1、定風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)：排風(fēng)機選用單速定頻風(fēng)機，排風(fēng)量根本安穩(wěn)不變，系統(tǒng)無法隨排風(fēng)柜應(yīng)用數(shù)量及排風(fēng)柜門敞開高度而調(diào)節(jié)風(fēng)量。該系統(tǒng)***點是設(shè)計直接、出資小、控制簡略；缺點是靈活性差、噪音***、排風(fēng)柜面風(fēng)速難以確保，會有部分有毒有害氣體從排風(fēng)柜中逸出（面風(fēng)速過小或過***都能構(gòu)成氣體從排風(fēng)柜中逸出），且運轉(zhuǎn)費用高（排風(fēng)機的電力耗費***化，被排風(fēng)機排出的熱能耗費***化）。

 

1.2、雙風(fēng)量系統(tǒng)：排風(fēng)機選用雙速風(fēng)機，在兩個預(yù)訂的風(fēng)流量值之間進(jìn)行高-低（或許稱為***-***小）切換，較定風(fēng)量系統(tǒng)有所改進(jìn)，但沒有從根本上改動定風(fēng)量系統(tǒng)的缺點，現(xiàn)在應(yīng)用不多。

 

1.3變風(fēng)量系統(tǒng)：排風(fēng)機選用變頻風(fēng)機，在排風(fēng)或補風(fēng)主風(fēng)道上設(shè)壓力傳感器，應(yīng)用靜壓控制器PID控制變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，到達(dá)安穩(wěn)靜壓或動壓調(diào)節(jié)風(fēng)量的意圖。高性能的氣流控制器能夠快速、安穩(wěn)的在***流量改動規(guī)模內(nèi)調(diào)節(jié)。在變風(fēng)量系統(tǒng)中排風(fēng)柜一般選用面風(fēng)速控制，通過在排風(fēng)柜前選用人體感應(yīng)器檢測人員是否存在，來控制柜門面風(fēng)速，當(dāng)操作人員在排風(fēng)柜前作業(yè)時，將排風(fēng)柜面風(fēng)速設(shè)定為作業(yè)形式，此刻排風(fēng)柜面風(fēng)速控制在0.5m/s, 當(dāng)操作人員脫離的時分，將排風(fēng)柜面風(fēng)速設(shè)定為待命形式，此刻排風(fēng)柜面風(fēng)速控制在0.3m/s，遵從《實驗室變風(fēng)量排風(fēng)柜》JG/T222－2007規(guī)范之要求。另房間還要設(shè)輔助排風(fēng)，當(dāng)排風(fēng)柜排風(fēng)量不滿意實驗室***小排風(fēng)量要求時，輔助排風(fēng)主動翻開，確保實驗室***小排風(fēng)量契合規(guī)范要求。主動變風(fēng)量控制系統(tǒng)的***點包含：節(jié)能顯著、安全性高，易于習(xí)慣風(fēng)量改動需求。

 

02

 

實驗室全面排風(fēng)，或稱輔助排風(fēng)：

 

當(dāng)排風(fēng)柜排風(fēng)量不滿意實驗室***小排風(fēng)量要求時，輔助排風(fēng)主動翻開，確保實驗室***小排風(fēng)量，排風(fēng)量換氣次數(shù)按照房間的功能與要求。

 

03

 

補風(fēng)系統(tǒng)

 

為了確保不呈現(xiàn)氣流回溯，實驗室一般會設(shè)定較高的排風(fēng)量，且接連排風(fēng)時刻較長（一般多為7*24小時全天候敞開排風(fēng)系統(tǒng)），因而實驗室室內(nèi)負(fù)壓過***的狀況十分常見。為平衡室表里壓差，防止呈現(xiàn)負(fù)壓過***的狀況，實驗室在設(shè)計時就需求設(shè)計實驗室補風(fēng)系統(tǒng)，以保持房間設(shè)定的壓力，負(fù)壓防止實驗過程中有毒氣體和顆粒以及化學(xué)品寄存過程中蒸發(fā)的有害氣體向其他空間外溢，正壓實驗室不受外部空氣污染影響查驗成果，并使得實驗室內(nèi)換氣率能有用控制，室內(nèi)空氣應(yīng)充沛置換，確保其新鮮度。

 

3.1 、補風(fēng)辦法

 

實驗室的補風(fēng)辦法一般有兩種，分別是天然補風(fēng)和機械補風(fēng)。

 

天然補風(fēng)不設(shè)備補風(fēng)機，通過實驗室表里的壓差（室內(nèi)為負(fù)壓）將室外新風(fēng)通過濾器、管道吸入室內(nèi)到達(dá)補風(fēng)作用，由于新風(fēng)是被室外的正壓壓入負(fù)壓的室內(nèi)，所以天然補風(fēng)能夠使得氣流到達(dá)動態(tài)平衡，一起也確保實驗室氣流流向安穩(wěn)，且一直處于負(fù)壓狀況。 天然補風(fēng)的***點主要是不需設(shè)備補風(fēng)機，節(jié)省了前期出資和補風(fēng)機運轉(zhuǎn)的電費；缺點是在設(shè)計裝飾時需求提早擴展進(jìn)風(fēng)井或進(jìn)風(fēng)百頁面積，這需求占用修建應(yīng)用面積或影響修建立面作用，其次是不通過補風(fēng)機的天然風(fēng)無法進(jìn)行加熱或冷卻處理。

 

機械補風(fēng)設(shè)置引風(fēng)機構(gòu)成抱負(fù)的氣流組織，將室外新風(fēng)經(jīng)會集處理后，由補風(fēng)機經(jīng)管道送入房間內(nèi)，機械補風(fēng)能夠?qū)ζ浼訜峄蚶鋮s處理及過濾等預(yù)處理，進(jìn)行選用定風(fēng)量補風(fēng)仍是變風(fēng)量補風(fēng)系統(tǒng)，一般與排風(fēng)系統(tǒng)對應(yīng)，即排風(fēng)為定風(fēng)量系統(tǒng)，補風(fēng)也為定風(fēng)量系統(tǒng)，排風(fēng)為變風(fēng)量系統(tǒng)，補風(fēng)也為變風(fēng)量系統(tǒng)。

 

3.2、補風(fēng)地址

 

室內(nèi)補風(fēng)的補風(fēng)地址一般沒有很***的約束，能夠直接補在排風(fēng)柜內(nèi)或柜門前，也可補在房間內(nèi)，可是不同的補風(fēng)地址有著不同的影響，在排風(fēng)柜內(nèi)或柜門前補風(fēng)的***勢是不需求為新風(fēng)做加熱或冷卻處理，可節(jié)省能源，節(jié)省本錢；缺點則是新風(fēng)會影響通風(fēng)柜內(nèi)實驗時的實驗數(shù)據(jù)，一起損壞操作人員作業(yè)環(huán)境舒適性，這種補風(fēng)地址不適用有面風(fēng)速要求的排風(fēng)系統(tǒng)。與之比照，補風(fēng)地址設(shè)置在房間內(nèi)時，其***點是操作人員的作業(yè)環(huán)境根本不會遭到影響，對排風(fēng)柜面風(fēng)速及柜內(nèi)氣流亦無影響；缺點則是新風(fēng)一般需求通過加熱或許冷卻處理，能量本錢要比***種補風(fēng)地址高。

 

04

 

排風(fēng)柜變風(fēng)量控制器

 

排風(fēng)柜變風(fēng)量控制器有一類是丈量柜門面風(fēng)速，通過與設(shè)定風(fēng)速比較，調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度以到達(dá)設(shè)定值，風(fēng)閥一般選用蝶閥，其缺點有：精度受丈量點的方位和數(shù)量影響，比較簡略遭到設(shè)備方位和表里氣流（紊流）影響，丈量到的風(fēng)速需求通過傳感器轉(zhuǎn)換成電信號調(diào)節(jié)風(fēng)閥，系統(tǒng)反映速度稍慢，控制信號呼應(yīng)時刻：<3秒，面風(fēng)速控制精度一般在±20%。

 

另一類排風(fēng)柜變風(fēng)量控制器，現(xiàn)在干流應(yīng)用的是文丘里風(fēng)量控制器，通過丈量移門方位，憑借位移傳感器測得移門開度并傳輸給控制器，控制器依據(jù)“流量=均勻流速×面積”的公示計算出的風(fēng)量來實時改動閥門的開度巨細(xì)來調(diào)節(jié)排風(fēng)量。該系統(tǒng)抗干擾性***，控制安穩(wěn)，從理論上屬開環(huán)控制，在試劑應(yīng)用中需另設(shè)風(fēng)速儀或其他反應(yīng)設(shè)備，以確保控制的準(zhǔn)確性和牢靠性。調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度具有精度不受柜前有無人員遮擋影響，調(diào)整風(fēng)量過程敏捷精準(zhǔn)，呼應(yīng)時刻短，可完成傳統(tǒng)的變風(fēng)量閥不或許完成的高調(diào)節(jié)比（1:17~20）、與管道靜壓無關(guān)(150~750PA)、呼應(yīng)時刻快(小于1秒)、風(fēng)量控制準(zhǔn)確到氣流控制信號的±5％等***性。

 

05

 

變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)控制

 

5.1、常用的實驗室變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)控制原理

 

5.2、風(fēng)量的控制辦法

 

現(xiàn)在關(guān)于風(fēng)量的控制辦法有面風(fēng)速法和位移法。

 

面風(fēng)速法，通常是應(yīng)用設(shè)備在排風(fēng)柜進(jìn)口邊際處的風(fēng)速傳感器測得風(fēng)速并傳輸?shù)娇刂破鳎ㄟ^比較和計算得到所需風(fēng)量，然后改動風(fēng)閥開度調(diào)整排風(fēng)量，終究使其面風(fēng)速堅持在0.3m/s~0.6m/s（OSHA）的某個設(shè)定值或是某個較小的規(guī)模。其***點是：結(jié)構(gòu)簡略易設(shè)備，控制相對簡略；閉環(huán)反應(yīng)控制確保了安全性和節(jié)能性的控制作用；以一個點的風(fēng)速來替代面風(fēng)速，與真實的控制目標(biāo)其面風(fēng)速還會有些誤差，比較簡略遭到設(shè)備方位和表里氣流（紊流）影響。

 

位移法，合作應(yīng)用VAV變風(fēng)量文丘里閥，憑借位移傳感器測得柜門開度并傳輸給控制器，控制器依據(jù)“流量=均勻流速×面積”的公示計算出的風(fēng)量來實時改動閥門的開度巨細(xì)來調(diào)節(jié)排風(fēng)量。該系統(tǒng)抗干擾性***，控制安穩(wěn)，從理論上屬開環(huán)控制，在實踐應(yīng)用中需另設(shè)風(fēng)速儀或其他反應(yīng)設(shè)備，以確保控制的準(zhǔn)確性和牢靠性。調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度具有精度不受柜前有無人員遮擋影響，調(diào)整風(fēng)量過程敏捷精準(zhǔn)，呼應(yīng)時刻短，可完成傳統(tǒng)的變風(fēng)量閥不或許完成的高調(diào)節(jié)比（1:17~20）、與管道靜壓無關(guān)(150~750PA)、呼應(yīng)時刻快(小于1秒)、風(fēng)量控制準(zhǔn)確到氣流控制信號的±5％等***性。

 

設(shè)備還可設(shè)備紅外線人體監(jiān)測器，主動控制系統(tǒng)能夠通過不同的面風(fēng)速設(shè)置值到達(dá)節(jié)省運轉(zhuǎn)費用的意圖，當(dāng)操作臺前有操作人員作業(yè)時面風(fēng)速控制在某一設(shè)定值（如0.5m/s）,當(dāng)通風(fēng)柜前無人操作時，系統(tǒng)主動轉(zhuǎn)換到另一設(shè)定值（如0.3m/s）。通風(fēng)柜移門方位過高時有顯著警報。發(fā)生機械故障導(dǎo)致面風(fēng)速過高或過低時有顯著警報。當(dāng)呈現(xiàn)異常狀況時，面風(fēng)速控制系統(tǒng)可敞開事端排風(fēng)形式，將風(fēng)閥開到***開度，不受面風(fēng)速設(shè)定值的控制。

 

06

 

尾氣排放及排風(fēng)處理

 

有些實驗設(shè)備在作業(yè)過程中會發(fā)生尾氣，部分實驗室尾氣需通過處理后，才干外排，在排風(fēng)系統(tǒng)劃分時，需將這部分排風(fēng)會集在一個系統(tǒng)，以會集處理。選用何種處理辦法，應(yīng)依據(jù)排氣性質(zhì)決議。

 

07

 

設(shè)計中要注意的問題

 

在設(shè)計實驗室通風(fēng)系統(tǒng)時，要將實驗性質(zhì)相同或附近的排風(fēng)設(shè)在一個系統(tǒng)，如果有混合后或許引起焚燒、爆破或構(gòu)成毒性更強的有害物質(zhì)的或許，則需求別的分設(shè)排風(fēng)系統(tǒng)。生物安全柜要單排風(fēng)。

 

實驗室應(yīng)用的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計***先要確保實驗室的安全性，就要確保有必定數(shù)量的換氣次數(shù)；還有實驗室的通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)壓的設(shè)計和系統(tǒng)控制很重要，要處理***；系統(tǒng)要能安穩(wěn)牢靠的運轉(zhuǎn)；終究就是在確保了必定數(shù)量的換氣次數(shù)和全新風(fēng)條件下，要將能耗降低到***。要到達(dá)這些要求，通風(fēng)設(shè)備尤其是通風(fēng)柜就得有必定規(guī)范和要求。

 

當(dāng)實驗室排風(fēng)量較***時，要在實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計時在走廊、***廳等公共區(qū)域增設(shè)補風(fēng)系統(tǒng)，以防止呈現(xiàn)負(fù)壓過***構(gòu)成的開門或關(guān)門困難。

 

通風(fēng)系統(tǒng)不僅對實驗室通風(fēng)柜有***別要求外，還對控制系統(tǒng)和其他設(shè)備有必定的要求和規(guī)范。設(shè)備類型、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計和控制系統(tǒng)都會影響到實驗室的壓力控制和***小通風(fēng)量的控制，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計和控制系統(tǒng)***主要。通風(fēng)系統(tǒng)不平衡會導(dǎo)致通風(fēng)柜排風(fēng)和捕捉才能流失，氣流流出實驗室，修建物內(nèi)壓力不安穩(wěn)。

 

通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量的改動不能由于風(fēng)管內(nèi)靜壓的改動影響其反應(yīng)時刻，然后影響通風(fēng)量的準(zhǔn)確性。壓力相關(guān)型的系統(tǒng)也會影響系統(tǒng)流量的精準(zhǔn)控制，使得其反應(yīng)時刻變慢，然后導(dǎo)致送排風(fēng)設(shè)備發(fā)生震動，速度不安穩(wěn)，風(fēng)量不平衡，終究導(dǎo)致控制系統(tǒng)無法能調(diào)節(jié)。一切系統(tǒng)應(yīng)挑選壓力改動無關(guān)型的。

 

08

 

結(jié)語

 

實驗室品種繁復(fù)，其通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計也應(yīng)該量體裁衣、與時俱進(jìn)，在一個實驗樓內(nèi)或許一起存在多種通風(fēng)辦法，而通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的***要原則是確保實驗室作業(yè)環(huán)境不危害作業(yè)人員的健康安全，在這個基礎(chǔ)上，則應(yīng)盡量控制裝飾和運轉(zhuǎn)本錢，為實驗室減輕經(jīng)濟壓力。跟著實驗室建造規(guī)范的不斷提高，變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣，實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計也需求多傾聽?wèi)?yīng)用人員及其他相關(guān)方面人士的定見，設(shè)計要有針對性，做到有的放矢。