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      實(shí)驗室通風(fēng)設備

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      實(shí)驗室通風(fēng)系統介紹

      2021-8-11| 來(lái)源: 網(wǎng)絡(luò )整理| 查看: 286

      實(shí)驗室通風(fēng)的目的和要求

      實(shí)驗室通風(fēng)與舒適性空調系統的通風(fēng)設計要求不同,主要目的是提供安全、舒適的工作環(huán)境,減少人員暴露在危險空氣下的可能。通風(fēng)主要解決的是工作環(huán)境對實(shí)驗人員的身體健康和勞動(dòng)保護問(wèn)題。

      實(shí)驗室通風(fēng)要求新風(fēng)全部來(lái)自室外,然后100%排出室外,通風(fēng)柜的排氣不在室內循環(huán);瘜W(xué)實(shí)驗室換氣要求每小時(shí)大于10次,物理實(shí)驗室每小時(shí)大于10次,實(shí)驗室無(wú)人時(shí)換氣可減少為6次。實(shí)驗室通風(fēng)柜設計數量要足夠,并且不作為唯一的室內排風(fēng)裝置,儀器室或產(chǎn)生危險物質(zhì)的儀器上方設局部排風(fēng)系統
      實(shí)驗室的補風(fēng)一部分來(lái)自空調系統直接送入實(shí)驗室的新風(fēng),這部分新風(fēng)根據實(shí)驗室排風(fēng)量的變化而變化;另一部分通過(guò)空調系統送入非實(shí)驗室區域的走道、房間再通過(guò)實(shí)驗室的門(mén)縫補給。實(shí)驗室的負壓通過(guò)送、排風(fēng)風(fēng)量和送排風(fēng)口的布置來(lái)實(shí)現,氣流組織從辦公、管理用房、內走道、到產(chǎn)生危險物質(zhì)的實(shí)驗房間。通風(fēng)柜的位置布置在遠離空氣流動(dòng)、紊流大的地方,遠離行走區域和空氣新風(fēng)區。新風(fēng)從遠離通風(fēng)柜的方引入,空氣流動(dòng)路徑遠離通風(fēng)柜。

      實(shí)驗室通風(fēng)系統介紹

      通風(fēng)柜的類(lèi)別

      建設現代化的實(shí)驗室是個(gè)綜合的系統工程。在裝備各種儀器設備及其配套設施的同時(shí),既要考慮供電、給水、排水、送風(fēng)、排風(fēng)、凈化、排污等要求,還要考慮到對人員、物體、周邊環(huán)境的安全性,噪音、異味、視覺(jué)環(huán)境的舒適性,儀器設備的可操作性、功能性,以及信息處理的便捷性。因此,現代化的實(shí)驗室必須有最佳的設計和高品質(zhì)的設備去滿(mǎn)足在現代化實(shí)驗室設備中有通風(fēng)柜、中央實(shí)驗臺、邊臺、藥品柜、器皿柜、氣瓶柜等,其中通風(fēng)柜是生化實(shí)驗室設備中擔負著(zhù)十分重要的功能,是必不可少的設備。因此,選擇通風(fēng)柜是實(shí)驗室建設中的重要問(wèn)題,必須引起足夠的重視。

      通風(fēng)柜按照排風(fēng)方式分類(lèi):分為上部排風(fēng)式、下部排風(fēng)式和上下同時(shí)排風(fēng)式三類(lèi)。為保證工作區風(fēng)速均勻,對于冷過(guò)程的通風(fēng)柜應采用下部排風(fēng)式,對于熱過(guò)程的通風(fēng)柜采用上部排風(fēng)式,對于發(fā)熱量不穩定的過(guò)程,可在上下均設排風(fēng)口隨柜內發(fā)熱量的變化調節上下排風(fēng)量的比例,從而得到均勻的風(fēng)速。
      通風(fēng)柜按照進(jìn)風(fēng)方式分類(lèi)也分三類(lèi)。通過(guò)室內進(jìn)風(fēng)在柜內循環(huán)后排出室外稱(chēng)為全排風(fēng)式,這是應用非常廣泛的一種類(lèi)型。當通風(fēng)柜設置于采暖或對溫濕度有控制要求房間時(shí),為節省采暖,空調能耗,采用從室外取補給風(fēng)在柜內循環(huán)后排出室外的方式稱(chēng)為補風(fēng)式通風(fēng)柜。再一種就是變風(fēng)量控制式的通風(fēng)柜。普通的定風(fēng)量系統需要人工調整固定葉片的風(fēng)閥,調節通風(fēng)柜的排風(fēng)量,當調節閥門(mén)到某一角度時(shí)達到希望的面風(fēng)速。變風(fēng)量控制是通過(guò)調節閥門(mén)的傳感器改變風(fēng)量達到給定的面風(fēng)速,當然標準式成本低、變風(fēng)量成本高,適用于要求精度高的場(chǎng)合。

      通風(fēng)柜按照使用狀態(tài)分類(lèi)可分為整體式下部開(kāi)放式、落地式、兩面式、三面玻璃式、桌上式、連體式以及根據不同實(shí)驗使用需要而設計的對放射性實(shí)驗的、對合成實(shí)驗的,對過(guò)氯酸實(shí)驗的專(zhuān)用通風(fēng)柜。

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      通風(fēng)柜的主要功能

      通風(fēng)柜的功能中最主要的是排氣功能,在化學(xué)實(shí)驗室中,實(shí)驗操作時(shí)產(chǎn)生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質(zhì),為了保護使用者的安全,防止實(shí)驗中的污染物質(zhì)向實(shí)驗室擴散,在污染源附近要使用通風(fēng)柜。

      以往通風(fēng)柜使用臺數較少,只在特別有害且危險的氣體及產(chǎn)生大量熱的實(shí)驗中使用。通風(fēng)柜只擔負實(shí)驗臺的輔助功能。近年來(lái)考慮到改善實(shí)驗環(huán)境,在實(shí)驗臺上進(jìn)行的實(shí)驗逐漸轉移到通風(fēng)柜內,這就要求在使用通風(fēng)柜的最大目的是排出實(shí)驗中產(chǎn)生的有害氣體,保護實(shí)驗人員的健康,也就是說(shuō)要有高度的安全性和優(yōu)越的操作性,這就要求通風(fēng)柜應具有如下功能:

      (1)釋放功能:應具備將通風(fēng)柜內部產(chǎn)生的有害氣體用吸收柜外氣體的方式,使其稀釋后排至室外的機構。

      (2)不倒流功能:應具有在通風(fēng)柜內部由排風(fēng)機產(chǎn)生的氣流將有害氣體從通風(fēng)柜內部不反向流進(jìn)室內的功能。為確保這一功能的實(shí)現,一臺通風(fēng)柜與一臺通風(fēng)機用單一管道連接是最好的方法,不能用單一管道連接的,也只限于同層同一房間的可并聯(lián),通風(fēng)機盡可能安裝在管道的末端(或屋頂處)。

      (3)隔離功能:在通風(fēng)柜前面應具用不滑動(dòng)的玻璃視窗將通風(fēng)柜內外進(jìn)行分隔。

      (4)補充功能:應具有在排出有害氣體時(shí),從通風(fēng)柜外吸入空氣的通道或替代裝置。

      (5)控制風(fēng)速功能:為防止通風(fēng)柜內有害氣體逸出,需要有一定的吸入速度。決定通風(fēng)柜進(jìn)風(fēng)的吸入速度的要素有:實(shí)驗內容產(chǎn)生的熱量及與換氣次數的關(guān)系。其中主要的是實(shí)驗內容和有害物的性質(zhì)。通常規定,一般無(wú)毒的污染物為0.25―0.38m/s,有毒或有危險的有害物為0.4―0.5m/s,劇毒或有少量放射性為0.5―0.6m/s,氣狀物為0.5m/s,粒狀物為1m/s。為了確保這樣的風(fēng)速,排風(fēng)機應有必要的靜壓,即空氣通過(guò)通風(fēng)管道時(shí)的摩擦阻力。確定風(fēng)速時(shí)還必須注意噪音問(wèn)題,通過(guò)空氣在管道內流動(dòng)時(shí)以7―10m為限,超過(guò)10m將產(chǎn)生噪音,通常實(shí)驗室的噪聲(室內背景噪聲級)限制值為70dB(A),增加管道裁面積會(huì )降低風(fēng)速,也就降低噪音,考慮到管道的經(jīng)費和施工問(wèn)題,必須慎重選擇管道及排風(fēng)機的功率。

      (6)耐熱及耐酸堿腐蝕功能:通風(fēng)柜內有的要安置電爐,有的實(shí)驗產(chǎn)生大量酸堿等有毒有害氣體具有極強的腐蝕性。通風(fēng)柜的臺面,襯板、側板及選用的水咀、氣咀等都應具有防腐功能

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      氣體排放處理

      由于實(shí)驗室氣體排放中存在著(zhù)很多有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體,所以在排入大氣前要對氣體進(jìn)行過(guò)濾處理,通常情況下:酸性氣體選用立式酸霧塔;有毒和有機氣體選用光學(xué)催化凈化箱。兩種設備分別安裝在排風(fēng)系統末端,立式酸霧塔安裝在風(fēng)機的正壓段,光學(xué)催化凈化箱安裝在風(fēng)機負壓段。動(dòng)物房的氣體經(jīng)過(guò)初效和中效過(guò)濾后,直接排入大氣,但在排風(fēng)口處做高壓噴射流處理,噴射高度在3米以上。

      實(shí)驗室通風(fēng)系統設計方法

      綜上所述,實(shí)驗室通風(fēng)系統對設備(特別是通風(fēng)柜)是有一定標準和要求的。拋開(kāi)設備因素,單純從系統設計上考慮,實(shí)驗室通風(fēng)空調系統的設計要考慮以下幾個(gè)主要因素:

      (1)保證實(shí)驗室的安全性,保證一定數量的換氣次數;

      (2)解決實(shí)驗室通風(fēng)系統負壓的設計和系統控制;

      (3)在滿(mǎn)足換氣次數和全新風(fēng)條件下,控制能耗。

      (4)系統穩定可靠。

      實(shí)驗室通風(fēng)設計采用以下步驟和方案:

      (1)實(shí)驗室根據工藝要求和功能布置選擇一定數量的通風(fēng)柜,有的還兼有部分局部排風(fēng)罩。通常校核下來(lái)?yè)Q氣次數遠遠大于10次,一般在20-30次以上,滿(mǎn)足換氣次數要求。但是此換氣次數是按照通風(fēng)柜最大開(kāi)啟面積計算的通風(fēng)量,資料和經(jīng)驗表明100通風(fēng)風(fēng)柜99%的時(shí)間只有18個(gè)或更少的人在使用。故還應校核通風(fēng)柜最小開(kāi)啟面積時(shí)的通風(fēng)量和換氣次數,若小于換氣次數要求,則增加綜合排風(fēng)系統。

      (2)實(shí)驗室通風(fēng)采用全新風(fēng)系統,通風(fēng)柜的排氣不在室內循環(huán)。由于實(shí)驗室要求房間相對其他輔助區域為負壓。所以實(shí)驗室的新風(fēng)量設計為排風(fēng)量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新風(fēng)送至實(shí)驗室輔助房間、辦公、管理用房、內走道等,再由門(mén)窗縫隙補充到房間。

      (3)通風(fēng)柜的風(fēng)量平衡可以采用定風(fēng)量控制系統,即排風(fēng)量恒定,送風(fēng)量和門(mén)窗縫隙補充風(fēng)量恒定。此方法適用于最大排風(fēng)量滿(mǎn)足最小換氣次數要求的實(shí)驗室。

      (4)對于排風(fēng)量遠大于最小通風(fēng)量要求的房間還可以采用兩段式通風(fēng)控制系統保證風(fēng)量平衡,即根據通風(fēng)柜的位移信號,排風(fēng)機、送風(fēng)機有2種送風(fēng)工況,低風(fēng)量工況應用于維持最小換氣次數的要求,節約能耗。此情形采用了變風(fēng)量控制系統。通風(fēng)柜風(fēng)量變化時(shí),排風(fēng)量也會(huì )相對變小,此時(shí)要求放置在屋頂的排風(fēng)機隨著(zhù)通風(fēng)柜柜門(mén)的位置變化而變頻,降低風(fēng)量,保證通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定。同時(shí)自控系統改變全新風(fēng)風(fēng)機的頻率,降低風(fēng)量,維持負壓平衡。變風(fēng)量系統可以降低系統能耗。系統最大、最小換氣次數接近則考慮采用定風(fēng)量系統,使得系統簡(jiǎn)單,降低初投資。

      通風(fēng)系統除上文所述對通風(fēng)柜有特殊要求外,對其他設備和控制系統也有一定的要求和標準。通風(fēng)柜的選擇除滿(mǎn)足排風(fēng)和捕捉能力外,還要注意需要根據調節門(mén)移動(dòng)而立即改變風(fēng)量,維持表面風(fēng)速的恒定。筆者建議系統風(fēng)量的測定和控制以柜門(mén)位移為信號而不是測定表面風(fēng)速來(lái)測定。實(shí)驗室壓力控制和最小通風(fēng)量的控制除了設備選型因素以外,通風(fēng)系統設計和控制系統是關(guān)鍵因素,要保證系統的反應時(shí)間要足夠短(<1秒),通風(fēng)系統不平衡會(huì )導致通風(fēng)柜排風(fēng)和捕捉能力散失,氣流流出實(shí)驗室,建筑物內壓力不穩定。

      還有一點(diǎn)要注意的是系統應該是壓力變化無(wú)關(guān)型的,即系統風(fēng)量的變化不會(huì )因為風(fēng)管內靜壓的變化而使得反應時(shí)間緩慢影響系統流量的精確性。壓力相關(guān)型的系統也會(huì )造成系統流量設備無(wú)法精確控制,緩慢的反應時(shí)間會(huì )讓送排風(fēng)設備產(chǎn)生震蕩,速度不穩定會(huì )有大量的平衡問(wèn)題存在,波動(dòng)的送、排風(fēng)系統使氣流平衡復雜化,從而自控系統無(wú)法實(shí)現調節功能。

      所以,系統首先監測的是通風(fēng)柜的狀態(tài),接受調節門(mén)感應器信號后可以計算調節門(mén)面積(風(fēng)量),此時(shí)向(壓力無(wú)關(guān)型)閥門(mén)送出風(fēng)量控制信號,調節閥門(mén)的開(kāi)度,送風(fēng)量跟隨排風(fēng)量即刻變化,送排風(fēng)機變頻調節送風(fēng)量。

      結論

      上述介紹了實(shí)驗室通風(fēng)設計的目的,實(shí)驗室通風(fēng)柜的的要求和功能,排放氣體的處理方法和實(shí)驗室通風(fēng)系統設計方法。實(shí)驗室的通風(fēng)設計首要解決的問(wèn)題是安全性問(wèn)題,通風(fēng)柜的捕捉集塵能力要符合一定的標準和規定,氣流方向為流向實(shí)驗室,實(shí)驗室要隨時(shí)保持負壓。實(shí)驗室通風(fēng)設計還要考慮到為實(shí)驗人員創(chuàng )造一個(gè)舒適的工作環(huán)境,解決溫度、氣流、噪音的問(wèn)題,同時(shí)要保證最低的能源消耗,系統穩定,容易控制,易于操作管理。簡(jiǎn)而言之就是要從安全、舒適、節能、可靠運行方面進(jìn)行設計。

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