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實驗室通排風(fēng)工程介紹

一、實驗室設(shè)計是行業(yè)中常用的專項設(shè)計，包括了化學(xué)、生物、動物、物理實驗室等各個類別�？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計包含了空氣處理、制冷加熱和除濕、氣流組織、控制、安全等部分，它們是一個整體而不是獨立系統(tǒng)。對實驗室的功能了解是通風(fēng)系統(tǒng)選擇和設(shè)計的決定因數(shù)，提供一個安全的環(huán)境給工作人員是首要目標(biāo)，在實驗室的系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計者要徹底研究所有的因數(shù)，找到最合適的設(shè)計。化學(xué)實驗室由濕法化學(xué)間，加熱間，恒溫恒濕間，通用試驗間、注塑間和辦公間組成。除恒溫恒濕間的環(huán)境，其他房間只需要溫度控制，并且都沒有潔凈要求。銘科規(guī)定實驗室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計參數(shù)包括以下：

1）室內(nèi)外溫度濕度要求；

2）空氣質(zhì)量；

3）設(shè)備和工藝熱負(fù)荷，包括顯熱和潛熱；

4）內(nèi)部負(fù)荷的預(yù)期增加；

5）最小換氣次數(shù)；

6）進(jìn)風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)；

7）排風(fēng)設(shè)備類型；

8）控制和報警；

9）通風(fēng)柜的尺寸和數(shù)量的調(diào)整可能；

10）房間壓差；

11）設(shè)備和電源的備用。

1、換氣次數(shù)的選擇

 《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定化驗室房間的最小換氣量一般在6 次/h~8 次/h。 銘科 規(guī)定驗室內(nèi)的整體換氣次數(shù)應(yīng)由下列風(fēng)量之決定：從局部排風(fēng)設(shè)備或其他房間排風(fēng)所排出的總風(fēng)量；帶走房間熱負(fù)荷所需的制冷風(fēng)量；最小換氣次數(shù)需求。在使用情況下，實驗室的最小換氣次數(shù)應(yīng)維持6 次/h~10 次/h。

 在通常情況下>10 次/時房間換氣次數(shù)被認(rèn)為是合適的。但是當(dāng)實驗室內(nèi)有可能產(chǎn)生高熱負(fù)荷的分析設(shè)備，或房間內(nèi)有較大量的局部排風(fēng)時，則可能需要相應(yīng)增大換氣量。濕法化學(xué)室有通風(fēng)柜，加熱間有大量的加熱爐。通風(fēng)柜的計算方法則參照《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中對輕、中度危害或有危險的有害物質(zhì)，在室內(nèi)頂棚有補(bǔ)風(fēng)的情況下，通風(fēng)柜的操作口最小吸風(fēng)面速度0.5m/s。對于通風(fēng)柜的使用率，當(dāng)通風(fēng)柜的數(shù)量大于2個時，則應(yīng)該取60%~70%同時使用率。加熱爐則是以維持爐內(nèi)加熱溫度的熱平衡法則計算所需的排風(fēng)量。通過以上可以計算出總的安全通風(fēng)量，此外負(fù)荷計算的空調(diào)風(fēng)量，還有最小換氣次數(shù)10次進(jìn)行比較，三者取最大值。

2、送風(fēng)和排風(fēng)形式

 《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定化驗室的排風(fēng)量較大時，應(yīng)設(shè)置室外新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，并計入新風(fēng)負(fù)荷。

《科學(xué)實驗室建筑設(shè)計規(guī)范》規(guī)定每個排風(fēng)裝置宜設(shè)獨立的排風(fēng)系統(tǒng)。同一個實驗室內(nèi)的所有排風(fēng)裝置宜合用一個排風(fēng)系統(tǒng)。工作時間連續(xù)使用排風(fēng)系統(tǒng)的實驗室應(yīng)設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量宜為排風(fēng)量的70%，并應(yīng)根據(jù)工藝要求對送風(fēng)進(jìn)行空氣凈化處理。對于采暖地區(qū)，冬季應(yīng)對送風(fēng)進(jìn)行加熱。送風(fēng)氣流不應(yīng)破壞實驗室排風(fēng)裝置的正常工作。

銘科 規(guī)定所有從化學(xué)實驗室內(nèi)排出的氣體均需直接排出室外，而不能循環(huán)利用。因此，除非化學(xué)實驗室也有潔凈要求，否則均需保持其相對于相鄰區(qū)域為負(fù)壓。而是否選擇100％全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)做為實驗室危險評估的一個重要部分。

實驗室各個單元間設(shè)置了獨立的排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)都安裝在屋頂上。濕法化學(xué)間和加熱間由于產(chǎn)生有毒、腐蝕、高溫的氣體，必須采用全新風(fēng)處理。其他如工作人員進(jìn)行計算機(jī)分析的通用實驗間和進(jìn)行材料測試的恒溫恒濕間，100％全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)并不是唯一的選擇。因為實驗室不同的工藝職能，不一定要全新風(fēng)通風(fēng)或全新風(fēng)空氣處理。能滿足工藝只能是首要的，100%的新風(fēng)是針對通風(fēng)柜的環(huán)境，而對于一般實驗室循環(huán)空氣處理能達(dá)到要求的，就不必要100%全新風(fēng)。何況在全新風(fēng)的空調(diào)環(huán)境下，能耗非常高。

3、房間壓差

 《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定化驗室應(yīng)保持相對負(fù)壓。

銘科規(guī)定所有從化學(xué)實驗室內(nèi)排出的氣體均需直接排出室外，而不能循環(huán)利用。因此，除非化學(xué)實驗室也有潔凈要求否則均需保持其相對于相鄰區(qū)域為負(fù)壓。

這個規(guī)定其實要根據(jù)具體的實施對象。本項目中恒溫恒濕間需要嚴(yán)格的溫度、濕度控制范圍，應(yīng)該設(shè)計成正壓。因為如果設(shè)計成負(fù)壓，則相鄰區(qū)域的空氣去進(jìn)入，一方面可能破壞溫、濕度的控制精；另一方面如果污染的空氣進(jìn)入，也可能造成安全問題。而對于濕法化學(xué)間和加熱間，為防止有毒、腐蝕、高溫的氣體或揮發(fā)物散發(fā)到房間，甚至散發(fā)到其他的區(qū)域，設(shè)計成負(fù)壓是必須的。實驗室建筑的辦公區(qū)域，應(yīng)相對于走廊和實驗室始終維持正壓。實驗室內(nèi)氣流應(yīng)從低危險區(qū)域流向高危險區(qū)域，最終通過各類通風(fēng)柜或加熱設(shè)備排到室外。

4、控制系統(tǒng)

 控制應(yīng)該把以上幾項綜合起來，可以滿足整個實驗室的房間壓力、各房間壓差、通風(fēng)量、溫濕度和各方面的安全控制要求，同時降低能耗。實驗室內(nèi)往往存在許多不利于人體健康的化學(xué)物質(zhì)污染源，特別是有害氣體，將其排除非常重要。但與此同時，能源往往會被大量的消耗，因而實驗室的通風(fēng)控制系統(tǒng)的要求從早期定風(fēng)量，雙穩(wěn)態(tài)，變風(fēng)量系統(tǒng)，到最新的適應(yīng)性控制系統(tǒng)。所謂最為安全、舒適的環(huán)境，并要求最節(jié)能的方式是不能太過于奢望。系統(tǒng)響應(yīng)迅速確保人身安全，以最高的精確性正確控制送排風(fēng)的平衡和室內(nèi)壓力，提供最大的穩(wěn)定性。盡量降低用戶前期投入，同時減少用戶在運(yùn)行、能源消耗及維護(hù)等方面的費(fèi)用。

銘科規(guī)定實驗室控制一方面調(diào)整設(shè)備的溫度和濕度控制；另一方面監(jiān)控安全設(shè)施保護(hù)工作人員，用哪個系統(tǒng)，只要對當(dāng)前實驗室是合適的。

化學(xué)實驗室的通風(fēng)采用定風(fēng)量還是變風(fēng)量控制系統(tǒng)，這取決于設(shè)計者、使用者和設(shè)施管理者對其所要求的功能初次投資和運(yùn)行費(fèi)用等問題的綜合考慮。定風(fēng)量（CAV）系統(tǒng)被設(shè)計用來為所有的通風(fēng)柜和加熱爐提供總的排風(fēng)流量，不管這些通風(fēng)柜和加熱爐是否被占用，總的流量都保持一定。這一方法采用機(jī)械限位擋塊限制調(diào)節(jié)閥門開度，可能最大減小 40％流量。變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV），則是系統(tǒng)容量的減小超過10％或20％的參差性設(shè)計。

實驗室的通風(fēng)設(shè)計首要解決的問題是安全性問題，還要考慮到為實驗人員創(chuàng)造一個舒適的工作環(huán)境，解決溫度、氣流、噪音的問題，同時要保證最低的能源消耗，系統(tǒng)穩(wěn)定，容易控制，易于操作管理。簡而言之就是要從安全、舒適、節(jié)能、可靠運(yùn)行方面進(jìn)行設(shè)計。通過對此類型化學(xué)實驗室涉及的換氣次數(shù)、送排風(fēng)形式、房間壓差、控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

二、通風(fēng)管設(shè)計要點：

◊ 一臺通風(fēng)柜與一臺通風(fēng)機(jī)，用單一管道連接是最好的方法。

◊ 不能用單一管道連接的，只限于同層同一房間的可采用互相并連。

◊ 通風(fēng)機(jī)盡可能安裝在管道的末端（屋頂上等處）。

◊ 管道長度越短越好。

◊ 一臺通風(fēng)機(jī)連接的通風(fēng)柜越少越好。排風(fēng)通道盡可能直立，而且通道越高越好。

◊ 如需改變風(fēng)道風(fēng)速，則應(yīng)配置相應(yīng)的變頻調(diào)整系統(tǒng)。

◊  排風(fēng)通道的末端應(yīng)盡量避開補(bǔ)風(fēng)管道送氣口，防止排出的有害氣體通過排風(fēng)管道再被送至通

風(fēng)柜。

三、如何選擇通風(fēng)柜: 

   通風(fēng)柜不是一臺單獨的設(shè)備，外部環(huán)境的變化會影響通風(fēng)柜的性能。同時，通風(fēng)柜以及其控制系統(tǒng)也會影響他周圍的，當(dāng)您在選擇通風(fēng)柜時, 

1、必須考慮到整個系統(tǒng)的因素，

例如：實驗室的空間、建筑物的通風(fēng)控制系統(tǒng)、排氣管路的安排及通風(fēng)柜的擺放等等.

2、您需要確定您所需要的是哪一類型的通風(fēng)柜。在選擇時，通常可以按照以下因素來衡量：            

  1）上柜部分： 有三種樣式：標(biāo)準(zhǔn)式、矮臺式、落地式 通風(fēng)柜的表面風(fēng)速是否達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全風(fēng)速要求：0.5m/s(國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：只有表面風(fēng)速達(dá)到了0.5 m/s才可以 有效捕捉柜內(nèi)的有害氣體) 通風(fēng)柜的開口高度是否滿足您對操作空間的要求 通風(fēng)控制系統(tǒng)：定風(fēng)量、變風(fēng)量還是自適應(yīng)性控制系統(tǒng) 內(nèi)襯板材質(zhì)：抗貝特板、環(huán)氧樹脂板。 調(diào)節(jié)門的原料是否采用安全玻璃，其設(shè)計是否符合人體力學(xué)，使操作者拉動自如
2）臺面部分：臺面是否采用了安全的碟狀設(shè)計，從而方便用戶清潔臺面和防止毒性液體的外漏 臺面的材質(zhì)是否符合您實驗的需求抵抗相應(yīng)的分外浸蝕和高溫 是否安裝了杯槽和水槽，且安裝的位置是否合理。 出風(fēng)口的設(shè)計是否合理
3）低柜部分： 材質(zhì)是否堅固耐用，是否為防火材料，是否可以抵抗實驗室的酸堿環(huán)境對他的侵蝕 電源供給是否合理、安全 是否便于維修水、電、氣系統(tǒng) 底柜是否需要抽氣設(shè)計，以便您放置揮發(fā)性的藥品 當(dāng)您基本選擇好了通風(fēng)柜的型號、樣式和尺寸之后，可以根據(jù)以下條件來確定您所需要的
4）附屬配件： 水來源： 蒸餾水、純水或是逆滲透水等等 氣來源：氮氣、氧氣或是空氣等等 電氣系統(tǒng)的選擇則要考慮：型號民、電壓大小、防爆性、耐用性等等 出于美觀，是否需要封板 在任何一個實驗室中，尤其是化學(xué)實驗室，通風(fēng)柜是最重要的配制，好的通風(fēng)柜配套以好的通風(fēng)系統(tǒng)，可以讓本來危險的實驗操作變得安全、順利。通風(fēng)系統(tǒng)可以根據(jù)不同的需求來設(shè)計。

四、一對一定風(fēng)量控制
主要特點：
1）操作簡單；
2）維修方便，故障系數(shù)低。
技術(shù)說明：
一對一定風(fēng)量控制系統(tǒng)是指每臺通風(fēng)柜配制一臺抽風(fēng)機(jī)，各臺通風(fēng)柜之間沒有聯(lián)系，開關(guān)其中一臺時不會影響到其他的通風(fēng)柜。適用于實驗室中通風(fēng)柜數(shù)量較少的實驗室。

五、變頻器控制系統(tǒng)
主要特點：
1）可減少投資資金；
2）故障系數(shù)低，但維修較麻煩；
3）節(jié)約能源；
技術(shù)說明：
這種控制系統(tǒng)可以支持多臺通風(fēng)柜共用一臺風(fēng)機(jī)，由中央控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)總抽風(fēng)量的目的，適用于實驗室中通風(fēng)柜數(shù)量不多于8臺的實驗室。 

六、變風(fēng)量控制系統(tǒng)
主要特點：
1）可以根據(jù)通風(fēng)柜拉門的高度自動調(diào)節(jié)抽風(fēng)量，保證表面風(fēng)速衡定；
2）安裝后，可以節(jié)省能源；
3）保證換氣頻率，最大限度保證人員安全；
技術(shù)說明：
這種通風(fēng)系統(tǒng)組成復(fù)雜，每臺通風(fēng)柜的配制有感應(yīng)裝置、中央處理系統(tǒng)和執(zhí)行裝置，當(dāng)風(fēng)柜拉門改變高度時，中央處理系統(tǒng)接受到來自感應(yīng)裝置的信號，則控制執(zhí)行裝置完成動作達(dá)到改變抽風(fēng)量的目的。適用于大型研發(fā)中心或?qū)嶒炇彝�風(fēng)柜數(shù)量較多的實驗室，可以在后期使用過程中，有效節(jié)省能源，降低運(yùn)營費(fèi)用。

七、通風(fēng)柜表面風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)的比較
1、通風(fēng)柜的最大功能就是排出實驗過程中產(chǎn)生的有害氣體，保護(hù)實驗人員的健康。為達(dá)到這一目的，必須保證在通風(fēng)柜開口處有一定的吸入速度，即我們通常所說的表面風(fēng)速。
決定通風(fēng)柜表面風(fēng)速的主要因素有：實驗內(nèi)容和有害物的性質(zhì)。
1）實驗內(nèi)容和產(chǎn)生的有害物不同，則通風(fēng)柜的表面風(fēng)速規(guī)定不相同。各國對于通風(fēng)柜表面風(fēng)速的規(guī)定各不相同
2）較常用的有：DIN 12924（德國）、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、BS7258（英國）、ANSI110-1995（美國）。

2、客戶在選擇通風(fēng)柜時，往往會認(rèn)為通風(fēng)柜表面風(fēng)速越大效果越好。其實不然，表面風(fēng)速越大，在相同條件下，通風(fēng)柜所需的排風(fēng)量也越大，這將會帶來很多不利因素。
主要表現(xiàn)在：
◊ 設(shè)備初投資增大
這部分包括：排風(fēng)設(shè)備、補(bǔ)風(fēng)設(shè)備、空氣處理設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、消聲減振設(shè)備和控制設(shè)備六部分。排風(fēng)量增大，則排風(fēng)機(jī)型號和排風(fēng)管道尺寸必增大，從而增大了排風(fēng)設(shè)備造價；
◊ 排風(fēng)量增大，為維持室內(nèi)正常工作壓力，室外補(bǔ)風(fēng)量增大，則其補(bǔ)風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)風(fēng)管道尺寸也將要增大。當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量較少，且排風(fēng)量較小時，室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)可由空調(diào)送風(fēng)來負(fù)擔(dān)；
◊ 通風(fēng)柜排出的有害氣體，在排出室外前必須進(jìn)行處理，若排風(fēng)量增大，為了處理相應(yīng)量的廢氣，則處理設(shè)備容量也要增大。
◊ 為了保證實驗室內(nèi)舒適的工作環(huán)境，室內(nèi)需維持穩(wěn)定的溫度和濕度。排風(fēng)量增大，空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷將增大，所以設(shè)備型號也將增大。當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量較多時，這部分投資增大更明顯；
◊ 由于排風(fēng)設(shè)備、補(bǔ)風(fēng)設(shè)備和空調(diào)設(shè)備型號增大，則其在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲和振動必須考慮。因此，排風(fēng)量增大，也將影響到降噪減振設(shè)備投資的增大。
◊ 排風(fēng)量增大，由于排風(fēng)系統(tǒng)、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備選型都增大，則其控制系統(tǒng)選型相應(yīng)地也應(yīng)增大。
◊ 工程安裝費(fèi)用和施工難度增大
如前所述，通風(fēng)柜排風(fēng)量增大，相應(yīng)的設(shè)備型號和管道尺寸都增大，這必將增加工程安裝費(fèi)用，加大了工程施工難度，延緩工程施工進(jìn)度。
◊ 降低建筑層高
增大通風(fēng)柜排風(fēng)量，為達(dá)到理想的排風(fēng)效果，則管道尺寸相應(yīng)地要增大。由于管道一般安裝在吊頂內(nèi)，風(fēng)管尺寸增大，勢必降低吊頂高度，減小建筑層高，造成空間壓抑感。
◊ 系統(tǒng)噪聲增大
系統(tǒng)設(shè)備型號增大，則各系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲和振動也將增大。雖然在系統(tǒng)中增加了降噪減振設(shè)備，但由設(shè)備型號增大所引起的附加噪聲和振動并不能完全消除。
◊ 運(yùn)行費(fèi)用增多
設(shè)備型號增大，其相應(yīng)的輸入電功率也將增大，因此，系統(tǒng)總的運(yùn)行費(fèi)用將大大增加。為維持室內(nèi)一定的溫度，空調(diào)設(shè)備必須負(fù)擔(dān)由于通風(fēng)柜排風(fēng)造成的能量損失。以下是不同表面風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)下，由通風(fēng)柜排風(fēng)造成的空調(diào)設(shè)備全年的額外運(yùn)行費(fèi)用。