實驗室通風系統的設計和應用 

 

實驗室即進行實驗研討的***別場所，可對生物學、化學、物理學或其他***別科學做實驗。實驗室通風系統是整個實驗室設計和建造過程中，設計***、影響***廣泛的系統之一。其通風系統的設計，關于實驗室環境的舒適度、實驗作業人員的身體健康、實驗設備的運轉保護等方面發生重要影響，并關系到實驗室的出資本錢、能源耗費及后期運轉費用。

 

”

實驗室通風系統設計的意圖，是為作業人員供給安全、舒適的作業環境，削減人員暴露在風險空氣下的或許。由于在實驗操作過程中或許發生有毒有害氣體，為確保實驗人員安全，此類或許發生有毒有害氣體的實驗，要求盡量在排風柜或生物安全柜內進行，不能在排風柜內進行的，要設部分排風設備，例如原子吸收罩、萬向排氣罩等，一起,實驗室要設全面通風（或稱輔助排風）系統滿意實驗室***小換氣量要求。通風系統的設計方針是使得實驗室通風作用***、噪音低、操作簡潔、節省能源，室內壓差和溫濕度都能堅持人體的舒適。

 

01

 

實驗室通風系統一般有定風量系統、雙風量系統、變風量系統的辦法：

 

1.1、定風量排風系統：排風機選用單速定頻風機，排風量根本安穩不變，系統無法隨排風柜應用數量及排風柜門敞開高度而調節風量。該系統***點是設計直接、出資小、控制簡略；缺點是靈活性差、噪音***、排風柜面風速難以確保，會有部分有毒有害氣體從排風柜中逸出（面風速過小或過***都能構成氣體從排風柜中逸出），且運轉費用高（排風機的電力耗費***化，被排風機排出的熱能耗費***化）。

 

1.2、雙風量系統：排風機選用雙速風機，在兩個預訂的風流量值之間進行高-低（或許稱為***-***小）切換，較定風量系統有所改進，但沒有從根本上改動定風量系統的缺點，現在應用不多。

 

1.3變風量系統：排風機選用變頻風機，在排風或補風主風道上設壓力傳感器，應用靜壓控制器PID控制變頻器調節風機轉速，到達安穩靜壓或動壓調節風量的意圖。高性能的氣流控制器能夠快速、安穩的在***流量改動規模內調節。在變風量系統中排風柜一般選用面風速控制，通過在排風柜前選用人體感應器檢測人員是否存在，來控制柜門面風速，當操作人員在排風柜前作業時，將排風柜面風速設定為作業形式，此刻排風柜面風速控制在0.5m/s, 當操作人員脫離的時分，將排風柜面風速設定為待命形式，此刻排風柜面風速控制在0.3m/s，遵從《實驗室變風量排風柜》JG/T222－2007規范之要求。另房間還要設輔助排風，當排風柜排風量不滿意實驗室***小排風量要求時，輔助排風主動翻開，確保實驗室***小排風量契合規范要求。主動變風量控制系統的***點包含：節能顯著、安全性高，易于習慣風量改動需求。

 

02

 

實驗室全面排風，或稱輔助排風：

 

當排風柜排風量不滿意實驗室***小排風量要求時，輔助排風主動翻開，確保實驗室***小排風量，排風量換氣次數按照房間的功能與要求。

 

03

 

補風系統

 

為了確保不呈現氣流回溯，實驗室一般會設定較高的排風量，且接連排風時刻較長（一般多為7*24小時全天候敞開排風系統），因而實驗室室內負壓過***的狀況十分常見。為平衡室表里壓差，防止呈現負壓過***的狀況，實驗室在設計時就需求設計實驗室補風系統，以保持房間設定的壓力，負壓防止實驗過程中有毒氣體和顆粒以及化學品寄存過程中蒸發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，并使得實驗室內換氣率能有用控制，室內空氣應充沛置換，確保其新鮮度。

 

3.1 、補風辦法

 

實驗室的補風辦法一般有兩種，分別是天然補風和機械補風。

 

天然補風不設備補風機，通過實驗室表里的壓差（室內為負壓）將室外新風通過濾器、管道吸入室內到達補風作用，由于新風是被室外的正壓壓入負壓的室內，所以天然補風能夠使得氣流到達動態平衡，一起也確保實驗室氣流流向安穩，且一直處于負壓狀況。 天然補風的***點主要是不需設備補風機，節省了前期出資和補風機運轉的電費；缺點是在設計裝飾時需求提早擴展進風井或進風百頁面積，這需求占用修建應用面積或影響修建立面作用，其次是不通過補風機的天然風無法進行加熱或冷卻處理。

 

機械補風設置引風機構成抱負的氣流組織，將室外新風經會集處理后，由補風機經管道送入房間內，機械補風能夠對其加熱或冷卻處理及過濾等預處理，進行選用定風量補風仍是變風量補風系統，一般與排風系統對應，即排風為定風量系統，補風也為定風量系統，排風為變風量系統，補風也為變風量系統。

 

3.2、補風地址

 

室內補風的補風地址一般沒有很***的約束，能夠直接補在排風柜內或柜門前，也可補在房間內，可是不同的補風地址有著不同的影響，在排風柜內或柜門前補風的***勢是不需求為新風做加熱或冷卻處理，可節省能源，節省本錢；缺點則是新風會影響通風柜內實驗時的實驗數據，一起損壞操作人員作業環境舒適性，這種補風地址不適用有面風速要求的排風系統。與之比照，補風地址設置在房間內時，其***點是操作人員的作業環境根本不會遭到影響，對排風柜面風速及柜內氣流亦無影響；缺點則是新風一般需求通過加熱或許冷卻處理，能量本錢要比***種補風地址高。

 

04

 

排風柜變風量控制器

 

排風柜變風量控制器有一類是丈量柜門面風速，通過與設定風速比較，調節風閥開度以到達設定值，風閥一般選用蝶閥，其缺點有：精度受丈量點的方位和數量影響，比較簡略遭到設備方位和表里氣流（紊流）影響，丈量到的風速需求通過傳感器轉換成電信號調節風閥，系統反映速度稍慢，控制信號呼應時刻：<3秒，面風速控制精度一般在±20%。

 

另一類排風柜變風量控制器，現在干流應用的是文丘里風量控制器，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“流量=均勻流速×面積”的公示計算出的風量來實時改動閥門的開度巨細來調節排風量。該系統抗干擾性***，控制安穩，從理論上屬開環控制，在試劑應用中需另設風速儀或其他反應設備，以確保控制的準確性和牢靠性。調節風閥開度具有精度不受柜前有無人員遮擋影響，調整風量過程敏捷精準，呼應時刻短，可完成傳統的變風量閥不或許完成的高調節比（1:17~20）、與管道靜壓無關(150~750PA)、呼應時刻快(小于1秒)、風量控制準確到氣流控制信號的±5％等***性。

 

05

 

變風量通風系統控制

 

5.1、常用的實驗室變風量通風系統控制原理

 

5.2、風量的控制辦法

 

現在關于風量的控制辦法有面風速法和位移法。

 

面風速法，通常是應用設備在排風柜進口邊際處的風速傳感器測得風速并傳輸到控制器，通過比較和計算得到所需風量，然后改動風閥開度調整排風量，終究使其面風速堅持在0.3m/s~0.6m/s（OSHA）的某個設定值或是某個較小的規模。其***點是：結構簡略易設備，控制相對簡略；閉環反應控制確保了安全性和節能性的控制作用；以一個點的風速來替代面風速，與真實的控制目標其面風速還會有些誤差，比較簡略遭到設備方位和表里氣流（紊流）影響。

 

位移法，合作應用VAV變風量文丘里閥，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“流量=均勻流速×面積”的公示計算出的風量來實時改動閥門的開度巨細來調節排風量。該系統抗干擾性***，控制安穩，從理論上屬開環控制，在實踐應用中需另設風速儀或其他反應設備，以確保控制的準確性和牢靠性。調節風閥開度具有精度不受柜前有無人員遮擋影響，調整風量過程敏捷精準，呼應時刻短，可完成傳統的變風量閥不或許完成的高調節比（1:17~20）、與管道靜壓無關(150~750PA)、呼應時刻快(小于1秒)、風量控制準確到氣流控制信號的±5％等***性。

 

設備還可設備紅外線人體監測器，主動控制系統能夠通過不同的面風速設置值到達節省運轉費用的意圖，當操作臺前有操作人員作業時面風速控制在某一設定值（如0.5m/s）,當通風柜前無人操作時，系統主動轉換到另一設定值（如0.3m/s）。通風柜移門方位過高時有顯著警報。發生機械故障導致面風速過高或過低時有顯著警報。當呈現異常狀況時，面風速控制系統可敞開事端排風形式，將風閥開到***開度，不受面風速設定值的控制。

 

06

 

尾氣排放及排風處理

 

有些實驗設備在作業過程中會發生尾氣，部分實驗室尾氣需通過處理后，才干外排，在排風系統劃分時，需將這部分排風會集在一個系統，以會集處理。選用何種處理辦法，應依據排氣性質決議。

 

07

 

設計中要注意的問題

 

在設計實驗室通風系統時，要將實驗性質相同或附近的排風設在一個系統，如果有混合后或許引起焚燒、爆破或構成毒性更強的有害物質的或許，則需求別的分設排風系統。生物安全柜要單排風。

 

實驗室應用的通風系統設計***先要確保實驗室的安全性，就要確保有必定數量的換氣次數；還有實驗室的通風系統負壓的設計和系統控制很重要，要處理***；系統要能安穩牢靠的運轉；終究就是在確保了必定數量的換氣次數和全新風條件下，要將能耗降低到***。要到達這些要求，通風設備尤其是通風柜就得有必定規范和要求。

 

當實驗室排風量較***時，要在實驗室通風系統設計時在走廊、***廳等公共區域增設補風系統，以防止呈現負壓過***構成的開門或關門困難。

 

通風系統不僅對實驗室通風柜有***別要求外，還對控制系統和其他設備有必定的要求和規范。設備類型、通風系統設計和控制系統都會影響到實驗室的壓力控制和***小通風量的控制，通風系統設計和控制系統***主要。通風系統不平衡會導致通風柜排風和捕捉才能流失，氣流流出實驗室，修建物內壓力不安穩。

 

通風系統的風量的改動不能由于風管內靜壓的改動影響其反應時刻，然后影響通風量的準確性。壓力相關型的系統也會影響系統流量的精準控制，使得其反應時刻變慢，然后導致送排風設備發生震動，速度不安穩，風量不平衡，終究導致控制系統無法能調節。一切系統應挑選壓力改動無關型的。

 

08

 

結語

 

實驗室品種繁復，其通風系統的設計也應該量體裁衣、與時俱進，在一個實驗樓內或許一起存在多種通風辦法，而通風系統設計的***要原則是確保實驗室作業環境不危害作業人員的健康安全，在這個基礎上，則應盡量控制裝飾和運轉本錢，為實驗室減輕經濟壓力。跟著實驗室建造規范的不斷提高，變風量通風系統應用越來越廣，實驗室通風系統設計也需求多傾聽應用人員及其他相關方面人士的定見，設計要有針對性，做到有的放矢。