實驗室的通風(fēng)方式有兩種,即局部排風(fēng)和全室通風(fēng)。局部排風(fēng)是在有害物質(zhì)產(chǎn)生后立即就近排出,這種方式能以較少的風(fēng)量排走大量的有害物質(zhì),能量省而效果好,是改善現(xiàn)有實驗室條件可行和經(jīng)濟(jì)的方法,也可能是適應(yīng)新實驗室通風(fēng)建設(shè)的最好方式。對于有些實驗不能采用局部排風(fēng),或局部排風(fēng)滿足不了排風(fēng)要求時,采用全室通風(fēng)。
實驗室通風(fēng)系統(tǒng)是整個實驗室設(shè)計和建設(shè)過程中,規(guī)模最大、影響最廣泛的系統(tǒng)之一。通風(fēng)系統(tǒng)的完善與否,直接對實驗室環(huán)境、實驗人員的身體健康、實驗設(shè)備的運行維護(hù)等方面產(chǎn)生重要影響。實驗室通風(fēng)系統(tǒng)是結(jié)合實驗大樓給排水、消防、供電、采暖、空調(diào)、供氣等專業(yè),設(shè)計完備和科學(xué)的通風(fēng)統(tǒng)統(tǒng)工程,保障實驗室安全。為實驗室工作人員提供最安全舒適的實驗室環(huán)境。
一、通排風(fēng)系統(tǒng)整體規(guī)劃
根據(jù)實驗大樓的實驗流程,設(shè)計出完美的實驗室平面布局,由平面布局結(jié)合整棟實驗大樓的給排水、消防、供電、采暖、空調(diào)、供氣等因素,且充分考慮管內(nèi)空氣流速對室內(nèi)噪聲的影響確定最佳管路,同時根據(jù)客戶使用不同要求,結(jié)合管路特性,研制開發(fā)與之匹配的風(fēng)機,設(shè)計出最佳通風(fēng)排毒工程。
(1)實驗室通排風(fēng)系統(tǒng)的目標(biāo):安全、環(huán)保、低能耗、舒適;
(2)實驗室通排風(fēng)系統(tǒng)控制方案:CAV系統(tǒng)(定風(fēng)量控制)、2S系統(tǒng)(雙穩(wěn)態(tài)控制)、VAV系統(tǒng)(變風(fēng)量控制)、UBC系統(tǒng)(自適應(yīng)控制)。通排風(fēng)系統(tǒng)整體規(guī)劃如圖所示。
實驗室過度負(fù)壓,通風(fēng)柜氣體泄漏,實驗室噪音等問題,一直是困擾實驗室工作人員的難題。這些問題給長期在實驗室中工作的人員,甚至工作在實驗室周圍的管理和后勤人員,造成了身體和心理上的嚴(yán)重傷害。
一個科學(xué)、合理的通風(fēng)系統(tǒng)要求通風(fēng)效果好、噪音低、操作簡便、節(jié)約能源,甚至要求室內(nèi)壓差和溫濕度都能保持人體的舒適性。

二、設(shè)計原則
(1)根據(jù)大樓的結(jié)構(gòu)特點,就近開設(shè)風(fēng)井,劃分排風(fēng)和補風(fēng)系統(tǒng),管道系統(tǒng)做到“短、平、順、直”,減小系統(tǒng)阻力、降低系統(tǒng)噪聲;
(2)排風(fēng)和補風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到風(fēng)量平衡,保持室內(nèi)-5Pa~—-10Pa的負(fù)壓,防止有害氣體的散溢、保證實驗人員的身心健康:
(3)夏天補冷風(fēng)、冬天補暖風(fēng),保證室內(nèi)溫濕度的舒適性;
(4)采用智能變頻控制系統(tǒng),達(dá)到操作方便、節(jié)能降噪的目的;
(5)綜合考慮各項因素,采用投資少、運行穩(wěn)定、運行費用低、運行效果好的成熟工藝;
(6)所選擇的工藝必須滿足現(xiàn)場條件,平面布置簡潔、緊湊、少占地,并方便生產(chǎn)操作和維護(hù)維修;
(7)非標(biāo)設(shè)備應(yīng)符合國家或行業(yè)相關(guān)規(guī)范,并保證性能穩(wěn)定、外表美觀;
(8)在設(shè)計中充分考慮噪聲、臭味等,防止二次污染的產(chǎn)生,不給周圍環(huán)境造成新的污染;
(9)處理設(shè)施具備沖擊負(fù)荷能力,確保廢氣達(dá)標(biāo)排放。
三、設(shè)計參數(shù)
(1)支管路內(nèi)風(fēng)速6~8m/s,干管路內(nèi)風(fēng)速8~14m/s;
(2)通風(fēng)設(shè)備設(shè)計風(fēng)量:通風(fēng)柜面風(fēng)速:0.3~0.8m/s,單臺1200x800x2350通風(fēng)柜設(shè)計風(fēng)量1500m3/h,單臺1500x800x2350通風(fēng)柜設(shè)計風(fēng)量1800m3/h,單臺1800x800x2350通風(fēng)柜設(shè)計風(fēng)量2200m3/h,萬向抽氣罩面風(fēng)速:≥0.35m/s,萬向抽氣罩排風(fēng)量150~350m3/h,原子吸收罩面風(fēng)速:≥0.35m/s,排風(fēng)量350~600m3/h。
(3)換氣次數(shù):一般化學(xué)實驗室的換氣次數(shù):8~12次/小時
(4)通風(fēng)系統(tǒng)使用終端噪聲≤62db。
(5)風(fēng)機采用耐腐蝕玻璃鋼離心風(fēng)機,系統(tǒng)采用變頻控制,以達(dá)到節(jié)能和降噪的目的。
四、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計方法
綜上所述,實驗室通風(fēng)系統(tǒng)對設(shè)備(特別是通風(fēng)柜)是有一定標(biāo)準(zhǔn)和要求的。拋開設(shè)備因素,單純從系統(tǒng)設(shè)計上考慮,實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要考慮以下幾個主要因素:
①保證實驗室的安全性,保證一定數(shù)量的換氣次數(shù);
②解決實驗室通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)壓的設(shè)計和系統(tǒng)控制;
③在滿足換氣次數(shù)和全新風(fēng)條件下,控制能耗;
④系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
實驗室通風(fēng)設(shè)計采用以下步驟和方案:
①實驗室根據(jù)工藝要求和功能布置選擇一定數(shù)量的通風(fēng)柜,有的還兼有部分局部排風(fēng)罩。通常校核下來換氣次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10次,一般在20~30次以上,滿足換氣次數(shù)要求。但是此換氣次數(shù)是按照通風(fēng)柜最大開啟面積計算的通風(fēng)量,資料和經(jīng)驗表明100臺通風(fēng)柜99%的時間只有18個或更少的人在使用。故還應(yīng)校核通風(fēng)柜最小開啟面積時的通風(fēng)量和換氣次數(shù),若小于換氣次數(shù)要求,則增加綜合排風(fēng)系統(tǒng)。
②實驗室通風(fēng)采用全新風(fēng)系統(tǒng),通風(fēng)柜的排氣不在室內(nèi)循環(huán)。由于實驗室要求房間相對其他輔助區(qū)城為負(fù)壓。所以實驗室的新風(fēng)量設(shè)計為排風(fēng)量的70%-80%。另外20%-30%的新風(fēng)送至實驗室輔助房間、辦公、管理用房內(nèi)走道等,再由門窗縫歐補充到房間。
③通風(fēng)柜的風(fēng)量平衡可以采用定風(fēng)量控制系統(tǒng),即排風(fēng)量恒定,送風(fēng)量和門窗縫家補充風(fēng)量恒定。此方法適用于最大排風(fēng)量滿足最小換氣次數(shù)要求的實驗室。
④對于排風(fēng)量遠(yuǎn)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(tǒng)保證風(fēng)量平衡,即根據(jù)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(yīng)用于維持最小換氣次數(shù)的要求,節(jié)約能耗。此情形藥檢所采用了變風(fēng)量控制系統(tǒng)。通風(fēng)柜風(fēng)量變化時,排風(fēng)量也會相對變小,此時要求放置在屋頂?shù)呐棚L(fēng)機隨著通風(fēng)柜柜門的位置變化而變頻,降低風(fēng)量,保證通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定。
五、排風(fēng)系統(tǒng)
通風(fēng)柜的排風(fēng)系統(tǒng)可分為集中式和分散式兩種。集中式是把一層樓面或兒層樓面的通風(fēng)柜組成一個系統(tǒng),或者整個實驗樓分成-兩個系統(tǒng)。它的特點是通風(fēng)機少,設(shè)備投資省,而且對通風(fēng)柜的數(shù)量稍有增減,以及位置的變更,都具有一定的適應(yīng)性。然而由于系統(tǒng)較大,風(fēng)量不易平衡,盡管每個通風(fēng)柜上都裝有調(diào)節(jié)閥,但使用不方便,并且也不容易達(dá)到預(yù)定的效果。如果系統(tǒng)風(fēng)管損壞需要檢修時,那么整個系統(tǒng)的通風(fēng)柜就無法使用。所以,原來采用集中式系統(tǒng)的實驗室,先后都改為用分散式系統(tǒng)。
分散式是把一個通風(fēng)柜或同房間的幾個通風(fēng)柜組成一個排風(fēng)系統(tǒng)。它的特點是可根據(jù)通風(fēng)柜的工作需要來啟閉通風(fēng)機,相互不受干擾,容易達(dá)到預(yù)定的效果,而且比集中式節(jié)省能源,因為集中式系統(tǒng),只要一個通風(fēng)柜在使用,就得開動大通風(fēng)機。分散式由于系統(tǒng)小,排風(fēng)量也小,阻力也小,所以通風(fēng)機的風(fēng)量、風(fēng)壓都不大,噪音與振動相應(yīng)也較小。分散式還有一個特點,是對排出不同性質(zhì)的有害氣體易于處理。缺點是通風(fēng)機的數(shù)量多、系統(tǒng)多,如果通風(fēng)機集中于通風(fēng)機房內(nèi),那么投資就會增大,如果通風(fēng)機分散布置,而且就地安裝,雖然通風(fēng)機的投資增加,但風(fēng)管的投資可節(jié)省,最后總投資不一定增大。建議使用分散式。
在劃分系統(tǒng)時,同一個房間內(nèi)如有兩個以上的通風(fēng)柜,應(yīng)劃為一個系統(tǒng),避免個通風(fēng)柜在使用,其他的通風(fēng)柜產(chǎn)生倒流,使室內(nèi)受到污染。同樣,一個房間內(nèi)除了一個排風(fēng)系統(tǒng)外,不宜再裝置其他排風(fēng)設(shè)備。排風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)機,一般都裝在屋頂上,或頂層的通風(fēng)機房內(nèi),這樣可不占用使用面積,而且使室內(nèi)的排風(fēng)管道處于負(fù)壓狀態(tài),以免有害物質(zhì)由于管道的腐蝕或損壞,以及由于管道不嚴(yán)密而滲入室內(nèi),此外,通風(fēng)機安裝在屋頂上或頂層的通風(fēng)機房內(nèi),檢修方便,易于消聲或減振。
排風(fēng)系統(tǒng)有害物質(zhì)排放高度應(yīng)按現(xiàn)行的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《工業(yè)三廢排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。在一般情況下,如果附近50米以內(nèi)沒有較高建筑物時,排放高度應(yīng)超過建筑物最高處兩米以上。
六、通風(fēng)系統(tǒng)控制
1、定風(fēng)量系統(tǒng)控制
(1)系統(tǒng)采用靜壓傳感自動變頻控制(或PLC編程控制),靜壓傳感自動變頻控制可以根據(jù)開啟通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量變化,將其感應(yīng)到的靜壓轉(zhuǎn)變成0~10V的電信號輸人變頻器從而自動調(diào)節(jié)風(fēng)機頻率,使風(fēng)機的抽風(fēng)量與實際所需排風(fēng)量相匹配,從而確保排風(fēng)效果,達(dá)到節(jié)能降噪的效果;
(2)每臺通風(fēng)柜安裝一個電子風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,其控制開關(guān)和變頻控制系統(tǒng)及風(fēng)機聯(lián)動,可實現(xiàn)單臺或多臺通風(fēng)設(shè)備等不同工況下的控制。風(fēng)量調(diào)節(jié)閥采用數(shù)顯可調(diào)角度的電子風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,并且有記憶功能(即可以記住此次調(diào)節(jié)的角度,下次打開時仍然調(diào)到設(shè)計的角度)。
(3)系統(tǒng)風(fēng)閥和風(fēng)機整體聯(lián)動,實現(xiàn)氣流的有序流動,平衡系統(tǒng)風(fēng)量,防止氣流反串、倒流。
2、變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)控制
(1)系統(tǒng)采用靜壓傳感自動變頻控制,靜壓傳感自動變頻控制可以根據(jù)開啟通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量變化,將其感應(yīng)到的靜壓轉(zhuǎn)變成0~10V的電信號輸人變頻器從而自動調(diào)節(jié)風(fēng)機頻率,使風(fēng)機的抽風(fēng)量與實際所需排風(fēng)量相匹配,從而確保排風(fēng)效果,達(dá)到節(jié)能降噪的效果;
(2)每臺通風(fēng)柜安裝一個文丘里變風(fēng)量風(fēng)閥,其控制開關(guān)和變頻控制系統(tǒng)及風(fēng)機聯(lián)動,可實現(xiàn)單臺或多臺通風(fēng)設(shè)備等不同工況下的控制。變風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門采用數(shù)顯可調(diào)角度的文丘里風(fēng)閥,并且有記憶功能(即可以記住此次調(diào)節(jié)的角度,下次打開時仍然調(diào)到設(shè)計的角度)。
(3)系統(tǒng)風(fēng)閥和風(fēng)機整體聯(lián)動,實現(xiàn)氣流的有序流動,平衡系統(tǒng)風(fēng)量,防止氣流反串、倒流。