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東莞實驗室通排風(fēng)系統(tǒng)工程
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東莞市銘科實驗室設(shè)備有限公司
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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，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�；瘜W(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)備和工藝熱負荷，包括顯熱和潛熱；
4）內(nèi)部負荷的預(yù)期增加；
5）最小換氣次數(shù)；
6）進風(fēng)和補風(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)被認為是合適的。但是當實驗室內(nèi)有可能產(chǎn)生高熱負荷的分析設(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，此外負荷計算的空調(diào)風(fēng)量，還有最小換氣次數(shù)10次進行比較，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)補風(fēng)系統(tǒng)，并計入新風(fēng)負荷。
《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)進行空氣凈化處理。對于采暖地區(qū)，冬季應(yīng)對送風(fēng)進行加熱。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。其他如工作人員進行計算機分析的通用實驗間和進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)計成負壓，則相鄰區(qū)域的空氣去進入，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，同時減少用戶在運行、能源消耗及維護等方面的費用。
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)施保護工作人員，用哪個系統(tǒng)，只要對當前實驗室是合適的。
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行費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、可靠運行方面進行設(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)標準。
二、通風(fēng)管設(shè)計要點：
◊ 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，只限于同層同一房間的可采用互相并連。
◊ 通風(fēng)機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：標準式、矮臺式、落地式 通風(fēng)柜的表面風(fēng)速是否達到國際標準規(guī)定的安全風(fēng)速要求：0.5m/s(國際標準規(guī)定：只有表面風(fēng)速達到了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，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，由中央控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速達到調(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L(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，降低運營費用。
七、通風(fēng)柜表面風(fēng)速標準的比較
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，保護實驗人員的健康。為達到這一目的，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)標準、BS7258（英國）、ANSI110-1995（美國）。
2、客戶在選擇通風(fēng)柜時，往往會認為通風(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，室外補風(fēng)量增大，則其補風(fēng)設(shè)備和補風(fēng)管道尺寸也將要增大。當室內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量較少，且排風(fēng)量較小時，室內(nèi)補風(fēng)可由空調(diào)送風(fēng)來負擔(dān)；
◊ 通風(fēng)柜排出的有害氣體，在排出室外前必須進行處理，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)備的負荷將增大，所以設(shè)備型號也將增大。當室內(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、補風(fēng)設(shè)備和空調(diào)設(shè)備型號增大，則其在運行過程中所產(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用，加大了工程施工難度，延緩工程施工進度。
◊ 降低建筑層高
增大通風(fēng)柜排風(fēng)量，為達到理想的排風(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。
◊ 運行費用增多
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)總的運行費用將大大增加。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)速標準下，由通風(fēng)柜排風(fēng)造成的空調(diào)設(shè)備全年的額外運行費用。
