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实验室通风系统设计关键环节

实验室通风设计思路是首先根据工艺要求和功能布置选择一定数量和类型的通风柜,有的还兼有部分局部排风罩。其次计算校核房间换气次数,当换气次数小于等于10次或排风系统最大、最小换气次数接近时,建议使用定风量系统,降低初投资;当换气次数远远大于10次/h,可结合初投资运行费经济比较,使用变风量系统。再次,为了保证控制系统的稳定可靠,建议定风量、变风量阀选用压力变化无关型,变风量通风柜风量的测定和控制,以柜门位移或风速直接测定为信号,控制范围精确调节比为10:1,系统响应时间<2s,房间压力控制采用直接压力控制。通风系统设计应满足下列原则:

 

(1)首先应确保实验室的安全,包括满足最低换气次数和实验室的负压要求;实验室安装独立的送排风系统,以控制实验室气流方向和压力梯度。应确保在使用实验室时气流由清洁区流向污染区,保证实验室的安全性,同事做到实验室有害气体经处理后排放。

(2)系统运行要稳定可靠。

(3)在满足换气次数和全新风条件下,维持一个安全舒适的室内环境的同时应尽可能减少能耗。

 

实验室通风系统存在许多特殊性,在设计过程中需重点把握以下关键环节。

 

一、危险性评估

 

实验室空调通风系统设计之前,必须对该实验室的危险性进行综合评估,将有害物质的性质、危险等级、浓度和用量、实验室操作方式等作为评估条件,由此决定对人员的保护方式。当实验过程中存在潜在的危险较低时,采用定向气流对人员的保护,如实验室通风柜、生物安全柜等。当实验过程中存在的潜在危险较明显时,则采用限制性更强的保护措施,例如全封闭的带操作手套的密封箱等。

 

二、空调系统的负荷计算

 

由于实验室空调系统很少在最大空调设计负荷条件下运行,但又必须能对实验室内所发生的各种情况作出迅速反应,因此在设计中要认真考虑由于内部负荷(工艺操作、设备、人员、照明等负荷)、外部条件(季节负荷变化及日夜负荷变化)、排风需求所引起的系统负荷变化。实验室空调系统负荷通常来自以下三个部分。

 

1、实验室内部的负荷

 

即实验人员及实验过程所散发的显热和潜热、实验设备及照明所散发的热量。因此要仔细了解实验工艺流程,获得实际运行中的设备和工艺的发热量,以及详细了解实验设备的实际使用情况,确定设备的同时使用系数,这样才能对室内热湿负荷做出较准确估算。

 

2、实验室围护结构的负荷

 

由于实验室对室内温度、相对湿度以及相对静压等均有一定的要求,因此对围护结构的热工性能、保温性能、隔气性能等有相应的要求。为了保持室内负压状态,对围护结构的气密性能也有要求。

 

3、新风负荷

 

由于实验室排风设施多并且还有采用直流式全新风方式的空调系统,新风负荷在整个系统的负荷重占据了很大的份额。国外实验室空调系统大部分采用直流式全新风系统,根据国内的实际情况从节能角度考虑,除了化学实验室、使用放射性材料的实验室和其他不能使用循环空气的实验室外,一般只要满足实验室排风设备的排风量和室内卫生条件,空调系统可采用循环空气,以节省工程初期投资和运行费用。

 

三、送排风系统设计

 

要保证实验室人员的安全,除了通风柜位置和数量等问题外,核心问题是保证通风柜的面风速恒定在安全范围内,一般规定是0.5m/s±0.1m/s,这就需要通过在通风柜的调节阀处的传感器变风量控制系统,以确保通风柜排风量达到给定的面风速。

 

1、通风柜的配置

(1)配置文丘里阀门或电动蝶阀控制通风柜排风量。文丘里阀门将机械的、压力无关的调节器与高速定位的气流控制器结合在一起满足气流控制的独特要求。这些阀门可用于定风量控制或变风量控制中,用来减小额定噪声的同时,最大限度地发挥气流的性能。

(2)配置门高传感器或面风速传感器。

(3)配置红外等区域传感器。

(4)控制器的确定,选用响应快速的产品,防止污染物的逸出。

 

2、通风柜排风量的计算

  实验室空调通风系统的送、排风量的确定取决于以下三个因素:

(1)所有排风设备的排风总量;

(2)保证室内温度及湿度要求所需的排风量;

(3)为保证室内卫生条件的最小通风量。

 

3、空调系统送风

空调系统的送风量除应满足实验室的热舒适性外,同时还要考虑对排风的补充风量,当排风量过度大于送风量时会破坏室内的热舒适性,特别在冬季,会使室内的工作人员感到冷风吹风感,同时还会造成室内负压过大,对于湿度较大的实验室,新风的补充更需要考虑由于空气中湿度过大而产生的的冷凝现象,因此实验室新风须由空调系统进行预处理。

 

4、实验室对送排风系统要求

实验室送风和排风应根据实验室工艺和室内安全、卫生和环保规范要求来确定空气过滤或特殊处理的方式。常规化学实验室送风通常使用过滤效率为85%的空气过滤器;排风处理可采用稀释、过滤、洗涤、吸附等处理措施。化学实验室的排风口和新风口应有效隔离:排风口高度最小不低于屋面3m;排风口最小风速不小于当地室外风速的1。5倍。

 

实验室送风气流组织:送风口一般布置于远离通风柜的一侧,在通风柜附近的扰动气流速度应尽可能低,以免造成气流将通风柜内气体。

 

四、通风系统静音设计

 

实验室噪声要求:为了给实验人员提供较为安静的实验、研究环境,应该控制房间的噪声<65db,因此用来提供室内排风的排风机应尽量放置于室外,如果因条件限制而无法放置于室外时,应对于防止于室内吊顶中的排风机做好相应的降噪措施。同时对排风管道的材料选择、布置及控制阀门进行优化,减少由于风压而产生的室内噪声。

 

结束语

面对甲方,他们通常会提出这样的要求:最大的实验室安全保障、初投资减少、运行费用减少以及高度的可靠性。通风系统的可靠性自然不必说,然而前三者本身就存在矛盾:实验室安全需要大量的排风来实现,排风的高能耗以及为维持实验室温湿度、压差要求的全新风空调系统使得实验室的初投资与运行费用大大增加。另外,大量排风所带来的高频率换气次数使得实验室的存在较强的吹风感。

 

一直很看好补风型通风柜,或许补风型通风柜就是解决高运营费用的“终极武器”,但大多数补风型通风柜在设计上一直存在缺陷:通风柜的结构及补风方式不合理、对通风柜面风速以及柜内气流组织的影响较大。深圳市中邦实验室系统工程有限公司研制的补风型似乎解决了这些问题,已经非正式约访了他们的阮总,之后带大家一探究竟。有想要了解的内容赶紧留言吧。

 

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