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實驗室通風空調系統

 

實驗室是用于完成各種實驗工作的特殊場所,其通風系統設計的好壞,直接關系到實驗人員的身體健康、實驗數據的准確性、實驗室的初投資及運行費用。實驗室活動中産生化學和生物汙染源,通風對于每個實驗室來說是必要的。不適當的通風可能不僅汙染實驗室,還會汙染整個工作環境。 
  通風系統設計的目的,是要控制排風櫃內的有毒有害氣體不外逸,滿足房間換氣次數要求,維持房間正確的壓力,爲實驗人員提供一個安全、舒適的工作環境。不同的實驗室對溫度、濕度、壓力、空氣質量等有不同的要求,這就需要良好、合理的通風系統來完成。同時,實驗室通風系統的設計,在滿足實驗室使用功能的前提下,還必須符合環保、消防、節能等領域相關規範。 
  1實驗室通風空調系統设计 
  1.1實驗室通風空調系統设计的主要目标 
  1.1.1保證實驗人員和工作環境的安全:通過通風空調設計,捕捉和控制實驗過程産生的有毒、腐蝕性、易燃易爆、顆粒等産物,爲工作人員創造健康的工作環境和有利的工作條件。 
  1.1.2控制實驗室內空氣壓力,保證空氣質量:實驗室通風空調設計的基本原則是使建築物內的汙染區(實驗區、有害物存放區等)相對于清潔區(辦公、走廊等)保持負壓,即送風量小于排風量,以保證非實驗區空氣的相對潔淨及人員工作區域的舒適狀態。 
  1.1.3提供適當的換氣次數:實驗室內不僅要排出有害物,還要使房間內的空氣保證一定的新鮮度,必須要有足夠的新風量去補償排風量,保證房間內的換氣次數。 
  1.1.4滿足相關環保標准,保證實驗室廢氣排放不影響室、內外環境品質。 
  1.2實驗室建築平面設計 
  實驗建築平面設計除了遵循一般建築物平面設計原則外,根據通風系統布置特點,還需要遵循下列原則,以利于環境衛生,防止不同性質的實驗室相互幹擾,有利于不同的分析檢測順利進行,並節約投資。 
  (1)同類實驗室組合在一起。 
  (2)工程管網較多的實驗室組合在一起。 
  (3)有隔振要求的實驗室組合在一起,一般宜設于底層。 
  (4)有潔淨要求的實驗室組合在一起。 
  (5)有防輻射要求的實驗室組合在一起。 
  (6)有毒性物質産生的實驗室組合在一起。 
  1.3實驗室通風空調設計參數的確定 
  根據不同類型實驗室的要求,空調和通風系統的設計參數確定需主要考慮以下方面: 
  (1)室內溫度濕度要求及空氣質量如潔淨度、壓差值等要求; 
  (2)設備和工藝熱負荷,包括顯熱和潛熱,以及使用特點、備用要求、同時使用系數等; 
  排風設備類型、數量及使用中調整的可能性; 
  (3)進風和補風要求; 
  (4)排風設備類型及通風櫃的尺寸和數量的調整可能。 
  2實驗室通風系統構成 
  2.1實驗室通風系統示意圖 
  如上圖所示,實驗室通風系統的基本組成爲: 
  (1)排風系統設備:主要包括通風櫃、萬向排煙罩、原子吸收罩、吹吸式排風罩、排風機和廢氣處理裝置等。 
  (2)補風系統設備:主要包括補風機(必要時設置空氣處理裝置)、進風百葉、送風口等。 
  (3)通風管路系統:主要有風管、風閥、消聲器等。 
  2.2實驗室常用排風設備 
  實驗室排風設備主要有通風櫃、藥品櫃、萬向罩、原子吸收罩等。 
  通風櫃按照排風方式分類:分爲上部排風式、下部排風式、上下同時排風式。爲保證工作區風速均勻,對于冷過程的通風櫃應采用下部排風式,對于熱過程的通風櫃采用上部排風式,對于發熱量不穩定的過程,可在上下均設排風口隨櫃內發熱量的變化調節上下排風量的比例,從而得到均勻的風速。 
  通風櫃常用的進風方式爲通過室內進風在櫃內循環後排出室外,稱爲全排風式,當通風櫃設置于對溫濕度有控制要求的房間時,爲節省采暖、空調能耗,避免室內溫度波動;采用從室外取補給風在櫃內循環後排出室外的方式,稱爲補風式通風櫃。 
  普通的定風量系統需要通過人工調整固定葉片的風閥來改變通風櫃的排風量,以達到需要的面風速。在精度要求高的場合,可使用變風量控制式的通風櫃,通過調節閥門的傳感器改變風量達到給定的面風速。 
  3實驗室通風系統設計要點 
  3.1進風和排風系統設計原則 
  (1)當化驗室的排風量較大時,應設置室外新風補風系統,並計入新風負荷。 
  (2)同一個實驗室內的所有排風裝置宜合用一個排風系統。工作時間連續使用排風系統的實驗室應設置補風系統,補風量宜爲排風量的70%,並應根據工藝要求對送風進行空氣淨化處理。對于采暖地區,冬季應對送風進行加熱。送風氣流不應破壞實驗室排風裝置的正常工作。 
  (3)化學類實驗室內排出的氣體均需直接排出室外,而不能循環利用。因此,除非化學實驗室也有潔淨要求否則均需保持其相對于相鄰區域爲負壓。産生有毒、腐蝕性或高溫氣體的實驗室,必須將其排風進行處理並達到安全排放標准。 
  (4)實驗室內的實驗操作應在帶有排風的通風櫃(或排風櫃)內進行。排風櫃的排風量應確保工作窗口的面風速大于或等于0.5m/s。 
  (5)凡排風櫃排出的有害氣體與別的排風櫃排放的氣體混合後,可能引起燃燒、爆炸或者毒性加劇的,不得合並于一個系統。 
  (6)除通風櫃的局部排風外,實驗室內還應有全室排風。實驗室內的總排風量折合房間換氣次數每小時應大于或等于6次。
         (7)用于补给实验室内排风的新风补给系统应是不含回风的直流式系统。 
  (8)除潔淨型實驗室外,一般實驗室的新風補風量應略小于房間的總排風量,以使室內相對于走道或辦公室之間保持微負壓。 
  (9)對溫濕度有控制要求的實驗室,爲節省采暖、空調能耗,避免室內溫度波動,可采用補風式通風櫃。排風量的70%左右采用室外空氣由上部風口供給,其30%左右則由新風系統補充。 
  3.2實驗室排風量確定 
  實驗室需要排風設計的設備主要有通風櫃、藥品櫃、萬向罩、原子吸收罩等。以通風櫃爲例,其排風量按下式計算: 
  分別計算房間內的排風設備各自的排風量,其總和爲該房間排風量。不同樓層、不同房間、排風可以混合的設備可以合並爲一個排風系統,屋面排風機風量爲其所帶排風設備風量的總和,不附加安全系數。 
  3.3實驗室送風量確定 
  實驗室補風系統的風量根據室內風量平衡進行計算,一般按保持室內-5Pa~-10Pa的負壓,防止有害氣體的散溢,保證實驗人員的身心健康。 
  (1)當采用送風型通風櫃時,通風櫃排風量的70%由通風櫃自行補充,房間新風量爲通風櫃排風量的21%(另9%爲無組織滲風);采用其他排風設備時,房間新風量爲排風量的70%(另30%爲由走廊送風補入)。 
  (2)新風機組送風量爲房間新風量與走廊新風量之和。 
  (3)排風櫃如果采用送風型,將大大減少新風量,降低新風冷、熱能耗。 
  (4)實驗設備不工作時,實驗室應有2~3h-1的通風換氣量。 
  3.4排風、送風管道設計 
  圓形風管通風效率高但直徑不宜太大。由于北方冬季室內外溫差較大,室外管道可選用玻璃鋼産品,對于一般的實驗室,若室內排放的氣體沒有腐蝕性,風管可以采用鍍鋅鐵皮。 
  若實驗室排放的廢氣有一定的腐蝕性,風管應采用耐腐蝕材料的PVC、玻璃鋼風管;如果通風系統廢氣含強酸(如鹽酸、硝酸等),通風管道應該選用PP材質。對于沒有或只有輕微腐蝕或客戶要求的話,也可選用不鏽鋼風管。 
  補風系統管材選用鍍鋅管,在特殊情況下,也可考慮軟管連接(如鋁箔管、塑料軟管等)。新風管道及新風口設計參考一般空調系統設計相關規範,通風設備和管道系統的設計須根據實驗室的使用要求采取必要的消聲減振措施。 
  4結語 
  實驗室多種多樣,其通風系統的設計也應該靈活多樣,在一個實驗樓內可能存在多種通風方式並存,通風系統設計的原則是在保證人員健康安全的前提下,應盡量減少通風量,這即可減少投資,又可節省運行費用。隨著實驗室建設標准的不斷提高,變風量通風系統應用越來越廣,對通風設計也提出了更高的要求,因此在進行實驗室通風設計時,要多傾聽使用人員及其他相關方面人士的意見,設計要有針對性,做到有的放矢。 

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