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東莞實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)系統(tǒng)工程
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東莞市銘科實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司
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實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)工程介紹
一、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)是行業(yè)中常用的專項(xiàng)設(shè)計(jì)，包括了化學(xué)、生物、動(dòng)物、物理實(shí)驗(yàn)室等各個(gè)類別。空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(gè)整體而不是獨(dú)立系統(tǒng)。對(duì)實(shí)驗(yàn)室的功能了解是通風(fēng)系統(tǒng)選擇和設(shè)計(jì)的決定因數(shù)，提供一個(gè)安全的環(huán)境給工作人員是首要目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要徹底研究所有的因數(shù)，找到最合適的設(shè)計(jì)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)室由濕法化學(xué)間，加熱間，恒溫恒濕間，通用試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計(jì)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(fù)荷，包括顯熱和潛熱；
4）內(nèi)部負(fù)荷的預(yù)期增加；
5）最小換氣次數(shù)；
6）進(jìn)風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)；
7）排風(fēng)設(shè)備類型；
8）控制和報(bào)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(jì)規(guī)范》規(guī)定化驗(yàn)室房間的最小換氣量一般在6 次/h~8 次/h。 銘科 規(guī)定驗(yàn)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(fù)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(shí)驗(yàn)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(shí)房間換氣次數(shù)被認(rèn)為是合適的。但是當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有可能產(chǎn)生高熱負(fù)荷的分析設(shè)備，或房間內(nèi)有較大量的局部排風(fēng)時(shí)，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(jì)算方法則參照《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)輕、中度危害或有危險(xiǎn)的有害物質(zhì)，在室內(nèi)頂棚有補(bǔ)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(duì)于通風(fēng)柜的使用率，當(dāng)通風(fēng)柜的數(shù)量大于2個(gè)時(shí)，則應(yīng)該取60%~70%同時(shí)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(jì)算所需的排風(fēng)量。通過以上可以計(jì)算出總的安全通風(fēng)量，此外負(fù)荷計(jì)算的空調(diào)風(fēng)量，還有最小換氣次數(shù)10次進(jìn)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(jì)規(guī)范》規(guī)定化驗(yàn)室的排風(fēng)量較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置室外新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，并計(jì)入新風(fēng)負(fù)荷。
《科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定每個(gè)排風(fēng)裝置宜設(shè)獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)。同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的所有排風(fēng)裝置宜合用一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。工作時(shí)間連續(xù)使用排風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(duì)送風(fēng)進(jìn)行空氣凈化處理。對(duì)于采暖地區(qū)，冬季應(yīng)對(duì)送風(fēng)進(jìn)行加熱。送風(fēng)氣流不應(yīng)破壞實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)裝置的正常工作。
銘科 規(guī)定所有從化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室也有潔凈要求，否則均需保持其相對(duì)于相鄰區(qū)域?yàn)樨?fù)壓。而是否選擇100％全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)做為實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)評(píng)估的一個(gè)重要部分。
實(shí)驗(yàn)室各個(gè)單元間設(shè)置了獨(dú)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(jìn)行計(jì)算機(jī)分析的通用實(shí)驗(yàn)間和進(jìn)行材料測(cè)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?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(duì)通風(fēng)柜的環(huán)境，而對(duì)于一般實(shí)驗(yàn)室循環(huán)空氣處理能達(dá)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(jì)規(guī)范》規(guī)定化驗(yàn)室應(yīng)保持相對(duì)負(fù)壓。
銘科規(guī)定所有從化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室也有潔凈要求否則均需保持其相對(duì)于相鄰區(qū)域?yàn)樨?fù)壓。
這個(gè)規(guī)定其實(shí)要根據(jù)具體的實(shí)施對(duì)象。本項(xiàng)目中恒溫恒濕間需要嚴(yán)格的溫度、濕度控制范圍，應(yīng)該設(shè)計(jì)成正壓。因?yàn)槿绻O(shè)計(jì)成負(fù)壓，則相鄰區(qū)域的空氣去進(jìn)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(jìn)入，也可能造成安全問題。而對(duì)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(jì)成負(fù)壓是必須的。實(shí)驗(yàn)室建筑的辦公區(qū)域，應(yīng)相對(duì)于走廊和實(shí)驗(yàn)室始終維持正壓。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣流應(yīng)從低危險(xiǎn)區(qū)域流向高危險(xiǎn)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(xiàng)綜合起來，可以滿足整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)降低能耗。實(shí)驗(yàn)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(shí)，能源往往會(huì)被大量的消耗，因而實(shí)驗(yàn)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(shí)減少用戶在運(yùn)行、能源消耗及維護(hù)等方面的費(fèi)用。
銘科規(guī)定實(shí)驗(yàn)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(hù)工作人員，用哪個(gè)系統(tǒng)，只要對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室是合適的。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)者、使用者和設(shè)施管理者對(duì)其所要求的功能初次投資和運(yùn)行費(fèi)用等問題的綜合考慮。定風(fēng)量（CAV）系統(tǒng)被設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)。
實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)計(jì)首要解決的問題是安全性問題，還要考慮到為實(shí)驗(yàn)人員創(chuàng)造一個(gè)舒適的工作環(huán)境，解決溫度、氣流、噪音的問題，同時(shí)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(jiǎn)而言之就是要從安全、舒適、節(jié)能、可靠運(yùn)行方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過對(duì)此類型化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)。
二、通風(fēng)管設(shè)計(jì)要點(diǎn)：
◊ 一臺(tái)通風(fēng)柜與一臺(tái)通風(fēng)機(jī)，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(jī)盡可能安裝在管道的末端（屋頂上等處）。
◊ 管道長(zhǎng)度越短越好。
◊ 一臺(tái)通風(fēng)機(jī)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(bǔ)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(tái)單獨(dú)的設(shè)備，外部環(huán)境的變化會(huì)影響通風(fēng)柜的性能。同時(shí)，通風(fēng)柜以及其控制系統(tǒng)也會(huì)影響他周圍的，當(dāng)您在選擇通風(fēng)柜時(shí),
1、必須考慮到整個(gè)系統(tǒng)的因素，
例如：實(shí)驗(yàn)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(shí)，通�？梢园凑找韵乱蛩貋砗饬浚�
1）上柜部分： 有三種樣式：標(biāo)準(zhǔn)式、矮臺(tái)式、落地式 通風(fēng)柜的表面風(fēng)速是否達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的安全風(fēng)速要求：0.5m/s(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：只有表面風(fēng)速達(dá)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(duì)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(jì)是否符合人體力學(xué)，使操作者拉動(dòng)自如
2）臺(tái)面部分：臺(tái)面是否采用了安全的碟狀設(shè)計(jì)，從而方便用戶清潔臺(tái)面和防止毒性液體的外漏 臺(tái)面的材質(zhì)是否符合您實(shí)驗(yàn)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(jì)是否合理
3）低柜部分： 材質(zhì)是否堅(jiān)固耐用，是否為防火材料，是否可以抵抗實(shí)驗(yàn)室的酸堿環(huán)境對(duì)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(jì)，以便您放置揮發(fā)性的藥品 當(dāng)您基本選擇好了通風(fēng)柜的型號(hào)、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?dú)�、氧氣或是空氣等�?nbsp;電氣系統(tǒng)的選擇則要考慮：型號(hào)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(gè)實(shí)驗(yàn)室中，尤其是化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)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(jì)。
四、一對(duì)一定風(fēng)量控制
主要特點(diǎn)：
1）操作簡(jiǎn)單；
2）維修方便，故障系數(shù)低。
技術(shù)說明：
一對(duì)一定風(fēng)量控制系統(tǒng)是指每臺(tái)通風(fēng)柜配制一臺(tái)抽風(fēng)機(jī)，各臺(tái)通風(fēng)柜之間沒有聯(lián)系，開關(guān)其中一臺(tái)時(shí)不會(huì)影響到其他的通風(fēng)柜。適用于實(shí)驗(yàn)室中通風(fēng)柜數(shù)量較少的實(shí)驗(yàn)室。
五、變頻器控制系統(tǒng)
主要特點(diǎn)：
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(tái)通風(fēng)柜共用一臺(tái)風(fēng)機(jī)，由中央控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)總抽風(fēng)量的目的，適用于實(shí)驗(yàn)室中通風(fēng)柜數(shù)量不多于8臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室。
六、變風(fēng)量控制系統(tǒng)
主要特點(diǎn)：
1）可以根據(jù)通風(fēng)柜拉門的高度自動(dòng)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(tái)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(dāng)風(fēng)柜拉門改變高度時(shí)，中央處理系統(tǒng)接受到來自感應(yīng)裝置的信號(hào)，則控制執(zhí)行裝置完成動(dòng)作達(dá)到改變抽風(fēng)量的目的。適用于大型研發(fā)中心或?qū)嶒?yàn)室通風(fēng)柜數(shù)量較多的實(shí)驗(yàn)室，可以在后期使用過程中，有效節(jié)省能源，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
七、通風(fēng)柜表面風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)的比較
1、通風(fēng)柜的最大功能就是排出實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的有害氣體，保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員的健康。為達(dá)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容和有害物的性質(zhì)。
1）實(shí)驗(yàn)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(guó)對(duì)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(guó)）、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)、BS7258（英國(guó)）、ANSI110-1995（美國(guó)）。
2、客戶在選擇通風(fēng)柜時(shí)，往往會(huì)認(rèn)為通風(fēng)柜表面風(fēng)速越大效果越好。其實(shí)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(huì)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(bǔ)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(jī)型號(hào)和排風(fēng)管道尺寸必增大，從而增大了排風(fēng)設(shè)備造價(jià)；
◊ 排風(fēng)量增大，為維持室內(nèi)正常工作壓力，室外補(bǔ)風(fēng)量增大，則其補(bǔ)風(fēng)設(shè)備和補(bǔ)風(fēng)管道尺寸也將要增大。當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量較少，且排風(fēng)量較小時(shí)，室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)可由空調(diào)送風(fēng)來負(fù)擔(dān)；
◊ 通風(fēng)柜排出的有害氣體，在排出室外前必須進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(fù)荷將增大，所以設(shè)備型號(hào)也將增大。當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量較多時(shí)，這部分投資增大更明顯；
◊ 由于排風(fēng)設(shè)備、補(bǔ)風(fēng)設(shè)備和空調(diào)設(shè)備型號(hào)增大，則其在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)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(bǔ)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(fèi)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(hào)和管道尺寸都增大，這必將增加工程安裝費(fèi)用，加大了工程施工難度，延緩工程施工進(jìn)度。
◊ 降低建筑層高
增大通風(fēng)柜排風(fēng)量，為達(dá)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(shì)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(hào)增大，則各系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)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(hào)增大所引起的附加噪聲和振動(dòng)并不能完全消除。
◊ 運(yùn)行費(fèi)用增多
設(shè)備型號(hào)增大，其相應(yīng)的輸入電功率也將增大，因此，系統(tǒng)總的運(yùn)行費(fèi)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(fù)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(biāo)準(zhǔn)下，由通風(fēng)柜排風(fēng)造成的空調(diào)設(shè)備全年的額外運(yùn)行費(fèi)用。
