重慶通風(fēng)器實驗室通風(fēng)設(shè)備設(shè)計淺談

　　實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計參考的相關(guān)規(guī)范

　　實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計參考的相關(guān)規(guī)范主要有：

　　(一)節(jié)能設(shè)計依據(jù)

　　1《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005

　　(二)專業(yè)技術(shù)設(shè)計依據(jù)

　　1《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012

　　2《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》GB50346- 2011

　　3《科學(xué)實驗建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ 91-93

　　4《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》HG/T20698-2009

　　實驗室常用通風(fēng)設(shè)備

　　通風(fēng)柜多用于實驗室中，是實驗室中最常用的一種局部排風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)柜種類繁多，由于其結(jié)構(gòu)不同，使用的條件不同，其排風(fēng)效果也不相同。通風(fēng)柜的性能好環(huán)，主要取決于通過通風(fēng)柜空氣移動的速度。

　　通風(fēng)柜按照使用情況分類：可分為整體式下部開放式、落地式、兩面式、三面玻璃式、桌上式、連體式以及根據(jù)不同實驗使用需要而設(shè)計的對放射性實驗的、對合成實驗的，對過氯酸實驗的專用通風(fēng)柜。

　　通風(fēng)柜按進風(fēng)方式分類

　　1、排風(fēng)式通風(fēng)柜

　　通過室內(nèi)進風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排出室外稱為全排風(fēng)式，這是應(yīng)用非常廣泛的一種類型。

　　2、補風(fēng)式通風(fēng)柜

　　當(dāng)通風(fēng)柜設(shè)置于采暖或?qū)�溫濕度有控制要求房間時，為節(jié)省采暖，空調(diào)能耗，采用從室外取補給風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排出室外的方式稱為補風(fēng)式通風(fēng)柜。

　　3、變風(fēng)量式通風(fēng)柜

　　普通的定風(fēng)量系統(tǒng)需要人工調(diào)整固定葉片的風(fēng)閥，調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排風(fēng)量，當(dāng)調(diào)節(jié)閥門到某一角度時達到希望的面風(fēng)速。變風(fēng)量控制是通過調(diào)節(jié)閥門的傳感器改變風(fēng)量達到給定的面風(fēng)速，當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)式成本低、變風(fēng)量成本高，適用于要求精度高的場合。

　　通風(fēng)柜按排風(fēng)方式分類：分為上部排風(fēng)式、下部排風(fēng)式和上下同時排風(fēng)式三類。為保證工作區(qū)風(fēng)速均勻，對于冷過程的通風(fēng)柜應(yīng)采用下部排風(fēng)式，對于熱過程的通風(fēng)柜采用上部排風(fēng)式，對于發(fā)熱量不穩(wěn)定的過程，可在上下均設(shè)排風(fēng)口隨柜內(nèi)發(fā)熱量的變化調(diào)節(jié)上下排風(fēng)量的比例，從而得到均勻的風(fēng)速。

　　通風(fēng)柜最主要功能是排氣功能，很多的化學(xué)實驗，操作時產(chǎn)生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質(zhì)，為了保護使用者的安全，防止實驗中的污染物質(zhì)向?qū)嶒炇覕U散，在污染源附近要使用通風(fēng)柜。

　　實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計的主要目標(biāo)

　　1. 保證實驗人員和工作環(huán)境的安全

　　通過通風(fēng)空調(diào)設(shè)計，捕捉和控制實驗過程產(chǎn)生的有毒、腐蝕性、易燃易爆、顆粒等產(chǎn)物，為工作人員創(chuàng)造健康的工作環(huán)境和有利的工作條件。

　　2. 控制實驗室內(nèi)空氣壓力

　　實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計的基本原則是使建筑物內(nèi)的污染區(qū)(實驗區(qū)、有害物存放區(qū)等)相對于清潔區(qū)(辦公、走廊等)保持負壓，即送風(fēng)量小于排風(fēng)量，以保證非實驗區(qū)空氣的相對潔凈。

　　3. 提供適當(dāng)?shù)膿Q氣次數(shù)

　　實驗室內(nèi)不僅要排出有害物，還要使房間內(nèi)的空氣保證一定的新鮮度，必須要有足夠的新風(fēng)量去補償排風(fēng)量，保證房間內(nèi)的換氣次數(shù)。

　　實驗室建筑平面設(shè)計

　　實驗建筑平面設(shè)計除了遵循一般建筑物平面設(shè)計原則外，還需要遵循下列原則。

　　A 同類實驗室組合在一起。

　　B 工程管網(wǎng)較多的實驗室組合在一起。

　　C 有隔振要求的實驗室組合在一起,一般宜設(shè)于底層。

　　D 有潔凈要求的實驗室組合在一起。

　　E 有防輻射要求的實驗室組合在一起。

　　F 有毒性物質(zhì)產(chǎn)生的實驗室組合在一起。

　　遵循上述設(shè)計原則，有利于環(huán)境衛(wèi)生，防止不同性質(zhì)的實驗室相互干擾，有利于不同的分析檢測順利進行，并節(jié)約投資。

　　布置通風(fēng)柜時，對定風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)，每個系統(tǒng)通風(fēng)柜數(shù)量不宜超過4臺，對變風(fēng)量系統(tǒng)可不受此限制，但也不宜過多。主要是為了減小風(fēng)管及豎向風(fēng)道尺寸，便于管道 布置，降低房間層高。還有利于排風(fēng)系統(tǒng) 的控制及經(jīng)濟運行。

　　實驗室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計參數(shù)

　　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。

　　實驗室排風(fēng)、通風(fēng)示意圖

　　排風(fēng)及送風(fēng)設(shè)計原則

　　1、《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。

　　2、《科學(xué)實驗建筑設(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。

　　3、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。實驗室各個單元間設(shè)置獨立的排風(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，必須將排風(fēng)處理到安全排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　4、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。

　　5、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)。在全新風(fēng)的空調(diào)環(huán)境下，能耗非常高。

　　6、實驗室內(nèi)的實驗操作應(yīng)在帶有排風(fēng)的通風(fēng)柜(或排風(fēng)柜)內(nèi)進行。

　　7、排風(fēng)柜的排風(fēng)量應(yīng)確保工作窗口的面風(fēng)速大于或等于0.5m/s。

　　8、凡排風(fēng)柜排出的有害氣體與別的排風(fēng)柜排放的氣體混合后，可能引起燃燒、爆炸或者毒 性加劇的，不應(yīng)合并于一個系統(tǒng)。

　　9、除通風(fēng)柜的局部排風(fēng)外，實驗室內(nèi)還應(yīng)有全室排風(fēng)。實驗室內(nèi)的總排風(fēng)量折合房間換氣次數(shù)每小時應(yīng)大于或等于6次。

　　10、實驗室內(nèi)的供暖和空調(diào)不得采用循環(huán)空氣(回風(fēng))。用于補給實驗室內(nèi)排風(fēng)的新風(fēng)補給送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)是不含回風(fēng)的直流式系統(tǒng)。

　　11、除非是潔凈型實驗室，一般實驗室的新風(fēng)補風(fēng)量應(yīng)略小于房間的總排風(fēng)量，以使室內(nèi)相對于走道或辦公室之間保持微負壓。

　　12、采用送風(fēng)式通風(fēng)柜，排風(fēng)量的70%左右由上部風(fēng)口供給(采用室外空氣)，其余30%左右則由新風(fēng)系統(tǒng)送入室內(nèi)。在需要供熱(冷)的房間內(nèi)，應(yīng)設(shè)置送風(fēng)式排風(fēng)柜，減少了新風(fēng)量相應(yīng)地減少了新風(fēng)冷、熱負荷，具有一定的節(jié)能效益。

　　通風(fēng)柜優(yōu)化解決方案：70%排風(fēng)從內(nèi)部補風(fēng)設(shè)計。

　　13、每個排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)柜數(shù)量不宜超過4個(減小風(fēng)道斷面積)。

　　14、排風(fēng)柜與其他排風(fēng)設(shè)備宜單獨設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)。有利于排風(fēng)機的選型及變頻風(fēng)量控制。

　　排風(fēng)量確定

　　實驗室需要排風(fēng)設(shè)計的設(shè)備主要有通風(fēng)柜、藥品柜、萬向罩、原子吸收罩等。

　　排風(fēng)量按下式計算：

　　通風(fēng)柜排風(fēng)量計算：上式的計算值乘以(1.05~1.10)的安全系數(shù)作為通風(fēng)柜的排風(fēng)量。

　　確定房間內(nèi)的排風(fēng)設(shè)備，分別計算各自的排風(fēng)量，其總和為該房間排風(fēng)量。

　　屋面排風(fēng)機風(fēng)量為其所帶排風(fēng)設(shè)備風(fēng)量的總和，不附加安全系數(shù)。依前述原則，不 同樓層、不同房間、排風(fēng)可以混合的設(shè)備可以合并為一個排風(fēng)系統(tǒng)。

　　實驗室送風(fēng)量確定

　　送風(fēng)量設(shè)計原則如下：

　　通風(fēng)柜采用送風(fēng)型，送風(fēng)量(Ls1)為排風(fēng)量(Lp1)的70%，送入室外新風(fēng)。其余30%(Ls2)由新風(fēng)機組的新風(fēng)補償。

　　Ls1 = Lp1 ×0.7 Ls2 = Lp1 ×0.3

　　其余排風(fēng)設(shè)備的送風(fēng)量(Ls3 )為排風(fēng)量(Lp2)的70%，由新風(fēng)系統(tǒng)送入。其余30% (Ls4)由走廊新風(fēng)補償。

　　Ls3 = Lp2 ×0.7 Ls4 = Lp2×0.3

　　房間新風(fēng)量：

　　Ls =Ls2×0.7+Ls3 = 0.21Lp1 +0.7Lp2

　　新風(fēng)機組送風(fēng)量：

　　Ls = Σ(Ls +Ls4)= Σ(0.21Lp1 +Lp2)

　　上式中0.7系數(shù)是為保證實驗室內(nèi)的負壓，其余由走廊無組織滲風(fēng)補償。

　　結(jié)論：

　　1、有通風(fēng)柜時，房間新風(fēng)量為通風(fēng)柜排風(fēng)量的21%(另9%為無組織滲風(fēng))加其余排風(fēng)設(shè)備排風(fēng)量的70%(另30%為由走廊送風(fēng)補入)。

　　2、無通風(fēng)柜時，房間新風(fēng)量為排風(fēng)設(shè)備排風(fēng)量的70%(另30%為由走廊送風(fēng)補入)。

　　3、新風(fēng)機組送風(fēng)量為房間新風(fēng)量與走廊新風(fēng)量之和。

　　4、作為排風(fēng)量大戶的排風(fēng)柜如果采用送風(fēng)型，將大大減少新風(fēng)量，降低新風(fēng)冷、熱能耗。

　　5、實驗設(shè)備不工作時，實驗室應(yīng)有2~3h-1的通風(fēng)換氣量。

　　排風(fēng)、送風(fēng)管道設(shè)計

　　排風(fēng)管道采用玻璃鋼圓風(fēng)管，風(fēng)速控制在7~10m/s。

　　新風(fēng)管道及新風(fēng)口設(shè)計參考空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)規(guī)范。

　　根據(jù)實驗室使用要求設(shè)計管道及通風(fēng)設(shè)備的消聲措施。

　　實驗室有害氣體的排放

　　實驗室變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計

　　風(fēng)量的控制：壓力無關(guān)型定風(fēng)量(CAV)控制及變風(fēng)量(VAV)控制

　　CAV控制通過定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥和變頻調(diào)速風(fēng)機進行調(diào)節(jié)，在設(shè)計中考慮了保持通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定以及室內(nèi)相對壓差恒定的要求。

　　VAV系統(tǒng)的特點是通過排風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)能夠在通風(fēng)柜操作門不同開啟位置上保持恒定的面風(fēng)速，還能通過送排風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)保持實驗室內(nèi)恒定的相對壓差，既滿足了實驗室的安全要求又具備節(jié)能的要求。

　　選擇CAV系統(tǒng)還是VAV系統(tǒng)要從實驗工藝的操作方式、實驗室內(nèi)危害物質(zhì)的危險程度、實驗室的安全要求、室內(nèi)溫濕度穩(wěn)定 性的要求及節(jié)能需要等方面考慮，同時還要根據(jù)投資費用及常年運行費用比較的評估來確定。

　　實驗室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計