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實驗室通排風工程介紹

一、實驗室設計是行業中常用的專項設計，包括了化學、生物、動物、物理實驗室等各個類別。空調通風系統的設計包含了空氣處理、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。對實驗室的功能了解是通風系統選擇和設計的決定因數，提供一個安全的環境給工作人員是首要目標，在實驗室的系統設計中，設計者要徹底研究所有的因數，找到最合適的設計。化學實驗室由濕法化學間，加熱間，恒溫恒濕間，通用試驗間、注塑間和辦公間組成。除恒溫恒濕間的環境，其他房間只需要溫度控制，并且都沒有潔凈要求。銘科規定實驗室空調和通風設計參數包括以下：

1）室內外溫度濕度要求；

2）空氣質量；

3）設備和工藝熱負荷，包括顯熱和潛熱；

4）內部負荷的預期增加；

5）最小換氣次數；

6）進風和補風；

7）排風設備類型；

8）控制和報警；

9）通風柜的尺寸和數量的調整可能；

10）房間壓差；

11）設備和電源的備用。

1、換氣次數的選擇

 《化工采暖通風和空調調節設計規范》規定化驗室房間的最小換氣量一般在6 次/h~8 次/h。 銘科 規定驗室內的整體換氣次數應由下列風量之決定：從局部排風設備或其他房間排風所排出的總風量；帶走房間熱負荷所需的制冷風量；最小換氣次數需求。在使用情況下，實驗室的最小換氣次數應維持6 次/h~10 次/h。

 在通常情況下>10 次/時房間換氣次數被認為是合適的。但是當實驗室內有可能產生高熱負荷的分析設備，或房間內有較大量的局部排風時，則可能需要相應增大換氣量。濕法化學室有通風柜，加熱間有大量的加熱爐。通風柜的計算方法則參照《化工采暖通風和空調調節設計規范》中對輕、中度危害或有危險的有害物質，在室內頂棚有補風的情況下，通風柜的操作口最小吸風面速度0.5m/s。對于通風柜的使用率，當通風柜的數量大于2個時，則應該取60%~70%同時使用率。加熱爐則是以維持爐內加熱溫度的熱平衡法則計算所需的排風量。通過以上可以計算出總的安全通風量，此外負荷計算的空調風量，還有最小換氣次數10次進行比較，三者取最大值。

2、送風和排風形式

 《化工采暖通風和空調調節設計規范》規定化驗室的排風量較大時，應設置室外新風補風系統，并計入新風負荷。

《科學實驗室建筑設計規范》規定每個排風裝置宜設獨立的排風系統。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送風系統，送風量宜為排風量的70%，并應根據工藝要求對送風進行空氣凈化處理。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。

銘科 規定所有從化學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凈要求，否則均需保持其相對于相鄰區域為負壓。而是否選擇100％全新風送風系統，應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置了獨立的排風系統，排風都安裝在屋頂上。濕法化學間和加熱間由于產生有毒、腐蝕、高溫的氣體，必須采用全新風處理。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％全新風送風系統并不是唯一的選擇。因為實驗室不同的工藝職能，不一定要全新風通風或全新風空氣處理。能滿足工藝只能是首要的，100%的新風是針對通風柜的環境，而對于一般實驗室循環空氣處理能達到要求的，就不必要100%全新風。何況在全新風的空調環境下，能耗非常高。

3、房間壓差

 《化工采暖通風和空調調節設計規范》規定化驗室應保持相對負壓。

銘科規定所有從化學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凈要求否則均需保持其相對于相鄰區域為負壓。

這個規定其實要根據具體的實施對象。本項目中恒溫恒濕間需要嚴格的溫度、濕度控制范圍，應該設計成正壓。因為如果設計成負壓，則相鄰區域的空氣去進入，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。而對于濕法化學間和加熱間，為防止有毒、腐蝕、高溫的氣體或揮發物散發到房間，甚至散發到其他的區域，設計成負壓是必須的。實驗室建筑的辦公區域，應相對于走廊和實驗室始終維持正壓。實驗室內氣流應從低危險區域流向高危險區域，最終通過各類通風柜或加熱設備排到室外。

4、控制系統

 控制應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。實驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學物質污染源，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，因而實驗室的通風控制系統的要求從早期定風量，雙穩態，變風量系統，到最新的適應性控制系統。所謂最為安全、舒適的環境，并要求最節能的方式是不能太過于奢望。系統響應迅速確保人身安全，以最高的精確性正確控制送排風的平衡和室內壓力，提供最大的穩定性。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。

銘科規定實驗室控制一方面調整設備的溫度和濕度控制；另一方面監控安全設施保護工作人員，用哪個系統，只要對當前實驗室是合適的。

化學實驗室的通風采用定風量還是變風量控制系統，這取決于設計者、使用者和設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。定風量（CAV）系統被設計用來為所有的通風柜和加熱爐提供總的排風流量，不管這些通風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節閥門開度，可能最大減小 40％流量。變風量系統（VAV），則是系統容量的減小超過10％或20％的參差性設計。

實驗室的通風設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造一個舒適的工作環境，解決溫度、氣流、噪音的問題，同時要保證最低的能源消耗，系統穩定，容易控制，易于操作管理。簡而言之就是要從安全、舒適、節能、可靠運行方面進行設計。通過對此類型化學實驗室涉及的換氣次數、送排風形式、房間壓差、控制系統標準。

二、通風管設計要點：

◊ 一臺通風柜與一臺通風機，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。

◊ 一臺通風機連接的通風柜越少越好。排風通道盡可能直立，而且通道越高越好。

◊ 如需改變風道風速，則應配置相應的變頻調整系統。

◊  排風通道的末端應盡量避開補風管道送氣口，防止排出的有害氣體通過排風管道再被送至通

風柜。

三、如何選擇通風柜: 

   通風柜不是一臺單獨的設備，外部環境的變化會影響通風柜的性能。同時，通風柜以及其控制系統也會影響他周圍的，當您在選擇通風柜時, 

1、必須考慮到整個系統的因素，

例如：實驗室的空間、建筑物的通風控制系統、排氣管路的安排及通風柜的擺放等等.

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 通風柜的表面風速是否達到國際標準規定的安全風速要求：0.5m/s(國際標準規定：只有表面風速達到了0.5 m/s才可以 有效捕捉柜內的有害氣體) 通風柜的開口高度是否滿足您對操作空間的要求 通風控制系統：定風量、變風量還是自適應性控制系統 內襯板材質：抗貝特板、環氧樹脂板。 調節門的原料是否采用安全玻璃，其設計是否符合人體力學，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 臺面的材質是否符合您實驗的需求抵抗相應的分外浸蝕和高溫 是否安裝了杯槽和水槽，且安裝的位置是否合理。 出風口的設計是否合理
3）低柜部分： 材質是否堅固耐用，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 底柜是否需要抽氣設計，以便您放置揮發性的藥品 當您基本選擇好了通風柜的型號、樣式和尺寸之后，可以根據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，尤其是化學實驗室，通風柜是最重要的配制，好的通風柜配套以好的通風系統，可以讓本來危險的實驗操作變得安全、順利。通風系統可以根據不同的需求來設計。

四、一對一定風量控制
主要特點：
1）操作簡單；
2）維修方便，故障系數低。
技術說明：
一對一定風量控制系統是指每臺通風柜配制一臺抽風機，各臺通風柜之間沒有聯系，開關其中一臺時不會影響到其他的通風柜。適用于實驗室中通風柜數量較少的實驗室。

五、變頻器控制系統
主要特點：
1）可減少投資資金；
2）故障系數低，但維修較麻煩；
3）節約能源；
技術說明：
這種控制系統可以支持多臺通風柜共用一臺風機，由中央控制系統來調節風機的轉速達到調節總抽風量的目的，適用于實驗室中通風柜數量不多于8臺的實驗室。 

六、變風量控制系統
主要特點：
1）可以根據通風柜拉門的高度自動調節抽風量，保證表面風速衡定；
2）安裝后，可以節省能源；
3）保證換氣頻率，最大限度保證人員安全；
技術說明：
這種通風系統組成復雜，每臺通風柜的配制有感應裝置、中央處理系統和執行裝置，當風柜拉門改變高度時，中央處理系統接受到來自感應裝置的信號，則控制執行裝置完成動作達到改變抽風量的目的。適用于大型研發中心或實驗室通風柜數量較多的實驗室，可以在后期使用過程中，有效節省能源，降低運營費用。

七、通風柜表面風速標準的比較
1、通風柜的最大功能就是排出實驗過程中產生的有害氣體，保護實驗人員的健康。為達到這一目的，必須保證在通風柜開口處有一定的吸入速度，即我們通常所說的表面風速。
決定通風柜表面風速的主要因素有：實驗內容和有害物的性質。
1）實驗內容和產生的有害物不同，則通風柜的表面風速規定不相同。各國對于通風柜表面風速的規定各不相同
2）較常用的有：DIN 12924（德國）、國內標準、BS7258（英國）、ANSI110-1995（美國）。

2、客戶在選擇通風柜時，往往會認為通風柜表面風速越大效果越好。其實不然，表面風速越大，在相同條件下，通風柜所需的排風量也越大，這將會帶來很多不利因素。
主要表現在：
◊ 設備初投資增大
這部分包括：排風設備、補風設備、空氣處理設備、空調設備、消聲減振設備和控制設備六部分。排風量增大，則排風機型號和排風管道尺寸必增大，從而增大了排風設備造價；
◊ 排風量增大，為維持室內正常工作壓力，室外補風量增大，則其補風設備和補風管道尺寸也將要增大。當室內通風柜數量較少，且排風量較小時，室內補風可由空調送風來負擔；
◊ 通風柜排出的有害氣體，在排出室外前必須進行處理，若排風量增大，為了處理相應量的廢氣，則處理設備容量也要增大。
◊ 為了保證實驗室內舒適的工作環境，室內需維持穩定的溫度和濕度。排風量增大，空調設備的負荷將增大，所以設備型號也將增大。當室內通風柜數量較多時，這部分投資增大更明顯；
◊ 由于排風設備、補風設備和空調設備型號增大，則其在運行過程中所產生的噪聲和振動必須考慮。因此，排風量增大，也將影響到降噪減振設備投資的增大。
◊ 排風量增大，由于排風系統、補風系統和空調系統的設備選型都增大，則其控制系統選型相應地也應增大。
◊ 工程安裝費用和施工難度增大
如前所述，通風柜排風量增大，相應的設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
增大通風柜排風量，為達到理想的排風效果，則管道尺寸相應地要增大。由于管道一般安裝在吊頂內，風管尺寸增大，勢必降低吊頂高度，減小建筑層高，造成空間壓抑感。
◊ 系統噪聲增大
系統設備型號增大，則各系統設備在運行過程中所產生的噪聲和振動也將增大。雖然在系統中增加了降噪減振設備，但由設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
設備型號增大，其相應的輸入電功率也將增大，因此，系統總的運行費用將大大增加。為維持室內一定的溫度，空調設備必須負擔由于通風柜排風造成的能量損失。以下是不同表面風速標準下，由通風柜排風造成的空調設備全年的額外運行費用。