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        關于實驗室建設通風工程的設計

        作者: 點擊:56 時間:2021-07-13

        近年來,不斷增加對科學實驗研究的投入,改造、新建、擴建的高標準、智能實驗室建設項目很多。目前,實驗室的溫度、濕度、清潔度和噪聲都有很高的標準和控制要求。另一方面,由于許多實驗室的通風空調系統需要保持24小時連續運行,能耗相對較高,因此今天的實驗室對通風空調系統的節能設計有更高的要求。

        近年來,不斷增加對科學實驗研究的投入,改造、新建、擴建的高標準、智能實驗室建設項目很多。目前,實驗室的溫度、濕度、清潔度和噪聲都有很高的標準和控制要求。另一方面,由于許多實驗室的通風空調系統需要保持24小時連續運行,能耗相對較高,因此今天的實驗室對通風空調系統的節能設計有更高的要求。

        此外,實驗室在實驗過程中會產生對人體有害或爆炸性的化學物質。為了保證實驗室人員的健康,為實驗室創造安全舒適的實驗環境,空調通風系統的設計在其中起著重要作用。

        一、實驗室建設通風的特點。

        1.復雜性。

        除空調系統外,實驗建筑還設有大量的局部通風和綜合通風系統,采用排氣柜、生物安全柜、萬向排氣罩等通風設備。因此管道多,布局復雜。

        2.特殊性。

        實驗室建筑中有各種實驗室,如潔凈實驗室、動物房、化學實驗室、PCR實驗室、生物安全實驗室、高低溫實驗室、恒溫恒濕實驗室等。這些實驗室的通風空調系統也有特殊的要求和相應的技術標準。

        3.通風量大。

        實驗室通風次數約為12-15次/h。國內外新風量的價值差異很大。國內新風量一般為2-3次/h,國外大部分采用新風。

        二、實驗室通風。

        實驗室通常有兩種通風形式:局部排氣和綜合排氣?,F在大部分實驗室都采用局部排風,但是當一些特殊的實驗區域不能使用局部排風,或者局部排風不能滿足實驗室的要求時,就需要采用全面排風。

        1.局部排氣。

        局部排氣是指實驗室某些區域產生有害物質時,通過排氣末端收集排出。這種排氣方式可以以較少的排氣量立即排出產生的有害物質,效率高,時間短,節能,效果好。

        采用局部排風的實驗室主要有:

        A.實驗室配有萬向排氣罩、通風柜、高速離心機、排氣解剖臺等設備。

        B.實驗室有需要消除有害氣體的設備,如電感耦合等離子體發光光譜儀、電感耦合等離子體質譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀、氣質兩用色譜儀、液體聯用色譜儀、原子吸收分光光度計等。

        2.全排風。

        下面的實驗室房間需要全排風:

        A.需要防止易燃易爆氣體或其他有毒有害氣體積累的實驗室,如中試實驗室、化學品儲存室、試劑柜和氣瓶房。

        B.全年需要消除熱量的房間,如-80C超低溫冰箱房、馬弗爐房、烘箱、培養室等。

        C.需要消除熱濕氣體和揮發到空氣中的消毒劑的實驗室輔助室,如洗衣間和洗衣間。

        D.實驗室里已經有了排氣端,但是排氣端不用就會關閉。此時,為了保證實驗室的小通風次數和相對負壓,設置了輔助全排氣系統,但其排氣是可控的,必要時打開,不需要時關閉,不影響局部排氣的使用。

        三、設計實驗室排氣系統。

        1.傳統的排氣系統。

        傳統的實驗室排氣系統有幾種方式:

        A.只在實驗室外墻設置軸流風機或通過通風風扇直接通過外墻排放到室外。這種排氣系統的設計容易造成補風排氣短路,有害氣體排出后從外窗進入實驗室。

        B.采用專用排氣系統,采用通風柜+萬向罩+定頻風機和通風柜+萬向罩+電動閥+變頻風機的模式。這兩種模式都能滿足通風柜的風速要求,實驗室排氣端的要求,及時有效地排出產生的有害物質,系統簡單可靠,運行穩定,但用電量大,運行成本高。

        2.新的排氣系統。

        通風柜+VAV變風量閥+萬向罩+電動閥+風道靜壓傳感器+臉頰變風機+自動控制系統模式:VAV風量閥安裝在通風柜的排氣支管上,可根據通風柜的開啟位置進行調整,使通風柜的風速穩定在設定值0.5m/s左右。使用萬向罩時,人工打開相應的電動閥,不使用時可關閉電動閥,減少實驗室排氣,達到節能的目的。

        該系統可以使實驗室滿足安全和一定的節能要求,在我國得到了廣泛的應用。

        四、實驗室建設補風系統設計。

        當排氣量不大時,實驗室的門窗縫隙可以用來補風。但當實驗室通風柜數量較多,沒有其他補風方式時,實驗室門窗縫隙的補風量會不足,門窗縫隙處會有很大的噪音甚至嘯叫,排氣系統的阻力會增加,導致排氣量不足。因此,當排氣量不大時,可以在外墻設置百葉窗或在門上設置百葉風口。

        另一個需要大風量補風的系統是機械補風系統。新風空調首先對室外新風進行冷熱處理,甚至加濕,除濕到送風狀態點,然后通過新風管給實驗室補風。當實驗室通風柜、萬向罩或其他排氣端數量較多,排氣量較大時,必然會使補風量也很大,新風空調處理補風的能耗會很高。因此,實驗室空調系統的節能方式是在保證實驗室安全的前提下,盡可能減少排氣量和能源浪費,同時減少空調系統的供氣量和新風處理的能耗。

        五、設計實驗室整體通風方案。

        1.選擇選擇合適的實驗室通風柜。

        通風柜實驗室中,通風柜的選擇對實驗室通風空調系統的設計起著重要的作用。實驗室通風柜有幾種常見的形式:定風量通風柜、變風量通風柜和補風通風柜。隨著實驗過程控制的嚴格控制和節能安全的要求,通風柜的選擇更多的是變風量通風柜。同時,變風量通風柜需要滿足一定的自動控制要求,如:

        (1)通風柜應自帶控制器、變風量閥和調節門位移傳感器。當通風柜門的開度發生變化時,位移傳感器可以實時檢測并反饋給控制器??刂破骺刂谱冿L量閥的開度,調節通風柜的排氣量,保持通風柜的風速在設定值,通常為0.5m/s。

        (2)當通風柜門完全關閉時,可以保持一定的小排

        (3)通風柜柜面可顯示實時面風速,當通風柜門開度發生變化時,面風速會有一定的波動。

        (4)通風柜門位過高時有聲光報警。

        (5)當面風速超過設定范圍時,有聲光報警。

        (6)通風柜故障時有聲光報警。

        (7)設置緊急排放按鈕。當通風柜在實驗中出現異常情況時,實驗室操作人員按下緊急排放按鈕,通風柜可以立即自動將排氣閥打開到開度,使通風柜達到排氣量,此時排氣量不受面風速值的限制。

        2.排氣和補風控制方法的設計。

        為了保證實驗室的排氣效果,維持室內溫度和濕度要求,應設置實驗室小換氣次數。白天有人操作8-10次/h,晚上沒人操作4-6次/h。如果實驗室通風柜、萬向罩等排風設備的小排風量總和仍不能滿足實驗室規定的小通風次數要求,則應在實驗室增加房間出風口,以增加實驗室出風量,以確保實驗室要求的小通風量。

        3.實驗室壓力控制

        實驗室微負壓控制(壓力梯度)是保證各功能之間產生的有毒有害氣體不相互擴散的核心。在設計中,我們通常使用二級屏障來滿足上述要求。首先,通風柜、萬向罩、原子吸收罩、排氣罩等局部排氣設備用于實驗室,作為一級防護屏障。二是將有害物質產生的實驗室設計成相對于相鄰區域的微負壓,作為二級保護屏障(無菌設施或潔凈區域除外)。因此,在實驗室的送風支管上設置變風量閥,根據房間的壓力傳感器控制實驗室送風閥的開度,使送風量小于排風量,保持一定的差值,保證實驗室壓差的恒定。

        六、結論。

        在實際實驗室項目中,必須結合實驗室的用途、實驗室設備的布置、實驗設備對環境的要求等實際情況,與業主討論,結合業主的資金投入,采用相應的通風空調方案。與此同時,作為設計師,必須嚴格按照規范進行設計,絕不能因為業主主要節省投資壓力而違反某些原則。


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