1,、 通風(fēng)柜的功能和應(yīng)用場合
通風(fēng)柜主要的功能是將實驗操作時產(chǎn)生的各種有害氣體、水蒸汽,、氣味,、余熱等，控制在通風(fēng)柜內(nèi)并排至室外,，達(dá)到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散的目的。
通風(fēng)柜在各種生化和理化實驗室中有著非常廣泛的應(yīng)用,，在保護實驗樣品的純度,、保證實驗結(jié)果的、維護實驗室環(huán)境的清潔,、改善勞動衛(wèi)生條件和提高工作效率等方面,，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
通風(fēng)柜可用于理化實驗室和生物實驗室,，也可以用于潔凈實驗室,，但不適用于生物安全三級和四級實驗室。
2,、外關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)
關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)主要有：德準(zhǔn)DIN12927(1990年),，法準(zhǔn)NFX15-211(1996年),，英準(zhǔn)BS7989：2001(2001年)，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS/NS2243.9：2003(2003年),，美準(zhǔn)ANSI/AIHA9.5：2003(2003)和SEFA一9,。我國關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)都是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括：《排風(fēng)柜》JB/T6412.1999,，《實驗室變風(fēng)量排風(fēng)柜》JG/T222.2007,，《無風(fēng)管自凈型排風(fēng)柜》(報審稿)JB/Txxxx.2011。
3,、通風(fēng)柜的性能
通常以3個參數(shù)衡量通風(fēng)柜的性能：捕捉效率,、抑制效率和排除有害氣體的效率。良好的捕捉效率可以通過2個途徑來獲得,，先是保持通風(fēng)柜開口合理的面風(fēng)速,，其次是合理布置通風(fēng)柜。合理的通風(fēng)柜柜體設(shè)計以及保持通風(fēng)柜開口合理的面風(fēng)速是獲得較高抑制效率的關(guān)鍵,。排除有害氣體的效率則是通過室外排放口的高度和適當(dāng)風(fēng)速來達(dá)到,。
3.1設(shè)計原則
通風(fēng)柜在工作場所的配置數(shù)量依實驗類型而定，差別較大,。一般在所和大學(xué)的配置是,，化學(xué)實驗室按每位者l臺通風(fēng)柜，生物學(xué)實驗室6～10位者共用1臺通風(fēng)柜,，物理學(xué)實驗室可能整個部門設(shè)1臺通風(fēng)柜,。應(yīng)根據(jù)實驗性質(zhì)和實驗室工藝要求，選擇通風(fēng)柜類型,，確定通風(fēng)柜數(shù)量,。綜合考慮各項因素，確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和補風(fēng)系統(tǒng)形式,，確定通風(fēng)機房和通風(fēng)豎井的位置,。應(yīng)以安全、實用,、有效,、經(jīng)濟為原則，使有害氣體在盡快就近排走,，不至污染環(huán)境和操作者,，并使實驗中的氣態(tài)污染物全部控制在通風(fēng)柜以內(nèi)。應(yīng)與工藝和建筑結(jié)合,，合理確定通風(fēng)柜在實驗室的位置,。通風(fēng)柜應(yīng)設(shè)置在受氣流干擾少的地方，盡量遠(yuǎn)離門口,、送風(fēng)口和人員頻繁往來的通道,，避免無組織氣流對通風(fēng)柜排風(fēng)流場形成干擾;同時，也應(yīng)遠(yuǎn)離精密儀器,，避免通風(fēng)柜排風(fēng)影響儀器操作,。根據(jù)BS7258標(biāo)準(zhǔn)，通風(fēng)柜平行于穿堂風(fēng)時,，其前端距門邊應(yīng)保持1m的距離;通風(fēng)柜垂直于穿堂風(fēng)時,，其近端距門邊應(yīng)保持lm的距離，相向布置的通風(fēng)柜之間應(yīng)保持3m的凈距,。應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書及其審批意見,，以及污染氣體成分，確定需要采取的廢氣處理措施,，選擇處理設(shè)備,，并滿足排放口的設(shè)置要求。例如,，法準(zhǔn)XPX15-203要求排放口至少高出房頂3m;或者至少是建筑高度的125%,。我國《民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施：暖通空調(diào)·動力》規(guī)定：查措施。合理布置風(fēng)管,，盡量縮短管道長度,，減少風(fēng)管阻力，降低風(fēng)機功率和噪聲,。由于實驗時常常有水蒸汽或試劑蒸發(fā)到排風(fēng)中,，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季的排風(fēng)管中會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，因此,，水平排風(fēng)管宜設(shè)坡度29/00～3‰,，并盡量避免風(fēng)管上、下翻彎,，以免冷凝液積聚;必要時應(yīng)在排風(fēng)管和排風(fēng)機低點分別設(shè)置帶手動密閉閥的泄水管,。
合理選擇和布置排風(fēng)機。排風(fēng)機選擇和布置應(yīng)考慮以下因素：
(1)先排風(fēng)機材質(zhì)應(yīng)耐腐蝕,，一般應(yīng)選擇離心風(fēng)機,，使電動機置于排風(fēng)氣體以外。
(2)考慮施工和今后實驗室變化的可能性,，風(fēng)機風(fēng)量和壓頭均要考慮一定的余量,。
(3)為減少噪聲和振動，風(fēng)機的轉(zhuǎn)速不應(yīng)高于1450r/min,。合理確定風(fēng)機安裝位置,，風(fēng)機位置應(yīng)考慮以下因素：
①由于風(fēng)機的噪聲和振動，其安裝地點應(yīng)盡量遠(yuǎn)離對噪聲和振動有限制的房間,，并相對集中布置;便于安裝和維護,。
②風(fēng)機盡量布置在機房內(nèi),，尤其是在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū),，既便于隔聲減振，又可防凍,。
?、叟棚L(fēng)機盡量布置在靠近排放口處，如頂層或屋頂,，使室內(nèi)的排風(fēng)管道保持負(fù)壓,，避免漏風(fēng)對風(fēng)管穿越的其它房間產(chǎn)生不利影響。
?、艽_定通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和補風(fēng)系統(tǒng)的控制方式,。空調(diào)房間應(yīng)考慮房間壓力控制,，并與整個實驗樓的樓宇控制系統(tǒng)相結(jié)合,。
3.2系統(tǒng)設(shè)計
3.2.1面風(fēng)速的確定
目前，我國沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對于通風(fēng)柜面風(fēng)速做出明確規(guī)定,，工程設(shè)計通常按照設(shè)計手冊的值,，或者甲方和工藝要求確定，見表1,。
3.2.2排風(fēng)系統(tǒng)形式
通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)常見形式主要有以下幾種,，見表2。
3.2.3補風(fēng)系統(tǒng)形式通風(fēng)柜補風(fēng)系統(tǒng)常見形式見表3,。
3.2.4控制系統(tǒng)形式通風(fēng)柜控制系統(tǒng)常見形式見表4,。
3.2.5廢氣處理
通常理化實驗會采用多種試劑，通風(fēng)柜的排風(fēng)中氣體成分復(fù)雜且多變,，有害物濃度不高,，一般能夠直接排放。只有在一些特殊情況下需要進行排風(fēng)處理,。
(1)實驗中大量使用高濃強酸,、強堿時，可以采用廢氣凈化塔,，以酸堿中和的原理處理排風(fēng),。
(2)實驗中使用放射性核元素時，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過空氣過濾器處理后排放,。
(3)實驗中使用氨或?qū)嶒灝a(chǎn)物含有氨,、惡臭或痕量致癌物時,，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過活性炭過濾后排放。用于吸附氣態(tài)物質(zhì)時應(yīng)選擇粒狀活性炭,，其CCL4的活性應(yīng)高于60%,。
(4)通風(fēng)柜內(nèi)做標(biāo)記實驗時，排風(fēng)口應(yīng)設(shè)除碘過濾裝置,。
(5)通風(fēng)柜做含汞實驗時,，排風(fēng)口應(yīng)設(shè)高錳酸鉀和次氯酸鈉溶液吸收裝置或載硫活性炭吸附后排放,。
4通風(fēng)柜應(yīng)用實例分析
4.1一對一系統(tǒng)
某大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院總建筑面積27000mz,，設(shè)有102臺通風(fēng)柜，所有通風(fēng)柜的排風(fēng)機均置于屋頂5個風(fēng)機房內(nèi),，實驗室設(shè)有新風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng),，通風(fēng)柜排風(fēng)時采取自然補風(fēng)。
某大學(xué)理科樓,，總建筑面積380O0m2,。通風(fēng)柜共47臺，主要集中在11—14層的化學(xué),、生物和環(huán)境實驗室,，通風(fēng)柜排風(fēng)機均置于15層屋頂。
這種一臺排風(fēng)機對應(yīng)一臺通風(fēng)柜的系統(tǒng),，使用靈活,，互不干擾，得到實驗人員的好評,。這兩所大學(xué),，通風(fēng)柜在一天中的使用時間不長，因而實驗室的環(huán)境參數(shù)基本不受影響,。如果通風(fēng)柜長時間集中使用時,，實驗室的舒適度可能會受到影響。
4.2共用系統(tǒng)
某大學(xué)化學(xué)學(xué)院的新樓總建筑面積19700m2,。采用的是2~4臺通風(fēng)柜共設(shè)l臺排風(fēng)機的一對多系統(tǒng),。每間實驗室的標(biāo)準(zhǔn)配置是設(shè)3個通風(fēng)柜(1.8m的2個，1.5m或1.2rn的1個),，和2個房間排風(fēng)口(設(shè)于吊頂上),，每個實驗室配置1臺排風(fēng)機和1個變頻控制器。每個通風(fēng)柜都裝有位移傳感器,，隨著玻璃柜門開啟(升降)幅度的變化自動調(diào)整系統(tǒng)的排風(fēng)量,，以維持通風(fēng)柜正面的面風(fēng)速基本不變(風(fēng)速為0.5m/s~0.1m/s)。當(dāng)所有通風(fēng)柜的玻璃柜門都關(guān)閉(降到底)時,，吊頂上排風(fēng)口的電動風(fēng)閥隨即自動開啟,，通過吊頂上的2個排風(fēng)口進行排風(fēng),。當(dāng)任一通風(fēng)柜的柜門開啟時，吊頂排風(fēng)口隨即關(guān)閉,。
每層設(shè)有新風(fēng)系統(tǒng),，新風(fēng)一部分送至走廊，一部分通過吊頂上送風(fēng)口送入實驗室,。新風(fēng)系統(tǒng)夏季送冷風(fēng),，過渡季可送自然風(fēng)，冬季不送風(fēng),。
通風(fēng)柜與房間共用排風(fēng)系統(tǒng)的特點是：
(1)通過位移傳感器直接控制變頻器,，風(fēng)管內(nèi)不裝傳感器，避免了傳感器被腐蝕和污染,，在較低成本下實現(xiàn)變風(fēng)量控制,。
(2)通過玻璃門的升降直接調(diào)整排風(fēng)量，控制簡單,。
(3)節(jié)能效果好,，小風(fēng)量排風(fēng)時既可省電，又可減少冷,、熱量損失,。
(4)低速排風(fēng)時，室內(nèi)外噪聲降低,。
(5)通風(fēng)柜柜門半開至全開時面風(fēng)速約為0.5m/s,，柜門開啟高度小于300mill時面風(fēng)速約為1m/s，風(fēng)速增大,。面風(fēng)速不穩(wěn)定,。
4.3變風(fēng)量系統(tǒng)
變風(fēng)量系統(tǒng)在外企研發(fā)實驗室大量應(yīng)用，僅以某生命科學(xué)所實驗及辦公樓和某出入境檢疫檢驗局大樓采用的是變風(fēng)量通風(fēng)柜控制系統(tǒng),。
某生命科學(xué)所實驗及辦公樓總建筑面積18000mE,。設(shè)有變風(fēng)量通風(fēng)柜的通風(fēng)系統(tǒng)8個，每個系統(tǒng)并聯(lián)6臺通風(fēng)柜,，送,、排風(fēng)機均變頻控制，送,、排風(fēng)之間設(shè)有空氣熱交換器,，回收排風(fēng)能量。
某出入境檢疫檢驗局大樓14—19層為實驗室,。全樓設(shè)有36臺通風(fēng)柜,，排風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)走廊、房間和通風(fēng)柜的壓力梯度,，采用變風(fēng)量閥和變頻器,，控制通風(fēng)柜的排風(fēng)和補風(fēng),。同時，通風(fēng)柜排風(fēng)經(jīng)酸霧吸收塔凈化處理后排放,。
變風(fēng)量通風(fēng)柜系統(tǒng)的面風(fēng)速控制和實驗室環(huán)境舒適度較好,，但如果按照每臺通風(fēng)柜面風(fēng)速進行變頻控制，則出現(xiàn)風(fēng)閥頻繁動作,、調(diào)節(jié)滯后,、風(fēng)機振動和噪聲大等現(xiàn)象，實際應(yīng)用時變頻器往往難以做到無級調(diào)節(jié),。
4.4無管過濾系統(tǒng)
當(dāng)實驗規(guī)模不大,、實驗強度和頻度不高時，無管過濾型通風(fēng)柜以安裝簡便,、使用靈活,、安全節(jié)能的特性成為。由于無管過濾型通風(fēng)柜配裝了分子過濾器,、排風(fēng)機和風(fēng)速儀，還可以選配亞過濾器或過濾器[5],，只要排風(fēng)中的污染物能夠被過濾器吸收,，出風(fēng)口污染物的濃度低于GB2.1—2007、GB2.2—2007中的規(guī)定值(PC-TWA,、PC-S,、PC.MAC中的嚴(yán)格值)，過濾后的空氣不需排出室外而在實驗室內(nèi)再循環(huán),，運行可以取得的節(jié)能效果,。同濟大學(xué)*民等人曾經(jīng)以上海為例，計算一臺排風(fēng)量為2300m3/h的無管過濾型通風(fēng)柜節(jié)約的能耗及費用,，共節(jié)省全年新風(fēng)耗冷量79207kWh,，全年新風(fēng)耗熱量34106kWh，能耗費用55170元,。
這種無管過濾系統(tǒng)的凈氣型通風(fēng)柜已在中國科學(xué)院上海藥物所,、北京獸藥監(jiān)察所，北京四環(huán)制藥廠等多家單位使用,。
5總結(jié)
通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)的選擇受到諸多因素響,，應(yīng)用時需要根據(jù)具體情況分析后確定。只要系統(tǒng)合理,，哪種系統(tǒng)都能夠取得令人滿意的使用效果,。
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