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實驗室排風(fēng)及補風(fēng)方案設(shè)計及運行費用分析
一,、實驗室排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計：
1,、祿米實驗室通風(fēng)柜的功能和作用:
在日常的化學(xué)實驗中，經(jīng)常要進行如傾倒,、混合,、蒸發(fā)等操作, 而這些操作會產(chǎn)生如煙霧、蒸汽,、氣體等會對操作人員身體有危害,、甚至致命的,；而這些，只要擁有一臺設(shè)計合理,、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的通風(fēng)柜就可避免,。通風(fēng)柜是一種能給操作者一個安全的操作空間，且能功能強勁地將煙霧,、蒸汽,、氣體排放出去的設(shè)備。通風(fēng)柜是實驗室中重要的設(shè)施,。恰當(dāng)?shù)靥暨x,、安裝、操作以及維修通風(fēng)柜,，會使您以及實驗室的其他人遠(yuǎn)離化學(xué)試劑或有害氣體的侵害,。 同時，如果發(fā)生了火災(zāi)或爆炸等意外事故,，通風(fēng)柜可以適當(dāng)?shù)慕档褪鹿拾l(fā)生的破壞程度,。
在出現(xiàn)下列情況時建議您使用排毒柜：
研究或使用已知或懷疑有危險的化學(xué)物質(zhì)時；
進行未知物質(zhì)的研究時,；
傾倒,、混合、稱量及配制化學(xué)制劑時,。
2,、祿米實驗室通風(fēng)柜的排氣系統(tǒng)及排氣方式
基本概念：
（1）排氣量Q：指單位時間內(nèi)從排毒柜內(nèi)排出的氣體體積。
常用單位： CFM,、m3/h （CMH）
（2）表面風(fēng)速Vs：指外界氣體進入排毒柜柜門表面的平均風(fēng)速,。
常用單位有： m/s、FPM,。
（3）,、噪聲：單位dB。
（4）風(fēng)管：塑料（PVC）,、玻璃鋼,。
（5）風(fēng)機：玻璃鋼（FRP）。
3,、祿米實驗室通風(fēng)柜的風(fēng)量設(shè)計：
（1）表面風(fēng)速Vs：
通風(fēng)柜面風(fēng)速選擇的國內(nèi)及美國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)摘錄（JBT/6412-1999 及 ANSI/ASHRAE 110-1995）：
進入通風(fēng)柜的氣流不應(yīng)紊流過大,；通風(fēng)柜面風(fēng)速應(yīng)當(dāng)適當(dāng).在大多數(shù)情況下，推薦通風(fēng)柜面風(fēng)速為0.3m/s到0.5m/s之間, 通風(fēng)柜面風(fēng)速在0.5m/s到0.8m/s之間的標(biāo)準(zhǔn)用于很高毒性物質(zhì)或外部對通風(fēng)柜性能有不良影響的場合,。然而,，通風(fēng)柜工作的能耗正比于面風(fēng)速，面風(fēng)速不應(yīng)接近或超過0.8m/s,因為這會導(dǎo)致調(diào)節(jié)門周圍的紊流而且會減小排毒柜的俘獲效率,。
（2）排氣量（Q）=表面風(fēng)速（Vs）*通風(fēng)柜開口面積
經(jīng)研究表明,，表面風(fēng)速是在通風(fēng)柜門開啟高度為40CM,，表面風(fēng)速達(dá)到0.5m/s。在本次工程設(shè)計中,，按照建設(shè)單位的要求,，排毒柜的面風(fēng)速控制在0.3m/s到0.5m/s之間。
排毒柜在實驗室內(nèi)的放置和規(guī)劃從方便操作,、對操作人員的危害及與其它實驗室設(shè)備相互影響等方面都有嚴(yán)格的規(guī)定,，請參考相關(guān)技術(shù)規(guī)范。
4,、祿米實驗室通風(fēng)柜的補風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計：
由于實驗室排風(fēng)會帶走大量的室內(nèi)空氣,造成室內(nèi)的負(fù)壓很大,門窗都很難打開, 特別是有空調(diào)的實驗室,空調(diào)冷風(fēng)被抽走后,造成房間的溫度過高,達(dá)不到舒適性的要求,給人們的工作帶來影響.因此,往往需考慮實驗室的補風(fēng)問題.考慮到實驗室的能耗問題,往往采用變風(fēng)量控制系統(tǒng).
二,、實驗室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計：
1、室外設(shè)計參數(shù):
上海環(huán)境條件如下：
夏季室外計算工況：干球溫度34℃,，濕球溫度28.2℃,；查焓濕圖可知此溫濕度條件下的其它參數(shù)為：i1=91.2kj/kg
d1=22.18g/kg
T01=26.55℃
冬季室外計算工況：干球溫度-4℃，濕球溫度-6.2℃,；查焓濕圖可知此溫濕度條件下其它參數(shù)為：i1=-0.92kj/kg d1=1.25g/kg T01=-12.61℃
風(fēng)冷冷源型（補風(fēng)冷源計算）
一,、新風(fēng)量為130000CMH機組之參數(shù)計算
已知此臺機組為全新風(fēng)處理，風(fēng)柜出風(fēng)口溫濕度要求為：≤DB26℃ ≤RH70%,，查焓濕圖可知此溫濕度要求下的露點溫度TN0=19.96℃ dN0=14.8g/kg iN=63.96kj/kg,。
冷量計算
全新風(fēng)經(jīng)過表冷器處理之后的溫度必須≤TN0才能做到所要求的室內(nèi)工
況。即新風(fēng)經(jīng)蒸發(fā)器降溫除濕到工況點：DB19.96℃ RH100%時,，才可除去空氣中多余的水蒸汽,；查焓濕圖可知此工況下的其它技術(shù)參數(shù)為：
i2=57.35kj/kg
d2=14.66g/kg
表冷器冷量理論計算值約為：1467KW
由此可計算出理論制冷量為：Q1 = L新 x 1.2 x （i1-i2） = 130000 x 1.2 x (91.2 - 57.35) / 3600 = 1467KW
因冷凝水排或其它因素會造成冷量的損失，所以配主機時須考慮1.1的安全系數(shù),。則實際配壓縮機時的冷量值為：1467x1.1=1613KW, 壓縮機的輸入功率為452KW,。
電加熱量計算
經(jīng)蒸發(fā)器除溫除濕后的空氣須升溫，才能達(dá)到要求的溫濕度,。所需的加
熱量為：Q熱=cm△t/3600 =1.01x130000x1.2x [26-19.96]/3600≈264KW
加熱量理論計算值為：264KW
空調(diào)機組大用電量：452+264=716KW/H
冬季熱量計算
全新風(fēng)經(jīng)過表冷器處理之后的溫度必須大于室內(nèi)溫度,才能做到所要求的室內(nèi)工況,。按室內(nèi)溫度為：T01=-18℃, RH=55%，查焓濕圖可知此工況下的其它技術(shù)參數(shù)為：
i2=36.24kj/kg
d2=7.13g/kg
由此可計算出理論制熱量為：Q1 = L新 x 1.2 x （i1-i2） = 130000 x 1.2 x (36.24 +0.92) / 3600 = 1610KW
表冷器冷量理論計算值約為：1610KW
綜上所述,選用兩臺南京天加(合資)模塊化風(fēng)式冷熱水機組TCA406BR,每臺制冷量792KW,制熱量864KW,壓縮機臺數(shù)12個,可用12個起動模塊.耗電功率226KW,單價65萬/臺,共計130萬.
一次性投資與運行費用綜合對比
新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)每天運行按8小時算,，電價按0.6元/小時(工業(yè)用電),，總運行按1年算，則：
夏季全開新風(fēng)空調(diào)機進行補風(fēng)冷處理,，那么：
運行費用=716KW*8H*1天*90天*0.6=31萬元
夏季如果采用變風(fēng)量系統(tǒng)進行補風(fēng)冷處理(按40%計算)，那么：
運行費用=716KW*8H*1天*90天*0.6*0.4=12.4萬元
冬季全開新風(fēng)空調(diào)機進行補風(fēng)熱處理,，那么：
運行費用=716KW*8H*1天*90天*0.6=31萬元
冬季如果采用變風(fēng)量系統(tǒng)進行補風(fēng)冷處理(按40%計算),，那么：
運行費用=716KW*8H*1天*90天*0.6*0.4=12.4萬元
5,春秋兩季為過渡季節(jié),新風(fēng)可直接從室外補充到室內(nèi),耗冷量和熱量將不到10%,則:
運行費用=716KW*8H*1天*180天*0.6*0.1=6.2萬元
綜上所述,采用變風(fēng)量控制系統(tǒng),每年的運行費用為:
:運行費用=12.4+12.4+6.2=31萬元
因此,采用變風(fēng)量進行補風(fēng)冷處理,可節(jié)省的費用達(dá)到60%以上,所以我們推薦采用變風(fēng)量控制系統(tǒng)。
