實驗室通風(fēng)的目的和要求

通風(fēng)柜排風(fēng)布局與舒話性空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計要求不同，主要目的是提供安全,、舒話的工作環(huán)境,，減少人員暴露在危險空氣下的可能。通風(fēng)主要解決的是工作環(huán)境對實驗人員的身體健康和勞動保護(hù)問題

二,、實驗室補(bǔ)風(fēng)

通風(fēng)柜排風(fēng)布局一部分來自空調(diào)系統(tǒng)直接送入實驗室的新風(fēng),，這部分新風(fēng)根據(jù)實驗室排風(fēng)量的變化而變化;另一部分通過空調(diào)系統(tǒng)送入非實驗室區(qū)域的走道、房間再通過實驗室的門縫補(bǔ)給,。實驗室的負(fù)壓通過送,、排風(fēng)風(fēng)量和送排風(fēng)口的布置來實現(xiàn)，氣流組織從辦公,、管理用房,、內(nèi)走道、到產(chǎn)生危險物質(zhì)的實驗房間,。通風(fēng)柜的位置布置在遠(yuǎn)離空氣流動,、紊流大的地方，遠(yuǎn)離行走區(qū)域和空氣新風(fēng)區(qū),。新風(fēng)從遠(yuǎn)離通風(fēng)柜的地方引入,，空氣流動路徑遠(yuǎn)離通風(fēng)柜。

三、通風(fēng)柜的類別

建設(shè)現(xiàn)代化的實驗室是個綜合的系統(tǒng)工程,。在裝備各種儀器設(shè)備及其配套設(shè)施的同時,，既要考慮供電、給水,、排水.送風(fēng),、排風(fēng)、凈化,、排污等要求,，還要考慮到對人員、物體,、周邊環(huán)境的安全性,，噪音、異味,、視覺環(huán)境的舒適性儀器設(shè)備的可操作性,、功能性，以及信息處理的便捷性,。因此,，現(xiàn)代化的實驗室必須有最佳的設(shè)計和高品質(zhì)的設(shè)備去滿足在現(xiàn)代化實驗室設(shè)備中有通風(fēng)柜、中央實驗臺,、邊臺,、藥品柜、器皿柜,、氣瓶柜等,，其中通風(fēng)柜是生化實驗室設(shè)備中擔(dān)負(fù)著十分重要的功能，是不可少的設(shè)備,。因此,，選擇通風(fēng)柜是實驗室建設(shè)中的重要問題，必須引起足夠的重視,。

四,、通風(fēng)柜按照排風(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)柜按照進(jìn)風(fēng)方式分類也分三類,。通過室內(nèi)進(jìn)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,。當(dāng)通風(fēng)柜設(shè)置于采暖或?qū)貪穸扔锌刂埔蠓块g時，為節(jié)省采暖,，空調(diào)能耗,，采用從室外取補(bǔ)給風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排出室外的方式稱為補(bǔ)風(fēng)式通風(fēng)柜。再一種就是變風(fēng)景控制式的通柜,。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(dá)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(dá)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)柜按照使用狀態(tài)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

五,、通風(fēng)柜的主要功能

通風(fēng)柜的功能中最主要的是排氣功能，在化學(xué)實驗室中,，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(hù)使用者的安全,，防止實驗中的污染物質(zhì)向?qū)嶒炇覕U(kuò)散,，在污染源附近要使用通風(fēng)柜。

以往通風(fēng)柜使用臺數(shù)較少,，只在特別有害且危險的氣體及產(chǎn)生大量熱的實驗中使用,。通風(fēng)柜只擔(dān)負(fù)實驗臺的輔助功能。近年來考慮到改善實驗環(huán)境,，在實驗臺上進(jìn)行的實驗逐漸轉(zhuǎn)移到通風(fēng)柜內(nèi),，這就要求在使用通風(fēng)柜的最大目的是非出實驗中產(chǎn)生的有害氣體，保護(hù)實驗人員的健康,，也就是說要有高度的安全性和*的操作性,，這就要求通風(fēng)柜應(yīng)具有如下功能:

(1)釋放功能:應(yīng)具備將通風(fēng)柜內(nèi)部產(chǎn)生的有害氣體用吸收柜外氣體的方式,，使其稀釋后排至室外的機(jī)構(gòu)。

(2)不倒流功能:應(yīng)具有在通風(fēng)柜內(nèi)部由排風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流將有害氣體從通風(fēng)柜內(nèi)部不反向流進(jìn)室內(nèi)的功能,。為確保這一功能的實現(xiàn),，一臺通風(fēng)柜與一臺通風(fēng)機(jī)用單一管道連接是好的方法，不能用單一管道連接的,，也只限于同層司一房間的可并聯(lián),，通風(fēng)機(jī)盡可能安裝在管道的未端(或屋頂處)。

(3)隔離功能:在通風(fēng)柜前面應(yīng)具用不滑動的玻璃視窗將通風(fēng)柜內(nèi)外進(jìn)行分隔

(4)補(bǔ)充功能:應(yīng)具有在排出有害氣體時,，從通風(fēng)柜外吸入空氣的通道或替代裝置

(5)控制風(fēng)速功能:為防止通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體逸出,，需要有一定的吸入速度。決定通風(fēng)柜進(jìn)風(fēng)的吸入速度的要素有:實驗內(nèi)容產(chǎn)生的熱量及與換氣次數(shù)的關(guān)系,。其中主要的是實驗內(nèi)容和有害物的性質(zhì),。通常規(guī)定，一般無毒的污染物為0.25-0.38m/s有毒或有危險的有害物為0.-0.5m/s,，劇毒或有少量放射性為0.5-0.6m/s,氣狀物為0.5m/s粒狀物為1m/s,。為了確保這樣的風(fēng)速,排風(fēng)機(jī)應(yīng)有必要的靜壓，即空氣通過通風(fēng)管道時的摩擦阻力,。確定風(fēng)速時還必須注意噪音問題,通過空氣在管道內(nèi)流動時以7-10m為限,，超過10m將產(chǎn)生噪音，通常實驗室的噪聲(室內(nèi)背景噪聲級)限制值為70dB(A),，增加管道裁面積會降低風(fēng)速,，也就降低噪音，考慮到管道的經(jīng)費(fèi)和施工問題,，必須慎重選擇管道及排風(fēng)機(jī)的功率

(6)耐熱及耐酸堿腐蝕功能:通風(fēng)柜內(nèi)有的要安置電爐,，有的實驗產(chǎn)生大量酸堿等有毒有害氣體具有強(qiáng)的腐蝕性。通風(fēng)柜的臺面,，襯板,、側(cè)板及選用的水咀、氣咀等都應(yīng)具有防腐功能

六,、氣體排放處理

由于實驗室氣體排放中存在著很多有毒和酸堿腐蝕性強(qiáng)的氣體,，所以在排入大氣前要對氣體進(jìn)行過濾處理，通常情況下:酸性氣體選用立式酸霧塔;有毒和有機(jī)氣體選用光學(xué)催化凈化箱,。兩種設(shè)備分別安裝在排風(fēng)系統(tǒng)末端,，立式酸零塔安裝在風(fēng)機(jī)的正壓段，光學(xué)催化凈化箱安裝在風(fēng)機(jī)負(fù)壓段,。動物房的氣體經(jīng)過初效和中效過濾后,，直接排入大氣，但在排風(fēng)口處做高壓噴射流處理,，噴射高度在3米以上,。

七,、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計方法

綜上所述，實驗室通風(fēng)系統(tǒng)對設(shè)備( 特別是通風(fēng)柜)是有一定標(biāo)準(zhǔn)和要求的,。拋開設(shè)備因素,，單純從系統(tǒng)設(shè)計上考慮，實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計要考慮以下幾個主要因素

(1)保證實驗室的安全性,，保證一定數(shù)量的換氣次數(shù):

(2)解決實驗室通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)壓的設(shè)計和系統(tǒng)控制:

( 3)在滿足換氣次數(shù)和全新風(fēng)條件下,，控制能耗

( 4) 系統(tǒng)定可靠

八、實驗室通風(fēng)設(shè)計采用以下步驟和方案

(1)實驗室根據(jù)工藝要求和功能布置選擇一定數(shù)量的通風(fēng)柜,，有的還兼有部分局部排風(fēng)置,。通常校核下來換氣次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10次，一般在20-30次以上,，滿足換氣次數(shù)要求,。但是此換氣次數(shù)是按照通風(fēng)柜最大開啟面積計算的通風(fēng)量，資料和經(jīng)驗表明100臺通風(fēng)柜99%的時間只有18個或更少的人在使用,。故還應(yīng)校核通風(fēng)柜最小開啟面積時的通風(fēng)量和換氣次數(shù),，若小于換氣次數(shù)要求，則增加綜合排風(fēng)系統(tǒng)

(2)實驗室通風(fēng)采用全新風(fēng)系統(tǒng),，通風(fēng)柜的排氣不在室內(nèi)循環(huán),。由于實驗室要求房相對其他輔助區(qū)域為負(fù)壓。所以實驗室的新風(fēng)量設(shè)計為排風(fēng)量的70 %-80 %,。另外20 %-30 %的新風(fēng)送至實驗室輔助房間,、辦公、管理用房,、內(nèi)走道等，再由門窗縫隙補(bǔ)充到房間,。

(3)通風(fēng)相的風(fēng)量平衡可以采用定風(fēng)量控制系統(tǒng),，即排風(fēng)量恒定，送風(fēng)量和門窗縫院補(bǔ)充風(fēng)量恒定,。此方法適用于最大排風(fēng)量滿足最小換氣次數(shù)要求的實驗室

(4)對于排風(fēng)量遠(yuǎn)大于最小通風(fēng)量要求的房間還可以采用兩段式通風(fēng)控制系統(tǒng)保證風(fēng)量平街,，即根據(jù)通風(fēng)相的位移信號，排風(fēng)機(jī),、送風(fēng)機(jī)有2種送風(fēng)工況,，低風(fēng)量工況應(yīng)用于維持最小換氣次數(shù)的要求，節(jié)約能耗,。此情形采用了變風(fēng)量控制系統(tǒng),。通風(fēng)柜風(fēng)量變化時，排風(fēng)量也會相對變小,，此時要求放置在屋頂?shù)呐棚L(fēng)機(jī)隨著通風(fēng)柜柜門的位置變化而變頻,，降低風(fēng)量,，保證通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定。同時自控系統(tǒng)改變?nèi)?/span>新風(fēng)風(fēng)機(jī)的頻率,，降低風(fēng)量,，維持負(fù)壓平衡。變風(fēng)量系統(tǒng)可以降低系統(tǒng)能耗,。系統(tǒng)最大,、最小換氣次數(shù)接近則考慮采用定風(fēng)量系統(tǒng)，使得系統(tǒng)簡單,，降低初投資

通風(fēng)系統(tǒng)除上文所述對通風(fēng)柜有特殊要求外,，對其他設(shè)備和控制系統(tǒng)也有一定的要求和標(biāo)準(zhǔn)。通風(fēng)柜的選擇除滿足排風(fēng)和捕捉能力外,，還要注意需要根據(jù)調(diào)節(jié)門移動而立即改變風(fēng)量,，維持表面風(fēng)速的恒定。筆者建議系統(tǒng)風(fēng)量的測定和控制以柜門位移為信號而不是測定表面風(fēng)速來測定,。實驗室壓力控制和最小通風(fēng)量的控制除了設(shè)備選型因素以外,，通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計和控制系統(tǒng)是關(guān)鍵因素，要保證系統(tǒng)的反應(yīng)時間要足夠短(<1秒》,，通風(fēng)系統(tǒng)不平衡會導(dǎo)致通風(fēng)柜排風(fēng)和捕捉能力散失,，氣流流出實驗室，建筑物內(nèi)壓力不穩(wěn)定

還有一點要注意的是系統(tǒng)應(yīng)該是壓力變化無關(guān)型的,，即系統(tǒng)風(fēng)量的變化不會因為風(fēng)管內(nèi)靜壓的變化而使得反應(yīng)時間緩影響系統(tǒng)流量的精確性,。壓力相關(guān)型的系統(tǒng)也會造成系統(tǒng)流量設(shè)備無法精確控制，緩慢的反應(yīng)時間會讓送排風(fēng)設(shè)條立生蕩,，速度不穩(wěn)定會有大量的平衡問題存在,，波動的送、排風(fēng)系統(tǒng)使氣流平衡復(fù)雜化,，從而自控系統(tǒng)無法實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能,。

聽以，系統(tǒng)首先監(jiān)測的是通風(fēng)柜的狀態(tài),，接受調(diào)節(jié)門感應(yīng)器信號后可以計算調(diào)節(jié)門面積(風(fēng)量),，此時向(壓力無關(guān)型)閥門送出風(fēng)量控制信號，調(diào)節(jié)閥門的開度,，送風(fēng)量跟隨排風(fēng)量即刻變化,，送排風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)送風(fēng)量

結(jié)論

上述介紹了實驗室通風(fēng)設(shè)計的目的，實驗室通風(fēng)柜的的要求和功能,，排放氣體的處理方法和實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計方法,。實驗室的通風(fēng)設(shè)計首要解決的問題是安全性問題，通風(fēng)柜的捕捉集塵能力要符合一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,，氣流方向為流向?qū)嶒炇?，實驗室要隨時保持負(fù)壓,，實驗室通風(fēng)設(shè)計還要考慮到為實驗人員創(chuàng)造一個舒適的工作環(huán)境，解決溫度,、氣流,、噪音的問題，同時要保證低的能源消耗,，系統(tǒng)穩(wěn)定,，容易控制，易于操作管理,。簡而言之就是要從安全,、舒適、節(jié)能,、可靠運(yùn)行方面進(jìn)行設(shè)計,。