实验室通风系统的设计和应用 

 

实验室即进行实验研讨的***别场所，可对生物学、化学、物理学或其他***别科学做实验。实验室通风系统是整个实验室设计和建造过程中，设计***、影响***广泛的系统之一。其通风系统的设计，关于实验室环境的舒适度、实验作业人员的身体健康、实验设备的运转保护等方面发生重要影响，并关系到实验室的出资本钱、能源耗费及后期运转费用。

 

”

实验室通风系统设计的意图，是为作业人员供给安全、舒适的作业环境，削减人员暴露在风险空气下的或许。由于在实验操作过程中或许发生有毒有害气体，为确保实验人员安全，此类或许发生有毒有害气体的实验，要求尽量在排风柜或生物安全柜内进行，不能在排风柜内进行的，要设部分排风设备，例如原子吸收罩、万向排气罩等，一起,实验室要设全面通风（或称辅助排风）系统满意实验室***小换气量要求。通风系统的设计方针是使得实验室通风作用***、噪音低、操作简洁、节省能源，室内压差和温湿度都能坚持人体的舒适。

 

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实验室通风系统一般有定风量系统、双风量系统、变风量系统的办法：

 

1.1、定风量排风系统：排风机选用单速定频风机，排风量根本安稳不变，系统无法随排风柜应用数量及排风柜门敞开高度而调节风量。该系统***点是设计直接、出资小、控制简略；缺点是灵活性差、噪音***、排风柜面风速难以确保，会有部分有毒有害气体从排风柜中逸出（面风速过小或过***都能构成气体从排风柜中逸出），且运转费用高（排风机的电力耗费***化，被排风机排出的热能耗费***化）。

 

1.2、双风量系统：排风机选用双速风机，在两个预订的风流量值之间进行高-低（或许称为***-***小）切换，较定风量系统有所改进，但没有从根本上改动定风量系统的缺点，现在应用不多。

 

1.3变风量系统：排风机选用变频风机，在排风或补风主风道上设压力传感器，应用静压控制器PID控制变频器调节风机转速，到达安稳静压或动压调节风量的意图。高性能的气流控制器能够快速、安稳的在***流量改动规模内调节。在变风量系统中排风柜一般选用面风速控制，通过在排风柜前选用人体感应器检测人员是否存在，来控制柜门面风速，当操作人员在排风柜前作业时，将排风柜面风速设定为作业形式，此刻排风柜面风速控制在0.5m/s, 当操作人员脱离的时分，将排风柜面风速设定为待命形式，此刻排风柜面风速控制在0.3m/s，遵从《实验室变风量排风柜》JG/T222－2007规范之要求。另房间还要设辅助排风，当排风柜排风量不满意实验室***小排风量要求时，辅助排风主动翻开，确保实验室***小排风量契合规范要求。主动变风量控制系统的***点包含：节能显着、安全性高，易于习惯风量改动需求。

 

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实验室全面排风，或称辅助排风：

 

当排风柜排风量不满意实验室***小排风量要求时，辅助排风主动翻开，确保实验室***小排风量，排风量换气次数按照房间的功能与要求。

 

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补风系统

 

为了确保不呈现气流回溯，实验室一般会设定较高的排风量，且接连排风时刻较长（一般多为7*24小时全天候敞开排风系统），因而实验室室内负压过***的状况十分常见。为平衡室表里压差，防止呈现负压过***的状况，实验室在设计时就需求设计实验室补风系统，以保持房间设定的压力，负压防止实验过程中有毒气体和颗粒以及化学品寄存过程中蒸发的有害气体向其他空间外溢，正压实验室不受外部空气污染影响查验成果，并使得实验室内换气率能有用控制，室内空气应充沛置换，确保其新鲜度。

 

3.1 、补风办法

 

实验室的补风办法一般有两种，分别是天然补风和机械补风。

 

天然补风不设备补风机，通过实验室表里的压差（室内为负压）将室外新风通过滤器、管道吸入室内到达补风作用，由于新风是被室外的正压压入负压的室内，所以天然补风能够使得气流到达动态平衡，一起也确保实验室气流流向安稳，且一直处于负压状况。 天然补风的***点主要是不需设备补风机，节省了前期出资和补风机运转的电费；缺点是在设计装饰时需求提早扩展进风井或进风百页面积，这需求占用修建应用面积或影响修建立面作用，其次是不通过补风机的天然风无法进行加热或冷却处理。

 

机械补风设置引风机构成抱负的气流组织，将室外新风经会集处理后，由补风机经管道送入房间内，机械补风能够对其加热或冷却处理及过滤等预处理，进行选用定风量补风仍是变风量补风系统，一般与排风系统对应，即排风为定风量系统，补风也为定风量系统，排风为变风量系统，补风也为变风量系统。

 

3.2、补风地址

 

室内补风的补风地址一般没有很***的约束，能够直接补在排风柜内或柜门前，也可补在房间内，可是不同的补风地址有着不同的影响，在排风柜内或柜门前补风的***势是不需求为新风做加热或冷却处理，可节省能源，节省本钱；缺点则是新风会影响通风柜内实验时的实验数据，一起损坏操作人员作业环境舒适性，这种补风地址不适用有面风速要求的排风系统。与之比照，补风地址设置在房间内时，其***点是操作人员的作业环境根本不会遭到影响，对排风柜面风速及柜内气流亦无影响；缺点则是新风一般需求通过加热或许冷却处理，能量本钱要比***种补风地址高。

 

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排风柜变风量控制器

 

排风柜变风量控制器有一类是丈量柜门面风速，通过与设定风速比较，调节风阀开度以到达设定值，风阀一般选用蝶阀，其缺点有：精度受丈量点的方位和数量影响，比较简略遭到设备方位和表里气流（紊流）影响，丈量到的风速需求通过传感器转换成电信号调节风阀，系统反映速度稍慢，控制信号呼应时刻：<3秒，面风速控制精度一般在±20%。

 

另一类排风柜变风量控制器，现在干流应用的是文丘里风量控制器，通过丈量移门方位，凭借位移传感器测得移门开度并传输给控制器，控制器依据“流量=均匀流速×面积”的公示计算出的风量来实时改动阀门的开度巨细来调节排风量。该系统抗干扰性***，控制安稳，从理论上属开环控制，在试剂应用中需另设风速仪或其他反应设备，以确保控制的准确性和牢靠性。调节风阀开度具有精度不受柜前有无人员遮挡影响，调整风量过程敏捷精准，呼应时刻短，可完成传统的变风量阀不或许完成的高调节比（1:17~20）、与管道静压无关(150~750PA)、呼应时刻快(小于1秒)、风量控制准确到气流控制信号的±5％等***性。

 

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变风量通风系统控制

 

5.1、常用的实验室变风量通风系统控制原理

 

5.2、风量的控制办法

 

现在关于风量的控制办法有面风速法和位移法。

 

面风速法，通常是应用设备在排风柜进口边际处的风速传感器测得风速并传输到控制器，通过比较和计算得到所需风量，然后改动风阀开度调整排风量，终究使其面风速坚持在0.3m/s~0.6m/s（OSHA）的某个设定值或是某个较小的规模。其***点是：结构简略易设备，控制相对简略；闭环反应控制确保了安全性和节能性的控制作用；以一个点的风速来替代面风速，与真实的控制目标其面风速还会有些误差，比较简略遭到设备方位和表里气流（紊流）影响。

 

位移法，合作应用VAV变风量文丘里阀，凭借位移传感器测得柜门开度并传输给控制器，控制器依据“流量=均匀流速×面积”的公示计算出的风量来实时改动阀门的开度巨细来调节排风量。该系统抗干扰性***，控制安稳，从理论上属开环控制，在实践应用中需另设风速仪或其他反应设备，以确保控制的准确性和牢靠性。调节风阀开度具有精度不受柜前有无人员遮挡影响，调整风量过程敏捷精准，呼应时刻短，可完成传统的变风量阀不或许完成的高调节比（1:17~20）、与管道静压无关(150~750PA)、呼应时刻快(小于1秒)、风量控制准确到气流控制信号的±5％等***性。

 

设备还可设备红外线人体监测器，主动控制系统能够通过不同的面风速设置值到达节省运转费用的意图，当操作台前有操作人员作业时面风速控制在某一设定值（如0.5m/s）,当通风柜前无人操作时，系统主动转换到另一设定值（如0.3m/s）。通风柜移门方位过高时有显着警报。发生机械故障导致面风速过高或过低时有显着警报。当呈现异常状况时，面风速控制系统可敞开事端排风形式，将风阀开到***开度，不受面风速设定值的控制。

 

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尾气排放及排风处理

 

有些实验设备在作业过程中会发生尾气，部分实验室尾气需通过处理后，才干外排，在排风系统划分时，需将这部分排风会集在一个系统，以会集处理。选用何种处理办法，应依据排气性质决议。

 

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设计中要注意的问题

 

在设计实验室通风系统时，要将实验性质相同或附近的排风设在一个系统，如果有混合后或许引起焚烧、爆破或构成毒性更强的有害物质的或许，则需求别的分设排风系统。生物安全柜要单排风。

 

实验室应用的通风系统设计***先要确保实验室的安全性，就要确保有必定数量的换气次数；还有实验室的通风系统负压的设计和系统控制很重要，要处理***；系统要能安稳牢靠的运转；终究就是在确保了必定数量的换气次数和全新风条件下，要将能耗降低到***。要到达这些要求，通风设备尤其是通风柜就得有必定规范和要求。

 

当实验室排风量较***时，要在实验室通风系统设计时在走廊、***厅等公共区域增设补风系统，以防止呈现负压过***构成的开门或关门困难。

 

通风系统不仅对实验室通风柜有***别要求外，还对控制系统和其他设备有必定的要求和规范。设备类型、通风系统设计和控制系统都会影响到实验室的压力控制和***小通风量的控制，通风系统设计和控制系统***主要。通风系统不平衡会导致通风柜排风和捕捉才能流失，气流流出实验室，修建物内压力不安稳。

 

通风系统的风量的改动不能由于风管内静压的改动影响其反应时刻，然后影响通风量的准确性。压力相关型的系统也会影响系统流量的精准控制，使得其反应时刻变慢，然后导致送排风设备发生震动，速度不安稳，风量不平衡，终究导致控制系统无法能调节。一切系统应挑选压力改动无关型的。

 

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结语

 

实验室品种繁复，其通风系统的设计也应该量体裁衣、与时俱进，在一个实验楼内或许一起存在多种通风办法，而通风系统设计的***要原则是确保实验室作业环境不危害作业人员的健康安全，在这个基础上，则应尽量控制装饰和运转本钱，为实验室减轻经济压力。跟着实验室建造规范的不断提高，变风量通风系统应用越来越广，实验室通风系统设计也需求多倾听应用人员及其他相关方面人士的定见，设计要有针对性，做到有的放矢。