實驗室通風系統(tǒng)設(shè)計
2022-11-03
由于實驗室氣體排放中存在著很多有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體，所以在排入大氣前要對氣體進行過濾處理，通常情況下：酸性氣體選用立式酸霧塔；有毒和有機氣體選用光學(xué)催化凈化箱。兩種設(shè)備分別安裝在排風系統(tǒng)末端，立式酸霧塔安裝在風機的正壓段，光學(xué)催化凈化箱安裝在風機負壓段。動物房的氣體經(jīng)過初效和中效過濾后，直接排入大氣，但在排風口處做高壓噴射流處理，噴射高度在3米以上。
綜上所述，實驗室通風系統(tǒng)對設(shè)備（特別是通風柜）是有一定標準和要求的。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）解決實驗室通風系統(tǒng)負壓的設(shè)計和系統(tǒng)控制；（3）在滿足換氣次數(shù)和全新風條件下，控制能耗。（4）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
實驗室通風設(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)量的通風柜，有的還兼有部分局部排風罩。通常校核下來換氣次數(shù)遠遠大于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)是按照通風柜最大開啟面積計算的通風量，資料和經(jīng)驗表明100臺通風柜99%的時間只有18個或更少的人在使用。故還應(yīng)校核通風柜最小開啟面積時的通風量和換氣次數(shù)，若小于換氣次數(shù)要求，則增加綜合排風系統(tǒng)。
（2）實驗室通風采用全新風系統(tǒng)，通風柜的排氣不在室內(nèi)循環(huán)。由于實驗室要求房間相對其他輔助區(qū)域為負壓。所以實驗室的新風量設(shè)計為排風量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新風送至實驗室輔助房間、辦公、管理用房、內(nèi)走道等，再由門窗縫隙補充到房間。
?。?）通風柜的風量平衡可以采用定風量控制系統(tǒng)，即排風量恒定，送風量和門窗縫隙補充風量恒定。此方法適用于最大排風量滿足最小換氣次數(shù)要求的實驗室。
?。?）對于排風量遠大于最小通風量要求的房間還可以采用兩段式通風控制系統(tǒng)保證風量平衡，即根據(jù)通風柜的位移信號，排風機、送風機有2種送風工況，低風量工況應(yīng)用于維持最小換氣次數(shù)的要求，節(jié)約能耗。此情形藥檢所采用了變風量控制系統(tǒng)。通風柜風量變化時，排風量也會相對變小，此時要求放置在屋頂?shù)呐棚L機隨著通風柜柜門的位置變化而變頻，降低風量，保證通風柜面風速恒定。同時自控系統(tǒng)改變?nèi)嘛L風機的頻率，降低風量，維持負壓平衡。變風量系統(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量系統(tǒng)，使得系統(tǒng)簡單，降低初投資。
通風系統(tǒng)除上文所述對通風柜有特殊要求外，對其他設(shè)備和控制系統(tǒng)也有一定的要求和標準。通風柜的選擇除滿足排風和捕捉能力外，還要注意需要根據(jù)調(diào)節(jié)門移動而立即改變風量，維持表面風速的恒定。筆者建議系統(tǒng)風量的測定和控制以柜門位移為信號而不是測定表面風速來測定。實驗室壓力控制和最小通風量的控制除了設(shè)備選型因素以外，通風系統(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），通風系統(tǒng)不平衡會導(dǎo)致通風柜排風和捕捉能力散失，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)風量的變化不會因為風管內(nèi)靜壓的變化而使得反應(yīng)時間緩慢影響系統(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)時間會讓送排風設(shè)備產(chǎn)生震蕩，速度不穩(wěn)定會有大量的平衡問題存在，波動的送、排風系統(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。
所以，系統(tǒng)首先監(jiān)測的是通風柜的狀態(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（風量），此時向（壓力無關(guān)型）閥門送出風量控制信號，調(diào)節(jié)閥門的開度，送風量跟隨排風量即刻變化，送排風機變頻調(diào)節(jié)送風量。
2022-11-03
