實驗室通風系統方案

一▩₪、實驗室通風系統
  實驗室供排風系統是整個實驗室設計和建設過程中規模最大▩₪、影響最廣泛的系統之一•◕。供排風系統完善與否↟↟│◕，直接對實驗室環境▩₪、實驗人員的身體健康▩₪、實驗裝置的執行維護等方面產生重要影響•◕。實驗室內往往存在許多不利於人體健康的化學物質汙染源↟↟│◕，特別是有害氣體↟↟│◕，將其排除非常重要•◕。但與此同時↟↟│◕，能源往往會被大量的消耗↟↟│◕，因而實驗室的通風控制系統的要求漸高↟↟│◕，從早期CV（定風量)↟↟│◕，2-State（雙穩態式）↟↟│◕，VAV（變風量）系統↟↟│◕，到最新的適應性控制系統——既安全↟↟│◕，又要符合節約能源的需要•◕。總之↟↟│◕，實驗室通風↟↟│◕，就是把室內的汙濁空氣直接或經淨化後排至室外把新鮮空氣補充進來↟↟│◕，從而保持室內的空氣條件↟↟│◕，以保持衛生標準和滿足生產工藝的要求↟↟│◕，我們把前者稱為排風↟↟│◕，後者稱為送風•◕。


二▩₪、實驗室通風要求↟•↟✘：
保持實驗室適當的通風
有人模式: 每小時換氣次數不少於10次
無人模式: 每小時換氣次數4次
保持實驗室的壓差（正壓或負壓）
保持適當的實驗室的環境條件
溫度
溼度
穩定性
三▩₪、實驗室通風空調系統的設計要考慮以下幾個主要因素↟•↟✘：
（1）保證實驗室的安全性↟↟│◕，保證一定數量的換氣次數；
（2）解決實驗室通風系統負壓的設計和系統控制；
（3）在滿足換氣次數和全新風條件下↟↟│◕，控制能耗•◕。
（4）系統穩定可靠•◕。
             
 實驗室通風要求新風全部來自室外↟↟│◕，然後100%排出室外↟↟│◕，通風櫃的排氣不在室內迴圈•◕。化學實驗室換氣要求每小時大於10次↟↟│◕，物理實驗室每小時大於10次↟↟│◕，實驗室無人時換氣可減少為6次•◕。實驗室通風櫃設計數量要足夠↟↟│◕，並且不作為唯一的室內排風裝置↟↟│◕，儀器室或產生危險物質的儀器上方設區域性排風系統•◕。實驗室的補風一部分來自空調系統直接送入實驗室的新風↟↟│◕，這部分新風根據實驗室排風量的變化而變化；另一部分透過空調系統送入非實驗室區域的走道▩₪、房間再透過實驗室的門縫補給•◕。實驗室的負壓透過送▩₪、排風風量和送排風口的佈置來實現↟↟│◕，氣流組織從辦公▩₪、管理用房▩₪、內走道▩₪、到產生危險物質的實驗房間•◕。通風櫃的位置佈置在遠離空氣流動▩₪、紊流大的地方↟↟│◕，遠離行走區域和空氣新風區•◕。新風從遠離通風櫃的地方引入↟↟│◕，空氣流動路徑遠離通風櫃•◕。
                
 
四▩₪、實驗室通風設計標準
1▩₪、《採暖▩₪、通風與空氣調節設計規範》（GBJ19-87-2003）•◕。
2▩₪、《通風與空調工程質量檢驗評定標準》（GBJ304-2002）•◕。
3▩₪、《簡明通風設計手冊》（GB50194-2002）•◕。
4▩₪、《壓縮機▩₪、風機▩₪、泵安裝工程施工及驗收規範》（JBJ29-2002）•◕。
5▩₪、《電氣裝置安裝工程低壓電器施工及驗收規範》（GB50254-96）
6▩₪、《大氣汙染物綜合排放標準》（GB16297-1996）•◕。
7▩₪、《環境空氣質量標準》（GB3095-1996）•◕。
8▩₪、《城市區域環境噪聲標準》（GB3096-93）•◕。
9▩₪、《建築設計防火規範》（GB50016-2006）•◕。
10▩₪、《公共建築節能設計標準》（GB50189-2005）•◕。
11▩₪、本公司相關資料及甲方提供的相關資料•◕。
五▩₪、實驗室通風系統的分類↟•↟✘：
按照動力不同↟↟│◕，通風系統可以分為自然通風和機械通風↟↟│◕，機械通風又可以分為全面通風和區域性通風↟↟│◕，全面通風是指在房間內整體的進行通風換氣的一種方式↟↟│◕，區域性通風是指通風的範圍控制在有害物質形成比較集中的地方↟↟│◕，或是工作人員經常活動的區域性地區的通風方式↟↟│◕，例如通風櫃▩₪、萬向排煙罩▩₪、原子吸收罩等•◕。
實驗室通風是研究控制實驗室有害物質對室內外空氣環境的影響和破壞的技術•◕。
                     
 
六▩₪、實驗室通風系統的基本組成
  1▩₪、通風末端裝置↟•↟✘：主要包括通風櫃▩₪、萬向排煙罩▩₪、原子吸收罩▩₪、吹吸式排風罩等•◕。
  2▩₪、通風管路系統↟•↟✘：主要有風機▩₪、風管▩₪、風閥▩₪、消聲器▩₪、廢氣處理塔等•◕。
         
通風櫃作為實驗室中重要的安全裝置↟↟│◕，它能夠提供一種有效的區域性通風方式•◕。
使用環境↟•↟✘：進行易燃易爆和易揮發的有毒有害氣體實驗操作▩₪、進行未知效能物品的檢測▩₪、定性定量實驗操作•◕。
通風櫃結構樣式↟•↟✘：三段組臺式(上櫃▩₪、操作檯面▩₪、下櫃);桌上型通風櫃步入式/落地式通風櫃•◕。
通風櫃型別↟•↟✘：鋼木通風櫃▩₪、全鋼通風櫃▩₪、玻璃鋼通風櫃▩₪、PP通風櫃•◕。


B ▩₪、萬向排煙罩↟•↟✘：主要為PP材質↟↟│◕，規格Φ110mm•◕。
C▩₪、原子吸收罩↟•↟✘：主要為不鏽鋼材質↟↟│◕，規格一般為400×400mm•◕。
 
 
通風管道
　　對於一般的普通建築↟↟│◕，若室內排出的氣體沒有腐蝕性↟↟│◕，通風管道可以採用鍍鋅鋼板↟↟│◕，對於產生有腐蝕性氣體的實驗室↟↟│◕，風管應採用耐腐蝕材料的PVC風管或玻璃鋼風管•◕。在一般的實驗室通風工程↟↟│◕，室內大多采用PVC風管▩₪、室外採用玻璃鋼風管；

根據國家有關標準↟↟│◕，風管壁厚如下↟•↟✘：
中低壓系統硬聚氯乙烯（PVC）圓形風管板材厚度（mm）

風管直徑D	板材厚度（mm）
D≤320	3.0
320＜D≤630	4.0

中低壓系統硬聚氯乙烯（PVC）矩形風管板材厚度（mm）

風管長邊尺寸b	板材厚度（mm）
b≤320	3.0
320＜b≤500	4.0
500＜b≤800	5.0
800＜b≤1250	6.0

　　對於室內層高不足的實驗室或採用大型風管的實驗室↟↟│◕，一般採用方形風管↟↟│◕，以便與現場空間匹配↟↟│◕，在滿足風管要求的前提下↟↟│◕，儘量減小風管佔用空間•◕。圓形風管採用外掛連線↟↟│◕，方形風管採用法蘭方式連線↟↟│◕，根據實際情況也可採用外掛方式連線•◕。
 
排風控制系統↟•↟✘：
為使各單臺裝置排風量達到設計要求↟↟│◕，且確保每臺通風裝置在單獨執行時不影響其它通風裝置的正常執行↟↟│◕，採用通風變頻系統•◕。
變頻系統原理↟•↟✘：當部分通風櫃不使用或通風櫃的電子風閥的角度改變時↟↟│◕，筒風主管的通風量發生變化↟↟│◕，同時通風主管的壓差也會發生變化↟↟│◕，這時壓差感測器檢測到風管壓差變化後↟↟│◕，透過訊號線傳輸到變頻器↟↟│◕，透過變頻器自動調節↟↟│◕，以控制風機的電機的轉速↟↟│◕，從而達到控制排風量的目的•◕。
通風系統控制
（一）定風量系統控制
1▩₪、系統採用靜壓感測自動變頻控制（或PLC程式設計控制）↟↟│◕，靜壓感測自動變頻控制可以根據開啟通風裝置的數量變化↟↟│◕，將其感應到的靜壓轉變成0-10v的電訊號輸入變頻器從而自動調節風機頻率↟↟│◕，使風機的抽風量與實際所需排風量相匹配↟↟│◕，從而確保排風效果↟↟│◕，達到節能節噪的效果；
2▩₪、每臺通風櫃安裝一個電子風量調節閥↟↟│◕，其控制開關和變頻控制系統及風機聯動↟↟│◕，可實現單臺或多臺通風裝置等不同工況下的控制•◕。風量調節閥採用數顯可調角度的電子風量調節閥↟↟│◕，並且有記憶功能（即可以
記住此次調節的角度↟↟│◕，下次開啟時仍然調到設計的角度）•◕。

3▩₪、系統風閥和風機整體聯鎖↟↟│◕，實現氣流的有序流動↟↟│◕，平衡系統風量↟↟│◕，防止氣流反串▩₪、倒流•◕。
（二）變風量系統（VAV）控制
1▩₪、系統採用靜壓感測自動變頻控制↟↟│◕，靜壓感測自動變頻控制可以根據開啟通風裝置的數量變化↟↟│◕，將其感應到的靜壓轉變成0-10v的電訊號輸入變頻器從而自動調節風機頻率↟↟│◕，使風機的抽風量與實際所需排風量相匹配↟↟│◕，從而確保排風效果↟↟│◕，達到節能節噪的效果；
2▩₪、每臺通風櫃安裝一個文丘裡變風量風閥↟↟│◕，其控制開關和變頻控制系統及風機聯動↟↟│◕，可實現單臺或多臺通風裝置等不同工況下的控制•◕。變風量調節閥門採用數顯可調角度的文丘裡風閥↟↟│◕，並且有記憶功能（即可以記住此次調節的角度↟↟│◕，下次開啟時仍然調到設計的角度）•◕。
3▩₪、系統風閥和風機整體聯鎖↟↟│◕，實現氣流的有序流動↟↟│◕，平衡系統風量↟↟│◕，防止氣流反串▩₪、倒流•◕。
 
實驗室在日常運作過程中會產生相應的廢氣↟↟│◕，如未經處理直接排放入大氣中勢必會對周邊環境造成汙染↟↟│◕，且會對人體造成損傷↟↟│◕，針對廢氣中包含的無機廢氣及有機廢氣↟↟│◕，科瓦特根據廢氣的不同種類做出相應的不同廢氣處理方案•◕。

          
通風系統注意事項↟•↟✘：
在建築平面佈局合理的前提下↟↟│◕，應充分考慮送風口▩₪、迴風口及排風口的位置；送▩₪、回▩₪、排風量的匹配（為建立房間之間合理的壓力梯度）；合理的壓差（保證空氣有序流動↟↟│◕，防止交叉汙染）•◕。在實驗室的設計中不僅要考慮氣流的流向↟↟│◕，還要考慮流量即壓差值↟↟│◕，不同潔淨程度登記（或不同功能）房間的壓差通常為5Pa-10P↟↟│◕，生物安全實驗室不同功能的相鄰房間壓差通常為10Pa-15P↟↟│◕，送▩₪、迴風末端的形式及送風速度對室內氣流的影響因素；同時↟↟│◕，要充分考慮人流▩₪、物流的路線↟↟│◕，最大限度地減少室內的迴流和渦流↟↟│◕，避免汙染物擴散到室內↟↟│◕，危害人員和環境的安全•◕。特別要注意排風櫃對室內氣流組織的影響•◕。
               
實驗室通風設計採用以下步驟和方案↟•↟✘：
（1）實驗室根據工藝要求和功能佈置選擇一定數量的通風櫃↟↟│◕，有的還兼有部分區域性排風罩•◕。通常校核下來換氣次數遠遠大於10次↟↟│◕，一般在20-30次以上↟↟│◕，滿足換氣次數要求•◕。但是此換氣次數是按照通風櫃最大開啟面積計算的通風量↟↟│◕，資料和經驗表明100臺通風櫃99%的時間只有18個或更少的人在使用•◕。故還應校核通風櫃最小開啟面積時的通風量和換氣次數↟↟│◕，若小於換氣次數要求↟↟│◕，則增加綜合排風系統•◕。
（2）實驗室通風采用全新風系統↟↟│◕，通風櫃的排氣不在室內迴圈•◕。由於實驗室要求房間相對其他輔助區域為負壓•◕。所以實驗室的新風量設計為排風量的70﹪-80﹪•◕。另外20﹪-30﹪的新風送至實驗室輔助房間▩₪、辦公▩₪、管理用房▩₪、內走道等↟↟│◕，再由門窗縫隙補充到房間•◕。
（3）通風櫃的風量平衡可以採用定風量控制系統↟↟│◕，即排風量恆定↟↟│◕，送風量和門窗縫隙補充風量恆定•◕。此方法適用於最大排風量滿足最小換氣次數要求的實驗室•◕。
（4）對於排風量遠大於最小通風量要求的房間還可以採用兩段式通風控制系統保證風量平衡↟↟│◕，即根據通風櫃的位移訊號↟↟│◕，排風機▩₪、送風機有2種送風工況↟↟│◕，低風量工況應用於維持最小換氣次數的要求↟↟│◕，節約能耗•◕。此情形藥檢所採用了變風量控制系統•◕。通風櫃風量變化時↟↟│◕，排風量也會相對變小↟↟│◕，此時要求放置在屋頂的排風機隨著通風櫃櫃門的位置變化而變頻↟↟│◕，降低風量↟↟│◕，保證通風櫃面風速恆定•◕。同時自控系統改變全新風風機的頻率↟↟│◕，降低風量↟↟│◕，維持負壓平衡•◕。變風量系統可以降低系統能耗•◕。系統最大▩₪、最小換氣次數接近則考慮採用定風量系統↟↟│◕，使得系統簡單↟↟│◕，降低初投資•◕。

通風系統除上文所述對通風櫃有特殊要求外↟↟│◕，對其他裝置和控制系統也有一定的要求和標準•◕。通風櫃的選擇除滿足排風和捕捉能力外↟↟│◕，還要注意需要根據調節門移動而立即改變風量↟↟│◕，維持表面風速的恆定•◕。筆者建議系統風量的測定和控制以櫃門位移為訊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裝置選型因素以外↟↟│◕，通風系統設計和控制系統是關鍵因素↟↟│◕，要保證系統的反應時間要足夠短（<1秒）↟↟│◕，通風系統不平衡會導致通風櫃排風和捕捉能力散失↟↟│◕，氣流流出實驗室↟↟│◕，建築物內壓力不穩定•◕。


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