實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中,規(guī)模最大、影響最廣泛的系統(tǒng)之一。通風(fēng)系統(tǒng)的完善與否，直接對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、實(shí)驗(yàn)人員的身體健康、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)等方面產(chǎn)生重要影響。實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)是結(jié)合實(shí)驗(yàn)大樓給排水、消防、供電、采暖、空調(diào)、供氣等專業(yè)，設(shè)計(jì)完備和科學(xué)的通風(fēng)統(tǒng)統(tǒng)工程，保障實(shí)驗(yàn)室安全。為實(shí)驗(yàn)室工作人員提供最安全舒適的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。
實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)方式有兩種，即局部排風(fēng)和全室通風(fēng)。局部排風(fēng)是在有害物質(zhì)產(chǎn)生后立即就近排出，這種方式能以較少的風(fēng)量排走大量的有害物質(zhì)，能量省而效果好，是改善現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件可行和經(jīng)濟(jì)的方法，也可能是適應(yīng)新實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)建設(shè)的最好方式。對(duì)于有些實(shí)驗(yàn)不能采用局部排風(fēng)，或局部排風(fēng)滿足不了排風(fēng)要求時(shí)，采用全室通風(fēng)。
一、通排風(fēng)系統(tǒng)整體規(guī)劃
根據(jù)實(shí)驗(yàn)大樓的實(shí)驗(yàn)流程,設(shè)計(jì)出完美的實(shí)驗(yàn)室平面布局，由平面布局結(jié)合整棟實(shí)驗(yàn)大樓的給排水、消防、供電、采暖、空調(diào)、供氣等因素,且充分考慮管內(nèi)空氣流速對(duì)室內(nèi)噪聲的影響確定最佳管路,同時(shí)根據(jù)客戶使用不同要求,結(jié)合管路特性，研制開發(fā)與之匹配的風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)出最佳通風(fēng)排毒工程。
(1)實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)系統(tǒng)的目標(biāo):安全、環(huán)保、低能耗、舒適;
(2)實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)系統(tǒng)控制方案:CAV系統(tǒng)(定風(fēng)量控制)、2S系統(tǒng)(雙穩(wěn)態(tài)控制)、VAV系統(tǒng)(變風(fēng)量控制)、UBC系統(tǒng)(自適應(yīng)控制)。通排風(fēng)系統(tǒng)整體規(guī)劃如下圖所示。
實(shí)驗(yàn)室過(guò)度負(fù)壓，通風(fēng)柜氣體泄漏，實(shí)驗(yàn)室噪音等問(wèn)題，一直是困擾實(shí)驗(yàn)室工作人員的難題。這些問(wèn)題給長(zhǎng)期在實(shí)驗(yàn)室中工作的人員,甚至工作在實(shí)驗(yàn)室周圍的管理和后勤人員,造成了身體和心理上的嚴(yán)重傷害。
一個(gè)科學(xué)、合理的通風(fēng)系統(tǒng)要求通風(fēng)效果好、噪音低、操作簡(jiǎn)便、節(jié)約能源，甚至要求室內(nèi)壓差和溫濕度都能保持人體的舒適性。
二、設(shè)計(jì)原則
(1)根據(jù)大樓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，就近開設(shè)風(fēng)井，劃分排風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，管道系統(tǒng)做到“短、平、順、直”，減小系統(tǒng)阻力、降低系統(tǒng)噪聲;
(2)排風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)達(dá)到風(fēng)量平衡，保持室內(nèi)-5Pa~—-10Pa的負(fù)壓，防止有害氣體的散溢、保證實(shí)驗(yàn)人員的身心健康:
(3)夏天補(bǔ)冷風(fēng)、冬天補(bǔ)暖風(fēng)，保證室內(nèi)溫濕度的舒適性;
(4)采用智能變頻控制系統(tǒng),達(dá)到操作方便、節(jié)能降噪的目的;
(5)綜合考慮各項(xiàng)因素,采用投資少、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行效果好的成熟工藝;
(6)所選擇的工藝必須滿足現(xiàn)場(chǎng)條件，平面布置簡(jiǎn)潔、緊湊、少占地,并方便生產(chǎn)操作和維護(hù)維修;
(7)非標(biāo)設(shè)備應(yīng)符合國(guó)家或行業(yè)相關(guān)規(guī)范，并保證性能穩(wěn)定、外表美觀;
(8)在設(shè)計(jì)中充分考慮噪聲、臭味等,防止二次污染的產(chǎn)生,不給周圍環(huán)境造成新的污染;
(9)處理設(shè)施具備沖擊負(fù)荷能力,確保廢氣達(dá)標(biāo)排放。
三、設(shè)計(jì)參數(shù)
(1)支管路內(nèi)風(fēng)速6~8m/s,干管路內(nèi)風(fēng)速8 ~ 14m/s;
(2)通風(fēng)設(shè)備設(shè)計(jì)風(fēng)量:通風(fēng)柜面風(fēng)速:0.3~0.8 m/s,單臺(tái)1200 x800 x2350通風(fēng)柜設(shè)計(jì)風(fēng)量1500m/h,單臺(tái)1500 x800 x2350通風(fēng)柜設(shè)計(jì)風(fēng)量1800m/h,單臺(tái)1800 x800 x2350通風(fēng)柜設(shè)計(jì)風(fēng)量2200m/h,萬(wàn)向抽氣罩面風(fēng)速: ≥0.35 m/s,萬(wàn)向抽氣罩排風(fēng)量150~ 350 m/h,原子吸收罩面風(fēng)速: ≥0.35 m/s,排風(fēng)量350 ~ 600 m/h。
(3)換氣次數(shù):一般化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的換氣次數(shù):8~12次/小時(shí)
(4)通風(fēng)系統(tǒng)使用終端噪聲≤62db。
(5)風(fēng)機(jī)采用耐腐蝕玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)采用變頻控制,以達(dá)到節(jié)能和降噪的目的。
四、實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法
綜上所述,實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)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(jì)上考慮,實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要考慮以下幾個(gè)主要因素:①保證實(shí)驗(yàn)室的安全性，保證一定數(shù)量的換氣次數(shù);②解決實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)負(fù)壓的設(shè)計(jì)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)穩(wěn)定可靠。
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)計(jì)采用以下步驟和方案:①實(shí)驗(yàn)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)罩。通常校核下來(lái)?yè)Q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(jì)算的通風(fēng)量，資料和經(jīng)驗(yàn)表明100臺(tái)通風(fēng)柜99%的時(shí)間只有18個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室要求房間相對(duì)其他輔助區(qū)城為負(fù)壓。所以實(shí)驗(yàn)室的新風(fēng)量設(shè)計(jì)為排風(fēng)量的70% -80%。另外20% -30%的新風(fēng)送至實(shí)驗(yàn)室輔助房間、辦公、管理用房?jī)?nèi)走道等，再由門窗縫歐補(bǔ)充到房間。③通風(fēng)柜的風(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)量和門窗縫家補(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(shí)驗(yàn)室。④對(duì)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)量平衡，即根據(jù)通風(fēng)柜的位移信號(hào)，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。此情形藥檢所采用了變風(fēng)量控制系統(tǒng)。通
鳳柜風(fēng)量變化時(shí)，排風(fēng)量也會(huì)相對(duì)變小,此時(shí)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。
五、通鳳系統(tǒng)控制
1.定風(fēng)量系統(tǒng)控制
(1)系統(tǒng)采用靜壓傳感自動(dòng)變頻控制(或PLC編程控制) ,靜壓傳感自動(dòng)變頻控制可以根據(jù)開啟通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量變化，將其感應(yīng)到的靜壓轉(zhuǎn)變成0~ 10V的電信號(hào)輸人變頻器從而自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率，使風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)量與實(shí)際所需排風(fēng)量相匹配,從而確保排風(fēng)效果,達(dá)到節(jié)能降噪的效果;
(2)每臺(tái)通風(fēng)柜安裝一個(gè)電子風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，其控制開關(guān)和變頻控制系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)或多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備等不同工況下的控制。風(fēng)量調(diào)節(jié)閥采用數(shù)顯可調(diào)角度的電子風(fēng)量調(diào)節(jié)閥,并且有記憶功能(即可以記住此次調(diào)節(jié)的角度，下次打開時(shí)仍然調(diào)到設(shè)計(jì)的角度)。
(3)系統(tǒng)風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)整體聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)氣流的有序流動(dòng)，平衡系統(tǒng)風(fēng)量,防止氣流反串、倒流。
2.變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV)控制
(1)系統(tǒng)采用靜壓傳感自動(dòng)變頻控制,靜壓傳感自動(dòng)變頻控制可以根據(jù)開啟通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量變化,將其感應(yīng)到的靜壓轉(zhuǎn)變成0 ~10V的電信號(hào)輸人變頻器從而自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)頻率,使風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)量與實(shí)際所需排風(fēng)量相匹配，從而確保排風(fēng)效果，達(dá)到節(jié)能降噪的效果;
(2)每臺(tái)通風(fēng)柜安裝一個(gè)文丘里變風(fēng)量風(fēng)閥，其控制開關(guān)和變頻控制系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)或多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備等不同工況下的控制。變風(fēng)量調(diào)節(jié)閥門采用數(shù)顯可調(diào)角度的文丘里風(fēng)閥,并且有記憶功能(即可以記住此次調(diào)節(jié)的角度，下次打開時(shí)仍然調(diào)到設(shè)計(jì)的角度)。
(3)系統(tǒng)風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)整體聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)氣流的有序流動(dòng)，平衡系統(tǒng)風(fēng)量，防止氣流反串、倒流。
六、排風(fēng)系統(tǒng)
通風(fēng)柜的排風(fēng)系統(tǒng)可分為集中式和分散式兩種。集中式是把一層樓面或兒層樓面的通風(fēng)柜組成一個(gè)系統(tǒng),或者整個(gè)實(shí)驗(yàn)樓分成-兩個(gè)系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是通風(fēng)機(jī)少，設(shè)備投資省，而且對(duì)通風(fēng)柜的數(shù)量稍有增減,以及位置的變更,都具有一定的適應(yīng)性。然而由于系統(tǒng)較大，風(fēng)量不易平衡，盡管每個(gè)通風(fēng)柜上都裝有調(diào)節(jié)閥,但使用不方便，并且也不容易達(dá)到預(yù)定的效果。如果系統(tǒng)風(fēng)管損壞需要檢修時(shí),那么整個(gè)系統(tǒng)的通風(fēng)柜就無(wú)法使用。所以，原來(lái)采用集中式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室,先后都改為用分散式系統(tǒng)。
分散式是把一個(gè)通風(fēng)柜或同房間的幾個(gè)通風(fēng)柜組成一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是可根據(jù)通風(fēng)柜的工作需要來(lái)啟閉通風(fēng)機(jī)，相互不受干擾，容易達(dá)到預(yù)定的效果，而且比集中式節(jié)省能源，因?yàn)榧惺较到y(tǒng)，只要一個(gè)通風(fēng)柜在使用，就得開動(dòng)大通風(fēng)機(jī)。分散式由于系統(tǒng)小，排風(fēng)量也小，阻力也小，所以通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓都不大，噪音與振動(dòng)相應(yīng)也較小。分散式還有一個(gè)特點(diǎn)，是對(duì)排出不同性質(zhì)的有害氣體易于處理。缺點(diǎn)是通風(fēng)機(jī)的數(shù)量多、系統(tǒng)多，如果通風(fēng)機(jī)集中于通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，那么投資就會(huì)增大，如果通風(fēng)機(jī)分散布置，而且就地安裝，雖然通風(fēng)機(jī)的投資增加，但風(fēng)管的投資可節(jié)省,最后總投資不一定增大。建議使用分散式。
在劃分系統(tǒng)時(shí)，同一個(gè)房間內(nèi)如有兩個(gè)以上的通風(fēng)柜，應(yīng)劃為一個(gè)系統(tǒng)，避免個(gè)通風(fēng)柜在使用，其他的通風(fēng)柜產(chǎn)生倒流，使室內(nèi)受到污染。同樣，一個(gè)房間內(nèi)除了一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)外，不宜再裝置其他排風(fēng)設(shè)備。排風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)，一般都裝在屋頂上,或頂層的通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，這樣可不占用使用面積，而且使室內(nèi)的排風(fēng)管道處于負(fù)壓狀態(tài),以免有害物質(zhì)由于管道的腐蝕或損壞，以及由于管道不嚴(yán)密而滲入室內(nèi),此外,通風(fēng)機(jī)安裝在屋頂上或頂層的通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，檢修方便，易于消聲或減振。
排風(fēng)系統(tǒng)有害物質(zhì)排放高度應(yīng)按現(xiàn)行的《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《工業(yè)三廢排放標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行。在一般情況下,如果附近50米以內(nèi)沒有較高建筑物時(shí),排放高度應(yīng)超過(guò)建筑物最高處兩米以上。
