實驗室通風系統(tǒng)

時間：2015-04-09 點擊次數(shù)：5466次 作者：四川實驗臺廠家| 四川通風柜生產(chǎn)廠家

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實驗室通風系統(tǒng)

一、實驗室通風的目的和要求

實驗室通風與舒適性空調(diào)系統(tǒng)的通風設(shè)計要求不同，主要目的是提供安全、舒適的工作環(huán)境，減少人員暴露在危險空氣下的可能。通風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問題。

二、通風分類

 1、按通風系統(tǒng)作用劃分

按照通風系統(tǒng)作用范圍可分為全面通風和局部通風。
（1）全面通風是對整個房間進行通風換氣，用送入室內(nèi)的新鮮空氣把房間里的有害氣體濃度稀釋到衛(wèi)生標準的允許范圍內(nèi)，同時把室內(nèi)污染的空氣直接或經(jīng)過凈化處理后排放到室外大氣中。全面通風的效果不僅與全面通風量有關(guān)，還與通風房間的氣流組織有關(guān)。全面通風的進排風應(yīng)使室內(nèi)氣流從有害物濃度較低地區(qū)流向有害物濃度較高的地區(qū)，特別是應(yīng)使氣流將有害物從人員停留區(qū)帶走。
（2）局部通風是采取局部氣流使局部地點不受有害物的污染，從而營造娘蒿的工作環(huán)境。實驗室局部通風一般包含：排毒柜通風、萬向抽氣罩通風、原子吸收罩通風、桌面通風罩通風等。

2、按通風系統(tǒng)作用力劃分

    按照通風系統(tǒng)的作用動力可分為自然通風和機械通風。
（1）自然通風是利用室外風力造成的風壓，以及由室內(nèi)外溫度差產(chǎn)生的熱壓使空氣流動的通風方式。
（2）機械通風是依靠風機的動力使室內(nèi)外空氣流動的方式。
實驗室一般采用機械通風以及機械補風或自然補風相結(jié)合的形式。在通風系統(tǒng)設(shè)計時，先考慮局部通風，若達不到要求，再采用全面通風，局部通風可以保證在實驗地點合理有效地排出有害物質(zhì)，全面通風用來排出散發(fā)及殘存在實驗室中的有害物質(zhì)，以保證實驗室的衛(wèi)生環(huán)境。另外，還要考慮建筑設(shè)計和自然通風的配合。
另有一種特殊通風形式是“事故通風”，它是為防止在發(fā)生偶然事故或故障時，可能突然放散的大量有害氣體或有爆炸性的氣體造成更大人員或財產(chǎn)損失而設(shè)置的排氣系統(tǒng)，是安全保障的一項必要措施。

三、通風系統(tǒng)的組成

通風系統(tǒng)一般由通風設(shè)備、通風管道、消聲器、風機、控制系統(tǒng)組成。

1、通風設(shè)備

實驗室常用通風設(shè)備主要有：排毒柜、原子吸收罩、萬向排氣罩、桌面式通風罩等。
（1）排毒柜是安全處理有害、有毒氣體或蒸汽的通風設(shè)備，作用是用來捕捉、密封和轉(zhuǎn)移污染物以及有害氣體，放置其逃逸到實驗室內(nèi)，這樣通過吸入工作區(qū)域的污染物，使操作者吸入接觸的污染物最小化。排毒柜內(nèi)的氣流是通過排風機將實驗室內(nèi)的空氣吸進排毒柜，將排毒柜內(nèi)污染的氣體稀釋并通過通風系統(tǒng)排到戶外后，可以達到低濃度擴散。
常見排毒柜技術(shù)參數(shù)

外形尺寸（mm*mm*mm）	1200*800*2550	1500*800*2550	1800*800*2550
臺面高度（mm）	850
窗口最大開啟高度（mm）	740
通風工作面凈高（mm）	1150
通風工作面凈深（mm）	680
通風工作面凈寬（mm）	950	1250	1550
排風量（m3/L）	1300	1700	2100
壓頭損失（Pa）	70	80	90
排氣口直徑（mm）	250	300	300
通風柜面風速（m/s）	0.5±10%
噪音（dB）	小于55
工作面照度（lx）	大于300
輸入額定電源電壓（V）	三項380VAC/50Hz
電源插座額定電壓（V）	每個均為：220 VAC/50Hz
電源插座額定電流（A）	每個均為13
適配風機功率（kW）	0.18~11
防觸電保護類型	I類
外殼防護等級	1P40
額定絕緣電壓（V）	450VAC
額定沖擊耐受電壓（kV）	6
凈重（Kg）	235

（2）萬向抽氣罩是進行局部通風的首選，安裝簡單、定位靈活，通風性能良好，能有效保護實驗室工作人員的人身安全，適用于液相色譜、氣相色譜或廢氣量不大且沒有高溫的實驗。
（3）原子吸收罩主要適用于原子吸收儀等涉及高溫且需要局部通風的大型精密儀器，要求定位安裝，也是整體實驗室規(guī)劃中必須考慮的因素之一。
（4）桌面通風罩主要適用于有機化學或需要長時間蒸餾的實驗室，在解決這類實驗室的整體通風要求中，它是必不可少的裝備之一。

2、通風管道

對于一般的普通建筑，若室內(nèi)排出的氣體沒有腐蝕性，通風管道可以采用鍍鋅鋼板，對于產(chǎn)生有腐蝕性氣體的實驗室，風管應(yīng)采用耐腐蝕材料的PVC風管或玻璃鋼風管。在一般的實驗室通風工程，室內(nèi)大多采用PVC風管、室外采用玻璃鋼風管。
中低壓系統(tǒng)硬聚氯乙烯（PVC）矩形風管板材厚度

風管邊長尺寸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

中低壓系統(tǒng)硬聚氯乙烯（PVC）圓形風管板材厚度

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

對于室內(nèi)層高不足的實驗室或采用大型風管的實驗室，一般采用矩形風管，以便與現(xiàn)場空間匹配，在滿足風管要求的前提下，盡量減小風管占用空間。圓形風管采用插件連接，矩形風管采用法蘭方式連接，根據(jù)實際情況也可采用插件方式連接。

3、風機

風機主要有軸流風機、斜流風機、離心風機。軸流風機、斜流風機適用于風壓小、管路短的通風系統(tǒng)，如直接排至窗外或墻外的通風系統(tǒng)，簡稱直排；玻璃鋼離心風機適用于管路長的通風系統(tǒng)，如通過風管井或外墻接管排至屋頂，簡稱屋頂排放。風機的材質(zhì)：一般分為玻璃鋼、PP、PVC等。分估計的型號根據(jù)風量和風壓選擇。

4、通風控制系統(tǒng)

通風控制系統(tǒng)可根據(jù)不同的情況采用不同的控制方式，如單臺通風設(shè)備定風量通風控制系統(tǒng)、多臺通風設(shè)備變頻通風控制系統(tǒng)、多臺通風設(shè)備變頻+變風量通風控制系統(tǒng)。
（1）單臺通風設(shè)備定風量通風控制系統(tǒng)。單臺通風設(shè)備定風量通風控制系統(tǒng)是指每一臺排毒柜的排風由獨立的一組通風管和一臺風機，有效的排放與大氣層。風機的開關(guān)、排風系統(tǒng)的啟動安裝于排毒柜或通風設(shè)備上，排毒柜上方的控制閥為電動閥或手動閥。
優(yōu)點：
1）操作簡捷，系統(tǒng)的開關(guān)不影響其他同房的設(shè)備，只引用需要的通風設(shè)備。
2）防止通風系統(tǒng)的串聯(lián)及廢氣的回流。
3）便于氣流的控制。
4）系統(tǒng)運作費用低廉。
缺點：
1）系統(tǒng)前期投入費用高。
2）安裝復(fù)雜，安裝空間需求大。
3）長期維修費用昂貴。
4）使用條件：特別功能實驗室如P2實驗室、P3實驗室、無菌間、放射性實驗室、PCR實驗室、動物實驗室、DNA實驗室等。
（2）多臺通風設(shè)備定風量通風控制系統(tǒng)。多臺通風設(shè)備定風量通風控制系統(tǒng)是指多臺的通風柜或通風設(shè)備經(jīng)由一組管道的串聯(lián)由一臺風機進行排放，排毒柜上方的控制閥為電動閥。本方式有兩種控制方式：
1）定點控制。所有的通風設(shè)備僅用一個開關(guān)同時啟動或關(guān)閉。
2）多點控制。在多臺通風設(shè)備上或?qū)嶒炇依锇惭b開關(guān)，只要有其中一臺的開關(guān)還處于啟動階段，風機還是會處于運行狀態(tài)。只有所有的開關(guān)斷開，風機才會停頓。整個通風系統(tǒng)才會停止關(guān)閉狀態(tài)。
優(yōu)點：
a、減低材料的運用、減少前期的投資。
b、簡化通風系統(tǒng)的安裝、減少安裝空間的需求。
c、維護費用相對減低。
d、多點控制可達到“以人為本”的實驗室的理念，便于操作人員根據(jù)情況開關(guān)所需的設(shè)備。
缺點：
a、屬于定風量排風，需100%的排風，系統(tǒng)越大，越會浪費大量的能源。
b、管道運作量大，易有噪聲大，風量不易于平衡，引出排風量不足的問題。
c、排風量無法控制自如并根據(jù)實際所需量而排放。
適用條件：
要求不高的理化實驗室、準備間、調(diào)配室等，性能不是很好，不推薦使用。
（3）多臺通風設(shè)備變頻通風控制系統(tǒng)。在大型通風系統(tǒng)中，如果采用單臺排毒柜獨立的定風量排風方式，會導(dǎo)致排風管道太多，管井尺寸不夠用或外墻全是管道不美觀，一次性投資大。如果采用多臺通風設(shè)備運用一個定風量通風系統(tǒng)，雖然一次性投資減少了，但是運行不節(jié)能，在其中一些通風設(shè)備不適用時，其他通風設(shè)備的排風量將加大甚至超出正常排風量，影響實驗操作，而且風機運行費用也很高，存在一定的弊病。
為了實驗降低一次性投資且節(jié)省運行費用的目的。變頻通風系統(tǒng)應(yīng)運而生。變頻通風系統(tǒng)是指多臺通風設(shè)備共用一臺風機，采用變頻的控制技術(shù)，根據(jù)通風設(shè)備的使用量自動調(diào)節(jié)風機的運轉(zhuǎn)，從而達到節(jié)能的目的。其原理是：在通風管路的主管上加風管壓力傳感器，另設(shè)變頻柜，變頻柜里安裝變頻控制器，通過初設(shè)一個風管壓力值，由變頻控制柜對系統(tǒng)風量進行控制。當有一部分通風設(shè)備不使用時，通風主管的壓力產(chǎn)生變化，這時壓力傳感器檢測到壓力變化后，它將這種壓力變化轉(zhuǎn)換為0~10V的電壓信號，傳遞到變頻控制柜，變頻控制柜將這種信號轉(zhuǎn)換為一種電流值來控制變頻器，降低變頻器的工作頻率，由于變頻器的頻率變化，產(chǎn)生的電流變化控制風機的轉(zhuǎn)速，以達到降低風機的排風量的目的。
變頻調(diào)速是一種先進且較成熟的技術(shù)，它是通過整流器、逆變器和控制電路將頻率一定的家留點變成直流，再將直流逆變?yōu)椴煌l率的交流，已達到對交流異步電機進行調(diào)速控制。
排毒柜上方的控制閥為電子調(diào)風閥，它是一種新型的微電腦式風閥，具有下列優(yōu)點：
1）電子調(diào)風閥的控制面板可以直接安裝在排毒柜的上立柱或下座，操作方便、直觀。
2）風閥的角度可從0°到90°作任意調(diào)整，操作人員可以通過風閥的控制面板的觸摸按鈕任意設(shè)置風閥的角度，風閥會自動保存設(shè)定值。
3）電子調(diào)風閥可以開關(guān)風閥和風機，可以多個風閥聯(lián)機開關(guān)風機，也可以作為變頻控制系統(tǒng)中的控制器，向PLC、變頻器輸出信號來控制變頻器的輸出，從而控制系統(tǒng)風量，保持排毒柜的風量恒定。
4）電子調(diào)風閥同時可以代替照明開關(guān)和系統(tǒng)開關(guān)等，減少排毒柜上的各種電器設(shè)備，提高了操作人員的安全保護。
5）電子調(diào)風閥在關(guān)機狀態(tài)時能自動復(fù)位為0°，因此同時具備了止回閥的功能，其他正在工作中的排毒柜產(chǎn)生的廢氣不會倒流到此排毒柜中。
對于通風系統(tǒng)采用PLC變頻控制，具有以下優(yōu)點：
1）高效：采用變頻調(diào)速，直接調(diào)節(jié)風量，使無用功減少，提高系統(tǒng)工作效率。
2）節(jié)能：變頻調(diào)速后風機一般以30~45Hz運行，節(jié)能達25%~70%以上，頻率越低，節(jié)電率越高。
3）延長風機系統(tǒng)壽命：實現(xiàn)真正變頻軟啟動，減少電機啟動對電網(wǎng)的沖擊和對電機本身的危害，提高電機的壽命和系統(tǒng)的壽命。
4）提高風機運行質(zhì)量：以往，風機總是處于工頻50Hz慢速運行，風機的運行質(zhì)量很低；而采用變頻調(diào)速后，隨風量適時調(diào)節(jié)頻率以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風機的運行質(zhì)量大大提高。
缺點：變頻系統(tǒng)由于是很多臺通風設(shè)備連接在一起，通風系統(tǒng)對房間的高度和管井的大小都有要求，只有高度足高的房間才適用做變頻系統(tǒng)。因為變頻系統(tǒng)的風管尺寸較大。
適用條件：同一個房間或同事適用的多個房間有很多通風設(shè)備，宜采用變頻系統(tǒng)，能有效的節(jié)約能源。
（4）變頻+變風量通風控制系統(tǒng)。在大型通風系統(tǒng)中，多臺通風設(shè)備連在一起，采用變頻系統(tǒng)控制室只能是對主風管的風量進行控制，只有感受到主風管的風壓產(chǎn)生變化，才對風機作出相應(yīng)調(diào)整，而對通風設(shè)備末端的面風速不能做任何調(diào)整。在一些通風設(shè)備要求變量控制或面風速要求很恒定的情況下，采用變頻系統(tǒng)就不能對通風設(shè)備末端進行有效控制。
為了解決通風設(shè)備末端的變風量要求和面風速恒定的要求，實現(xiàn)進一步節(jié)能，出現(xiàn)了變頻+變風量通風控制系統(tǒng)。變頻+變風量通風控制系統(tǒng)包括：一個風速傳感器、紅外線探測器、一個邊鋒量控制閥、一個自動控制器面板和操作終端。
變頻+變風量控制系統(tǒng)的原理是：通風設(shè)備例如排毒柜，增加末端控制系統(tǒng)后，排毒柜上方布置一個風速傳感器及紅外線探測器，測得的排毒柜面風速通過傳感器與實現(xiàn)設(shè)定好的合理入口風速值在自動控制器中相比較，控制排毒柜風管上的變風量控制閥，調(diào)整排毒柜的排風量保證拉門處的入口面風速恒定，確保柜內(nèi)污染物被混合均勻，能徹底排除紅外線探測器的目的是感應(yīng)排毒柜前面是否有人存在，當有人操作時，排毒柜的面風速設(shè)定在0.5m/s，無人操作時排毒柜的面風速設(shè)定在0.3m/s。
主風管也附有一套變頻控制系統(tǒng)。主風管終端置有風壓傳感器，將測到變風量和設(shè)定好的風速值在自動控制器中相比較，通過控制箱的計算與調(diào)配來控制變頻器的輸出，以調(diào)整風機上電機的轉(zhuǎn)速，從而達到風量調(diào)節(jié)之目的，排毒柜上方的控制閥為變風量調(diào)風閥（VAV閥）。
對于變頻+變風量通風控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點：
1）高效：采用變頻調(diào)速，直接調(diào)節(jié)風量，使無用功減少，提高系統(tǒng)工作效率。
2）更節(jié)能：變風量末端加傳感器的控制變頻器，比單獨采用變頻系統(tǒng)在主管加壓力傳感器控制變頻器的控制精度要高得多，變頻調(diào)速后風機一般以30~45Hz運行，節(jié)能達50%~70%以上，頻率越低，越節(jié)能，一般采用變風量控制系統(tǒng)，三年左右就可以回收成本，運行10年可節(jié)約80%的運行費用。
3）延長風力系統(tǒng)壽命：實現(xiàn)真正變頻軟啟動，減少電機啟動對電網(wǎng)的沖擊和對電機本身的危害，提高電機的壽命和系統(tǒng)的壽命。
4）提高風機運行質(zhì)量：以往，風機總是處于工頻50Hz慢速運行，風機的運行質(zhì)量很低；而采用變頻調(diào)速后，隨風量適時調(diào)節(jié)頻率以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風機的運行質(zhì)量大大提高。
缺點：
變頻系統(tǒng)由于很多臺通風設(shè)備連接在一起，通風系統(tǒng)對房間的高度很管井的大小都有要求，只有高度足夠的房間才適用做變頻+變風量系統(tǒng)。
適用條件：同一個房間或同時使用的多個房間有很多通風設(shè)備，宜采用變頻+變風量系統(tǒng)，控制效果最好，節(jié)能最多。

四、噪音控制

為減少通風系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的噪音，可采取如下措施。

1、減震設(shè)計

（1）由于大型離心風機運行時震動較大，為使風機運行時，其震動不至于影響周圍環(huán)境，必須對風機采取減震措施，風機底座采用混凝土基礎(chǔ)，在風機底座與混凝土之間采用或阻尼彈簧減震器，考慮經(jīng)濟性小型離心風機可用橡膠減震墊減震。
（2）在風機進風口安裝軟接頭?？墒癸L機運行時所產(chǎn)生的噪聲和震動不至于通過風管傳遞到各層實驗室。

2、在風機吸風口處加裝消聲器

當采用玻璃鋼離心風機屋頂排風時，需在風機吸風口處加裝消聲器，消聲器是為了降低實驗室廢氣排放系統(tǒng)噪音水平而設(shè)計的消聲裝備，消聲器防雨、抗腐蝕，殼體整體采用白色PP板材，內(nèi)部采用消音材料。

五、實驗室通風系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

（1）實驗室的通風換氣8~15次/h。
（2）支管內(nèi)風速6~8m/s，干管內(nèi)風速8~12m/s。
（3）排毒柜柜面風速一般控制在0.3~0.8m/s，驗收標準一般0.5m/s。
（4）室外噪聲應(yīng)該控制在70dB（A）和實驗室內(nèi)噪聲應(yīng)該控制在55dB（A），如果不能控制在此范圍內(nèi)，通風系統(tǒng)末端必須配有消聲器。
（5）單臺1800*800型排毒柜設(shè)計排風量：1300~2100m3/s。
     單臺1500*800型排毒柜設(shè)計排風量：900~1700 m3/s。
     單臺1200*800型排毒柜審計排風量：700~1300 m3/s。
     單臺萬向排煙罩設(shè)計排風量：150~300 m3/s。
     單臺500*500原子吸收罩設(shè)計排風量：400~600 m3/s。

排毒柜規(guī)格及組合	設(shè)計排風量（CMH）	表面平均風速（m/s）	風管尺寸（mm）	風管長度（m）	彎頭數(shù)量	排放方式
1.2m	1300	0.5	250	≤6	≤3	直接排放
				≤18	≤5	樓頂排放
1.5m	1700	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
				≤18	≤5	樓頂排放
1.8m	2100	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
				≤18	≤5	樓頂排放
1.2m*2	2600	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
				≤18	≤5	樓頂排放
1.5m*2	3400	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
			320*320	≤18	≤5	樓頂排放
1.8m*2	4200	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
			400*320	≤18	≤5	樓頂排放
1.2m+1.5m	3000	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
				≤18	≤5	樓頂排放
1.2m+1.8m	3400	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
			320*320	≤18	≤5	樓頂排放
1.5m+1.8m	3800	0.5	315	≤6	≤3	直接排放
			320*320	≤18	≤5	樓頂排放

 
 
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