思博特實驗室設備生產(chǎn)廠家告知：切勿“削足適履”！淺談“補風型通風柜”

時間：2024-06-07 點擊次數(shù)：1646次 作者：四川實驗臺廠家| 四川通風柜生產(chǎn)廠家

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  通風柜是實驗樓建筑排風系統(tǒng)在室內(nèi)的抽風末端設備，主要目的是將可能產(chǎn)生污染物的操作限制在其柜內(nèi)，污染物可以被抽到室外，如同馬桶抽水一樣，由于室內(nèi)空氣被抽走，所以也同時起到了刷新實驗室內(nèi)舊空氣的作用，如果通風柜和新風散流口布局合理的話，就相當于清掃室內(nèi)舊空氣進入排風柜的清潔工效應。這兩個功能都是實驗室需要的。

     通風柜屬于一線操作污染源頭的負壓設備，是實驗室防護的第一道防線，化學污染物能否保證不逸出至關重要。而補風型通風柜，則是為了減少室內(nèi)空氣被抽出，從室外引進空氣到通風柜內(nèi)或柜前，再通過通風柜被抽出室外的一種以節(jié)能為主要考慮的通風柜。大多數(shù)補風型通風柜的設計原理據(jù)稱是70%使用補進風，30%還是從室內(nèi)抽，但是由于缺乏實時檢測手段，所以這兩個百分比屬于理想值。補風型通風柜有兩個主要特點：

     1.補風來自于專門的昂貴的補風管和補風機，就是說這類通風柜的補風是自帶動力的。因為補風管道漫長復雜，沿程阻力大，靠自然吸入補風是不可能的。這種通風柜最大的缺陷是：一旦主排風機突發(fā)故障，而補風機沒有立即停止，補入的空氣瞬間把柜內(nèi)污染物倒灌進入房間，所以危險性較大。即使不考慮主排風機的故障概率，平時的建筑排風管網(wǎng)壓力波動，連在一起的各個通風柜之間相互串氣，也加劇了補風管內(nèi)氣流的不穩(wěn)定性，補在柜前的氣流更是直接干擾面風速。

     2.補風雖經(jīng)過濾網(wǎng)，但是溫濕度沒處理，也就說補進來的是“野風”，冬季三九，夏季三伏，直接補進柜內(nèi)還好，如果是補在柜前，工作人員會有不舒適感，如果要進行溫濕度處理，則失去了節(jié)能的初衷，就和其他類型通風柜也沒有區(qū)別了。

     首先，應該告知年輕一代的實驗室設計師：“補風型通風柜”并不是一種新型通風柜，而是一種曾在上世紀九十年代產(chǎn)量很大的傳統(tǒng)型的通風柜，但為什么后來慢慢地從市場上消失了呢？（當然在印刷資料上還是能找到的）原因眾說紛紜，有的說是排煙效果不好，有的說室內(nèi)溫濕度亂了，其實歸根到底只有一個原因：為了單純追求節(jié)能，反而在通風柜的根本原則（安全性）上做了妥協(xié)，強行補風是一種不成熟的技術，干擾了通風柜正常的氣流組織，導致通風柜相對于房間形成的寶貴的局部負壓降低甚至產(chǎn)生負壓會短暫消失的風險，這就是“削足適履”。在沉寂多年后，補風型通風柜又在市場上出現(xiàn)，實屬沉渣泛起。

     通風柜相對于房間形成的局部負壓是通風柜的防護力的源泉

     眾所周知，通風柜作為一種實驗室防護設備誕生的目的就是把實驗室操作種產(chǎn)生的污染物限制在其柜內(nèi)，要想做到這一點，就必須依賴其柜內(nèi)腔體相對于房間形成的“局部負壓”！ 注意是相對于“房間”，只有面向房間的一面維持足夠的負壓，通風柜才會形成氣流從房間向通風柜內(nèi)的穩(wěn)定流向，保證污染物被向內(nèi)吸入，不致逸出到房間內(nèi)，從而保護房間內(nèi)的人和環(huán)境。

通風柜相對于房間形成的局部負壓是通風柜的防護力的源泉，并且最終反映到一個指標上，即通風柜面向房間的視窗截面上的“面風速”，這也就是為什么世界各國標準都規(guī)定通風柜面風速應有一個最佳值：

 

美國國家標準 0.5 － 0.6 m/s

加拿大國家標準 0.5 m/s

澳大利亞標準  0.5 m/s

英國標準 0.5 m/s

瑞典標準 0.5 m/s

日本標準 0.4 m/s

德國工業(yè)標準 0.3 m/s

中國國家標準 0.5 m/s 

     所以面風速是一個通風柜最重要的指標，在美國，沒有安裝面風速顯示報警器的通風柜，如同一輛車沒有尾燈，是不能使用的，當美國國家標準ANSI在正文使用“shall be”這種措辭的時候，是沒有商量余地的。

     但是面風速太高也不好，為什么呢？這里打個比喻：山中的小溪，如果溪水中央有一塊石頭（好比通風柜前氣流中站著一個人），當水流速過快時，在石頭下游的下方（相當于柜前人正面部呼吸區(qū)）會形成渦流回旋，引發(fā)氣流紊亂(污染物逸出),反而水流速平穩(wěn)有力，才會持續(xù)帶走污染物，所以大多數(shù)國家的標準要求通風柜的面風速最好穩(wěn)定在0.3-0.6m/s之間。

以下內(nèi)容摘自美標ANSI Z9.5-2003，這些數(shù)據(jù)很多科學家多年試驗和研究的結晶：

60–80 fpm (0.30–0.41 m/s):

Hoods with excellent containment characteristics operating under relatively ideal environmental conditions (i.e., room design characteristics) and with prudent operating practices can provide adequate containment in this velocity range although at an increased level of risk. Containment must be verified quantitatively in this range and effective administrative controls should be in place and compliance must be enforced.

80–100 fpm (0.41–0.51 m/s):

Most hoods can be operated effectively with relatively low risk in this velocity range although containment should still be quantitatively verified. Proper operator training and enforcement of administrative controls are still highly recommended. This is the range recommended for a majority of laboratory chemical hoods.

100–120 fpm (0.51–0.61 m/s):

This velocity range has similar characteristics as 80–100 fpm (0.41–0.51 m/s) but at significantly higher operating costs. Containment may be slightly enhanced in this range and hoods that do not contain adequately in the 80–100 fpm (0.41–0.51 m/s) range may be improved by operating in this range.

120–150 fpm (0.61–0.76 m/s):

Although most hoods can operate effectively in this range, performance is not significantly better than at the lower ranges of 80–100 fpm (0.41–0.51 m/s) and 100–120 fpm (0.51–0.61 m/s) and the operating cost penalty imposed by high face velocities in this rage is severe and is not recommended for this reason.

>150 fpm (>0.76 m/s):

Most laboratory experts agree that velocities above 150 fpm (0.76 m/s)  at the design sash position are excessive at operating sash height and may cause turbulent flow creating more potential for leakage.

     所以面風速即不能太低，也不能太高，那么想讓面風速穩(wěn)定不變，而視窗優(yōu)勢升降不停的，所以只能是通過改變通風柜的排風量來讓面風速穩(wěn)定，這就是通風柜應該是變風量的原因.

通風柜變風量控制的一個副作用是能夠“按需排風”也同樣起到了節(jié)能效果，不過我們始終不要忘記，安全性是通風柜變風量的主要動機，節(jié)能只是一個副作用而已。

     實驗室節(jié)能，應該是一個全局觀念，不能只盯著一個通風柜，更不能犧牲通風柜的安全性能來換取一個局部節(jié)能。實驗室可節(jié)能的環(huán)節(jié)很多，比如各種建筑熱交換技術，再比如近年來實踐效果極佳的“變風量加自動關閉視窗”的通風柜，都在不向安全性妥協(xié)的前提下實現(xiàn)了實驗室的巨大節(jié)能。

     無論科技如何更新?lián)Q代，物理學的基本原理不會改變，就如萬有引力定律一樣。通風柜的空氣動力學原理來自于其相對于房間形成的“局部負壓”，這是通風柜的命根子，不容挑戰(zhàn)。

最后說一句，“補風型通風柜”畫面很美，但是彌補不了原理上的根本缺限，雖然也有廠家拿出檢測報告的數(shù)據(jù)說明補風型通風柜在檢測時也顯示污染物溢出物濃度很低，其實這種檢測數(shù)據(jù)通常都是在理想的人造環(huán)境下模擬出來的，比如檢測現(xiàn)場通風柜視窗橫向距離一米內(nèi)干擾氣流小于0.1m/s，可是現(xiàn)實中這種氣場條件很難存在，這就是為什么很多人用過補風型通風柜之后就選擇常規(guī)通風柜的原因。

 

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