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詳情內(nèi)容 一、實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)的目的和要求
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)要求不同，主要目的是減少人員暴露在危險(xiǎn)空氣下的可能。通風(fēng)主要解決的是工作環(huán)境對實(shí)驗(yàn)人員的身體健康和勞動保護(hù)問題。
二、通風(fēng)的分類
1. 按通風(fēng)系統(tǒng)作用劃分
按照通風(fēng)系統(tǒng)作用范圍可分為全通鳳和局部通風(fēng)。
(1)全通風(fēng)是對整個房間進(jìn)行通風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，同時(shí)把室內(nèi)污染的空氣直接或經(jīng)過凈化處理后 排放到塞外大氣中。全通風(fēng)的效果不僅與全通風(fēng)量有關(guān)，還與通風(fēng)房間的氣流組織有關(guān)。全通風(fēng)的進(jìn)排風(fēng)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(fēng)是采取局部氣流使局部地點(diǎn)不受有害物的污染，從而營造良好的工作環(huán)境。實(shí)驗(yàn)室局部通風(fēng)一般包含，排毒柜通風(fēng)、萬向抽氣罩通風(fēng)、原子吸收罩通風(fēng)、桌面通風(fēng)罩通風(fēng)等。
2. 按通風(fēng)系統(tǒng)作用動力劃分
按照通風(fēng)系統(tǒng)的作用動力可分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng) 。
(1)自然通風(fēng)是利用室外風(fēng)力造成的風(fēng)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(fēng)方式。
(2)機(jī)械通風(fēng)是依靠風(fēng)機(jī)的動力使室內(nèi)外空氣流動的方式。實(shí)驗(yàn)室一般采用機(jī)械通風(fēng) 以及機(jī)械補(bǔ)風(fēng)或自然補(bǔ)風(fēng)相結(jié)合的形式。在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，先考慮局部通風(fēng)，若達(dá)不到要求，再采用全通風(fēng)，局部通風(fēng)可以保證在實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)合理有效地排除有害物質(zhì)，全通風(fēng)用來排除散發(fā)及殘存在實(shí)驗(yàn)室中的有害物質(zhì)，以保證實(shí)驗(yàn)室的衛(wèi)生 環(huán)境。另外，還要考慮建筑設(shè)計(jì)和自然通風(fēng)的配合。
另有一種特殊通風(fēng)形式是“事故通風(fēng)”，它是為防止在發(fā)生偶然事故 或故障時(shí)，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(cái)產(chǎn)損失而設(shè)置的排氣系統(tǒng)，是保障的一項(xiàng)必要措施。
三、通風(fēng)系統(tǒng)的組成
通風(fēng)系統(tǒng)一般由通風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)管道、消聲器、風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)組成。
1.通風(fēng)設(shè)備
實(shí)驗(yàn)室常用通風(fēng)設(shè)備主要有，排毒中巨、原子吸收罩、萬向排氣罩、桌面式通風(fēng)罩等。
(1)排毒柜是處理有害、有毒氣體或蒸汽的通風(fēng)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，防止其逃逸到實(shí)驗(yàn)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小化排毒柜內(nèi)的氣流是通過排風(fēng)機(jī)將實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣吸進(jìn)排毒柜，將排毒柜內(nèi)污染的氣體稀釋并通過通風(fēng)系統(tǒng)排到戶外后，可以達(dá)到低濃度擴(kuò)散 。
(2)萬向抽氣罩，安裝簡單、定位靈活，通風(fēng)性能良好，能有效保護(hù)實(shí)驗(yàn)室工作人員，適用于液相色譜、氣相色語或廢氣量不大且沒有高溫的實(shí)驗(yàn)。
(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(fēng)的大型儀器，要求定位安裝，也是整體實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃中考慮的因素之一。
(4)桌面通風(fēng)罩主要適用于有 機(jī)化學(xué)或需要長時(shí)間蒸館的 實(shí)驗(yàn)室 ，在解決這類實(shí)驗(yàn)室的整體通風(fēng)要求 中，它是必不可少的裝備之一。
2.通風(fēng)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(fēng)管道可以采用鍍辭鋼板，對于產(chǎn)生有腐蝕性氣體的實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)管應(yīng)采用耐腐蝕材料 的 PVC 風(fēng)管或玻璃鋼風(fēng)管。在一般的 實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)工程，室內(nèi)大多采用 PVC 風(fēng)管、室外采用玻璃鋼風(fēng)管。
對于室內(nèi)層高不足的實(shí)驗(yàn)室或采用大型鳳管的實(shí)驗(yàn)室，一般采用矩形風(fēng)管，以便與現(xiàn)場空間匹配，在滿足風(fēng)管要求的前提下，盡量減小風(fēng)管占用空間。圓形風(fēng)管采用插件連接，矩形風(fēng)管采用法蘭方式連接，根據(jù)實(shí)際情況也可采用插件方式連接。
3. 風(fēng)機(jī)
風(fēng)機(jī)主要有軸流風(fēng)機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)。軸流風(fēng)機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)適用于風(fēng)壓小、管路短的通風(fēng)系統(tǒng)，如直接排至窗外或墻外的通風(fēng)系統(tǒng)，簡稱直排;玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)適用于管路長的通風(fēng)系統(tǒng)，如通過風(fēng)管井或外墻接管排至屋頂，簡稱屋頂排放。風(fēng)機(jī)的材質(zhì):般分為玻璃鋼、PP、PVC等。風(fēng)機(jī)的型號根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)壓選擇。
4. 通風(fēng)控制系統(tǒng)
通風(fēng)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(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)、多臺通風(fēng)設(shè)備變頻通風(fēng)控制系統(tǒng)、多臺通風(fēng)設(shè)備變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng) 。
(1)單臺通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。單臺通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)是指每一臺排毒柜的排風(fēng)由獨(dú)立的一組通風(fēng)管和一臺風(fēng)機(jī)，有效的排放于大氣層。風(fēng)機(jī)的開關(guān)、排風(fēng)系統(tǒng)的啟動安裝于排毒柜或通風(fēng)設(shè)備上，排毒柜上方的控制閥為電動閥或于動閥。
優(yōu)點(diǎn)：
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(fēng)設(shè)備。
2) 防止通風(fēng)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(yùn)作費(fèi)用低廉。
缺點(diǎn)：
1) 系統(tǒng)前期投入費(fèi)用高 。
2) 安裝復(fù)雜，安裝空間需求大。
3) 長期維修費(fèi)用昂貴 。
4) 適用條件 特別功能實(shí)驗(yàn)室如P2實(shí)驗(yàn)室、P3實(shí)驗(yàn)室、無菌間、放射性實(shí)驗(yàn)室、PCR實(shí)驗(yàn)室、動物實(shí)驗(yàn)室、DNA實(shí)驗(yàn)室等。
(2)多臺通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。多臺通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)是指多臺的通風(fēng)柜或通風(fēng)設(shè)備經(jīng)由一組管道的串聯(lián)由一臺風(fēng)機(jī)進(jìn)行排放，排毒柜上方的控制閥為電動闊。本方式有兩種控制方式：
1)定點(diǎn)控制。所有的通風(fēng)設(shè)備僅用一個開關(guān)同時(shí)啟動或關(guān)閉。
2)多點(diǎn)控制。在多臺通 風(fēng)設(shè)備上或?qū)嶒?yàn)室里安裝開關(guān)，只要有其中臺的開關(guān)還處于啟動階段，風(fēng)機(jī)還是會處于運(yùn)行狀態(tài)。只有所有的開關(guān)斷開，風(fēng)機(jī)才會停頓。整個通風(fēng)系統(tǒng)才會停止關(guān)閉狀態(tài)。
優(yōu)點(diǎn)：
a.減低材料的運(yùn)用、減少前期的投資。
b.簡化通風(fēng)系統(tǒng)的安裝、減少安裝空間的需求。
c.維護(hù)費(fèi)用相對減低。
d.多點(diǎn)控制可達(dá)到“以人為本”的實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：
a.屬于定風(fēng)量排風(fēng)，需....的排風(fēng)，系統(tǒng)越大，越會浪費(fèi)大量的能源。
b.管道運(yùn)作量大，易有噪聲大，風(fēng)量不易于平衡，引出排風(fēng)量不足的問題。
c 排風(fēng)量無法控制自如并根據(jù)實(shí)際所需量而排放 。
適用條件:
要求不高的理化實(shí)驗(yàn)室、準(zhǔn)備間、調(diào)配室等，性能不是很好，不推薦使用。
(3)多臺通風(fēng)設(shè)備變頻通風(fēng)控制系統(tǒng)。在大型通風(fēng)系統(tǒng)中，如果采用單臺排毒柜獨(dú)立的定風(fēng)量排風(fēng)方式，會導(dǎo)致排風(fēng)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(fēng)設(shè)備運(yùn)用個定風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)，雖然一次性投資減少了，但是運(yùn)行不節(jié)能，在其中一些通風(fēng)設(shè)備不使用時(shí)，其他通風(fēng)設(shè)備的排風(fēng)量將加大甚至超出正常排風(fēng)量，影響實(shí)驗(yàn)操作，而且風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用也很高，存在一定的弊病。
為了實(shí)現(xiàn)降低一次性投資且節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的目的，變頻通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 變頻通風(fēng)系統(tǒng)是指多臺通風(fēng)設(shè)備共用一臺風(fēng)機(jī)，采用變頻控制技術(shù)，根據(jù)通風(fēng)設(shè)備的使用量自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。其原理是:在通風(fēng)管路的主管上加風(fēng)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(fēng)管壓力值，由變頻控制柜對系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行控制。當(dāng)有一部分通風(fēng)設(shè)備不使用時(shí)，通風(fēng)主管的壓力產(chǎn)生變化，這時(shí)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(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到降低風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量的目的 。
變頻調(diào)速是 種先進(jìn)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交流電變成直流 ，再將直流逆變?yōu)椴煌l率的交流，以達(dá)到對交流異步電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
排毒柜上方的控制閥為電子調(diào)風(fēng)閥，它是種新型的微電腦式風(fēng)閥，具有下列優(yōu)點(diǎn):
1)電子調(diào)風(fēng)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(fēng)閥的角度可從0°到 90°作任意調(diào)整，操作人員可以通過風(fēng)閥的控制面板的觸摸按鈕任意設(shè)置風(fēng)閥的角度，風(fēng)閥會自動保存設(shè)定值。
3)電子調(diào)風(fēng)閥可以開關(guān)風(fēng)閥和風(fēng)機(jī) ，可以多個風(fēng)閥聯(lián)機(jī)開關(guān)風(fēng)機(jī)，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(fēng)量，保持排毒柜的風(fēng)量'恒定。
4) 電子調(diào)風(fēng)閥同時(shí)可以代替照明開關(guān)和系統(tǒng)開關(guān)等，減少排毒 拒上的各種電器設(shè)備，提高了操作人員的保護(hù)。
5) 電子調(diào)風(fēng)閥在關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)能自動復(fù)位為 0°，因此同時(shí)具備了止回閥的功能，其他正在工作的排毒柜產(chǎn)生的廢氣不會倒流到此排毒柜中。
對于通風(fēng)系統(tǒng)采用 PLC 變頻控制，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)效率：采用變頻調(diào)速，直接調(diào)節(jié)風(fēng)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(fēng)機(jī)一般以30~45Hz 運(yùn)行，節(jié)能達(dá)25%~70% 以上，頻率越低，節(jié)電率越高。
3) 延長風(fēng)機(jī)系統(tǒng)壽命：實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動，減少電機(jī)啟動對電網(wǎng)的沖擊和對電機(jī)本身的危害，提高電機(jī)的壽命和系統(tǒng)的壽命 。
4)提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量，以往，風(fēng)機(jī)總是處于工頻 50Hz 滿速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量很低;而采用變頻調(diào)速后，隨風(fēng)量適時(shí)調(diào)節(jié)頻率以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量大大提高 。
缺點(diǎn) ：
變頻系統(tǒng)由于是很多臺通風(fēng)設(shè)備連接在一起，通風(fēng)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?yàn)樽冾l系統(tǒng)的風(fēng)管尺寸較大。
適用條件：同一個房間或同時(shí)使用的多個房間有很多通風(fēng)設(shè)備，宜采用變頻系統(tǒng)，能有效地節(jié)約能源。
(4)變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。在大型通風(fēng)系統(tǒng)中，多臺通風(fēng)設(shè)備連在一起，采用變頻系統(tǒng)控制時(shí)，只能是對主風(fēng)管的風(fēng)量進(jìn)行控制，只有感受到主風(fēng)管的風(fēng)壓產(chǎn)生變化，才對風(fēng)機(jī)作出相應(yīng)調(diào)整，而對通風(fēng)設(shè)備末端的面風(fēng)速不能作任何調(diào)整。在一些通風(fēng)設(shè)備要求變風(fēng)量控制或面風(fēng)速要求恒定的情況下，采用變頻系統(tǒng)就不能對通風(fēng)設(shè)備末端進(jìn)行有效控制。
為了解決通風(fēng)設(shè)備末端的變風(fēng)量要求和面風(fēng)速恒定的要求，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能，出現(xiàn)了變頻+變鳳量通風(fēng)控制系統(tǒng)。變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)包括：一個風(fēng)速傳感器、紅外線探測器、一個變風(fēng)量控制閥、一個自動控制器面板和操作終端。
變頻+變風(fēng)量控制系統(tǒng)的原理是，通風(fēng)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(fēng)速傳感器及紅外線探測器，測得的排毒柜面風(fēng)速通過傳感器與事先設(shè)定好的合理入口風(fēng)速值在自動控制器中相比較，控制排毒柜風(fēng)管上的變鳳量控制閥，調(diào)整排毒柜的排風(fēng)量，保證拉門處的入口面風(fēng)速恒定，確保柜內(nèi)污染物被混合均勻，能排除。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(dāng)有人操作時(shí)，排風(fēng)自動加大，當(dāng)人離開時(shí)，排風(fēng)自動減小。有人在時(shí)，排毒柜的面風(fēng)速設(shè)定在 0.5m/s ，無人操作時(shí)排毒柜的面風(fēng)速設(shè)定在 0.3m/s。
主風(fēng)管也附有一套變頻控制系統(tǒng)。主風(fēng)管終端置有風(fēng)壓傳感器，將測到變風(fēng)量和設(shè)定好的風(fēng)速值在自動控制器中相比較，通過控制箱的計(jì)算與調(diào)配來控制變頻器的輸出，以調(diào)整風(fēng)機(jī)上電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到風(fēng)量調(diào)節(jié)之 目的，排毒柜上方的控制閥為變風(fēng)量調(diào)風(fēng)閥(VAV 閥)。
對于變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：
1)效率：采用變頻調(diào)速，直接調(diào)節(jié)鳳量，使無用功減少，提高系統(tǒng)工作效率。
2)更節(jié)能：變風(fēng)量末端加傳感器控制變頻器，比單獨(dú)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(fēng)機(jī)一般以30~45Hz運(yùn)行，節(jié)能達(dá)50%~ 70% 以上，頻率越低，越節(jié)能，一般采用變風(fēng)量控制系統(tǒng)，三年左右就可以回收成本，運(yùn)行 10 年可節(jié)約80%的運(yùn)行費(fèi)用。
3)延長風(fēng)機(jī)系統(tǒng)壽命，實(shí)現(xiàn)變頻軟啟動，減少電機(jī)啟動對電網(wǎng)的沖擊和對電機(jī)本身的危害，提高電機(jī)的壽命和系統(tǒng)的壽命。
4)提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量：以往，風(fēng)機(jī)總是處于工頻 50Hz滿速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量很低;而采用變頻調(diào)速后，隨風(fēng)量適時(shí)調(diào)節(jié)頻率以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量大大提高。
缺點(diǎn)：
變頻系統(tǒng)由于是很多臺通風(fēng)設(shè)備連接在一起，通風(fēng)系統(tǒng)對房間的高度和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(fēng)量系統(tǒng)。
適用條件：同一個房間或同時(shí)使用的多個房間有很多通風(fēng)設(shè)備，宜采用變頻+變風(fēng)量系統(tǒng)，控制效果好，節(jié)能多。
四、躁音控制
為減少通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音，可采取如下措施。
1.減震設(shè)計(jì)
(1)由于大型離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)振動較大，為使風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其振動不至于影響周圍環(huán)境，對風(fēng)機(jī) 采取減振措施，風(fēng)機(jī)底座采用混凝土基礎(chǔ)，在風(fēng)機(jī)底座與混凝土之間采用或阻尼彈簧減振器，考慮經(jīng)濟(jì)性小型離心風(fēng)機(jī)可用橡膠減振墊減振。
(2)在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝軟接頭，可使風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲和振動不至通過風(fēng)管傳遞到各層實(shí)驗(yàn)室 。
2.在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處加裝消聲器
當(dāng)采用玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)屋頂排風(fēng)時(shí)，需在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處加裝消聲器，消聲器是為了降低實(shí)驗(yàn)室廢氣排放系統(tǒng)噪音水平而設(shè)計(jì)的消音裝備，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(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)
(1)實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)換氣 8~15 次/h。
(2)支管內(nèi)風(fēng)速 6~8m/s，干管內(nèi)風(fēng)速 8~12m/s。
(3)排毒柜柜面風(fēng)速一般控制在 0.3~0.8m/s ，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一般 0.5m/s。
(4)室 外噪聲 應(yīng)該控制在 70dB(A)和實(shí)驗(yàn)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(fēng)系統(tǒng)末端配有消聲器。
(5)單臺1800×800型排毒柜設(shè)計(jì)排風(fēng)量：1300~21003/h。
單臺1500 ×800型排毒柜設(shè)計(jì)排風(fēng)量：900~1700m3/h。
單臺1200 ×800型排毒柜設(shè)計(jì)排風(fēng)量為：700~1300m3/h。
單臺萬向排煙罩設(shè)計(jì)排風(fēng)量為 ：150~300m3/h。
單臺 500 ×500原子吸收罩設(shè)計(jì)排風(fēng)量為。400~600m3/h。
