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實驗室通風系統

 Laboratory ventilation system  
 實驗室通風系統 
 
實驗室是一個特殊而又復雜的地方，難免會產生各種不同的有毒氣體。實驗室通風系統是實驗室設計的核心部分，實驗室通風系統是整個實驗室設計和建設過程中，規模、影響廣泛的系統之一。通風系統的完善與否，直接對實驗室環境、實驗人員的身體康、實驗設備的運行維護等方面產生重要影響。通風設計不止應用于控制排毒的表面風速，也要用于實驗室內其它系統，通過調節風機的大小提供足夠的排風量，并且控制實驗室的噪音。
實驗室過度負壓，通風柜氣體泄漏，實驗室噪音等問題，一直是困擾實驗室工作人員的難題。這些問題給長期在實驗室中工作的人員，甚至工作在實驗室周圍的管理和后勤人員造成了身體和心里上的嚴重傷害。一個科學、合理的通風系統要求通風效果好、噪音低、操作簡便、節能，甚至要求室內壓和溫濕度都能保持人體舒適性。本著“人性化和安全至上”的理念，半宙研究開發了具有國際水準的實驗室通風凈化系統。獨特的排風管分離設計，不僅可以及時地排出實驗室產生的廢氣，輸入新鮮潔凈的空氣，而且還避免了交叉污染。
  

 
 SIX KEY ELEMENTS FOR LAB VENTILATION SYSTEM PLANNING AND DESIGN 
 實驗室通風系統規劃設計應該考慮的六大要素 
 
1、安全 :
各國關于實驗室安全都有較為細致的標準，而安全也是實驗室***為重要的目的之一。為了實驗室內操作人員安全，我們需要對各種實驗室設備的氣流控制，例如，常用的通風柜、生物安全柜等，其控制目的是明驗當中產生的有毒有害氣體不會溢出而危及人員安全。關于實驗室周邊環境安全的，則通常是經過實驗室的負壓來完成的
 
2、壓力控制 :
通常的生物化學實驗室都要求實驗室負壓，防止實驗室產生的毒害氣體流入臨近的辦公區域，形成穿插污染。
 
3、易維護 :
過于復雜的系統，常常需求定期維護，維護程序復雜并且費用高。所以一個良好的控制系統應該盡量簡單牢靠，維護簡單或者不需定期維護。
 
4、節能:
在能源問題越發慌張的今天，節能曾經成了實驗室管理者十分關懷的一個內容。通常的商用建筑物，為了節約能耗，采用的僅僅是15%的新風，而且建筑物是每周5天，每天10小時運作。而關于實驗室采用的常常是全新風，每周7天，每天24小時運作，因而能耗宏大，必需在平安的前提下，盡量降低能耗。
5、 溫馨 :
實驗室適宜并且穩定的溫濕度，氣流穩定無異味，為實驗室的工作人員提供一個溫馨的工作環境，以工作效率。
 
6、便于日后改造或擴建 :
控制系統的設計應該盡量思索日后的改造和擴建。使得通風柜等設備的更新、移位、增加，實驗室壓力極性的變換等盡量簡單。
 

 
 DESIGN PRINCIPLES 
 設計原則 
  
根據大樓的結構特點，開設風井，劃分排風和補風系統，管道系統做到短、平、順、直，減少系統阻力，降低系統噪音
排風和補風系統達到風量平衡，保持室內-5PA-10PA的負壓，防止有害氣體的散溢，實驗人員的身心健康。
夏天補冷風、冬天補暖風，室內溫濕度的舒適性
采用智能變頻控制系統，達到操作方便、節能降噪的目的
綜合考慮各項因素，采用投資少、運行穩定、運行費用低、運行效果好的成熟工藝
所選擇的工藝必須滿足現場條件，平面布置簡潔、緊湊、少占地，并方便生產操作和維護維修
非標設備應符合國家或行業相關規范，并性能穩定、外表美觀。
在設計中充分考慮噪音、臭味等，防止二次污染的產生，不給周圍環境造成新的污染
處理設施具備沖擊負荷能力，確保廢氣達標排放
 

 
 COMPOSITION OF LABORATORY VENTILATION SYSTEM 
 實驗室通風系統組成部分 
 
實驗室通風系統一般由通風設備、通風管道、消聲器、風機、控制系統組成。
通風設備 
通風柜 : 是安全處理有害氣體或蒸汽的通風設備。作用：用來捕捉、密封和轉移污染物以及有害氣體，放置其逃逸到實驗室內。排毒柜內的氣流是通過排風機將實驗室內的空氣吸進排毒柜，將排毒柜內污染的氣體稀釋并通過通風系統排到戶外后，可以達到低濃度擴散。
萬向抽氣罩 : 是進行局部通風的，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。
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，也是整體實驗室規劃中必須考慮的因素之一
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。
 
通風管道
對于一般的普通建筑，若室內排出的氣體沒有腐蝕性，通風管道可以采用鍍鋅鋼板，對于產生有腐蝕性氣體的實驗室，風管應采用耐腐蝕材料的PVC  風管或玻璃鋼風管。在一般的實驗室通風工程，室內大多采用PVC風管、室外采用玻璃鋼風管。對于室內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，根據實際情況也可采用插件方式連接。
 
通風管設計要點
一臺通風柜與一臺通風機，用單一管道連接是的方法。
不能用單一管道連接的，只限于同層同一房間的可采用互相并連。
通風機盡可能安裝在管道的末端（屋頂上等處）。
管道長度越短越好。
一臺通風柜連接的通風柜越燒越好。排風通道盡可能直立，而且通道越高越好。
如需改變風道風速，則應配置相應的變頻調整系統。
排風通道的末端應盡量避開補風管道送氣口，防止排出的有害氣體通過排風管道再被送至通風柜。
 
消聲器
是一種可以控制實驗室噪聲的工具，在實驗室通風系統中起到很好的消聲作用，能夠阻擋聲波的傳播，允許氣流通過，從而達到減小噪聲的效果，保護實驗室操作的環境。
 
通風控制系統
通風控制系統可根據不同的情況采用不同的控制方式，如，單臺通風設備定風量通風控制系統、多臺通風設備變頻控制系統、多臺通風設備變頻+變風量通風控制系統。
 

  
 FAN SELECTION 
 風機選擇 
 
正確選擇風機，是通風系統正常、經濟運行的一個重要條件。所謂正確選擇風機，主要是指根據被輸送氣體的性質和用途選擇不同用途的風機；選擇的風機要滿足系統所需要的風量，同時風機的風壓要能克服系統的阻力，而且在效率或經濟使用范圍內工作。
根據被輸送氣體的性質，選用不同用途的風機。例如，輸送清潔空氣，或含塵氣體流經風機時已經過凈化，含塵濃度不超過150mg乛m3時，可選擇一般通風換氣用的風機；輸送腐蝕性氣體，要選用防腐風機；輸送易燃、易爆氣體或含塵氣體時，要選用防爆風機或排塵風機。但在選擇具體的風機型號和規格時，還必須根據某種類型風機產品樣本上的性能表或特性曲線圖才能確定。
除非選擇任何一臺風機都不能滿足要求，或在使用時要求風機的風壓和風量有大幅度變動，否則應盡量避免把兩臺或數臺風機并聯或串聯使用。因兩臺或數臺風機聯合工作時，每臺風機所起的作用都要比其單獨使用時差。

風機安裝 : 
排風系統的通風機，一般都裝在屋頂或頂層的通風機房內，這樣可不占用使用面積，而且使室內的排風管道處于負壓狀態，以免有害物質由于管道的腐蝕或損壞，以及由于管道不嚴密而滲入室內，此外，通風機安裝在屋頂上或頂層的通風機房內，檢修方便，易于消聲或減振。
 
風機類型 : 實驗室通風系統風機主要用于實驗室通風柜排氣罩以及其他方面的通風和換氣，主要有軸流式風機和離心式風機。
軸流式風機
使用于風壓小、管路短的通風系統，如直接排至窗外或墻外的通風系統。
低壓Hq<490Pa   高壓Hq>=490Pa
特點：結構簡單緊湊、噪音小、在規定的轉速下，風量風壓穩定，運轉平穩，使用安全，易于安裝。
組成部分：該型風機由風輪、風殼、集風器三部分組成，風機為直接傳動；葉輪由葉片、輪盤和轂組成；機殼由風筒、底座及支板組成，輪轂直接安裝在電動機軸上。
 
離心式風機
適用于管路長的通風系統，如通過風管井或外墻接管排至屋頂。離心式風機型號繁多，在分析實驗室常用此類風機。
低壓Hq<=0.98kPa   中壓0.98kPa<=Hq<=2.94kPa  高壓Hq>=2.94kPa
特點：A、 風量大，效率高          B、 運轉平穩，噪聲低          C、 結構完整，便于維護           D、 拆裝方便
 

 
 DESIGN PARAMETERS OF LABORATORY VENTILATION SYSTEM 
 實驗室通風系統設計參數 
 
風管風速：送、排風風管支管內風速應在6-9m/s,干管內風速8-12m/s
實驗室的換氣次數應保持：8-15次。
實驗室通風設備設計理論風量：
1.2m通風柜/排毒柜：排風量在700-1300cmh
1.5m通風柜/排毒柜：排風量在900-1700cmh
1.8m通風柜/排毒柜：排風量在1300-2100cmh
原子吸收罩排風量：400-600cmh
萬向排煙罩：400-600cmh

 DESIGN STANDARD FOR LABORATORY VENTILATION SYSTEM 
 實驗室通風系統設計標準 
 
按標準單元組合設計的通用實驗室，其送排風系統也應按標準單元組合設計。
每個排風裝甲宜設獨立的排風系統，同一個實驗室的所有排風裝置宜合用一個排風系統。
工作時間連續使用排風系統的實驗室設置送風系統，送風量宜為排風量的70%，并應根據工藝要求對送風進行空氣凈化處理。
排風系統的排風裝置、風管、閥門、附件和風機等的材質應依系統所排除的有害物的種類確定。
排風機宜設置在建筑物（不含排風機房）之外。排除有害氣體的排風機不得不設置在送風機室內。
排風系統宜在排風機吸入側的管段上設置消聲裝置，排風機應設減震裝甲。
排風系統排出的有害物濃度超過有關標準規定的允許排放標準時，應采取凈化措施。
 

 
 VENTILATOR EXHAUST SYSTEM 
 通風柜排風系統 
 
通風柜的排風系統可分為集中式和分散式
集中式 : 把一層樓面或幾層樓面的通風柜組成一個系統，或者整個實驗樓分成多個系統。
優點：通風機少，設備投資省，而且對通風柜的數量稍有增減，以及位置的變更都具有一定的舒適性。
缺點：由于系統較大，風量不平衡，盡管每個通風柜上都裝有調節閥，但使用不方便，并且不容易達到預定效果。如果系統風
管損壞需要檢修，那么整個系統的通風柜無法使用，
 
分散式 : 把一個通風柜或同房間的幾個通風柜組成一個排風系統。
優點：可根據通風柜的工作需要來啟閉通風機，相互不受干擾，容易達到預定的效果，而且比集中式節省能源，因為集中式系統，只要一個通風柜在使用，得開動大通風機。分散式由于系統小，排風量小，阻力也小，所以通風機的風量、風壓都不大，噪音與振動相應也小。分散式還有一個特點，是對排出不同性質有害氣體易于處理。
缺點：通風機的數量多、系統多，如果通風機集中于通風房內，那么投資***會增大，如果通風機分散布置，安裝，雖然通風機的投資增加，但分管的投資可節省，后總投資不一定增大。
 

排氣罩:
在實驗室內，由于實驗設備裝置較大或實驗操作上的要求，無法在通風柜中進行，但又要排走實驗過程中散發的有害物質時可采用排風罩，有圍擋式排風罩、側吸罩、傘形罩。排氣罩的布置是否合理直接影響排氣效果。根據排氣罩氣流速度的衰減特性和有害物的散發情況，排氣罩的布置應注意以下幾點：
盡量靠近有害物散發源
排氣罩要便于實驗操作和設備維修檢修。
對有害物的不同散發情況采用不同的排氣罩如：攝譜儀，一般采用有圍擋的排氣罩；對實驗臺面排風或槽口排風，可采用側吸罩；對于加熱槽，宜采用傘形罩。
 

 
通風柜的風速 : 對于一般通風柜可通過關閉柜門窗口大小或調整臺面屏蔽物的位置來較少開啟面積，以達到較高的抽氣速度。建議對一般無毒的有害物通風柜操作口處設計風速采用0.25-0.38m/s，對有毒及有危害物質采用0.4-0.5m/s,對極有毒及有少量放射性有害物質采用0.5-0.6m/s.
風壓的確定 : 先計算系統阻力，再乘以1.1左右的余量，以克服使用過程中產生的不利因素
選型 : 根據通風量風壓確定通風機的型號，再根據排出氣體的性質，分別選用塑料通風機、普通通風機及防爆通風機，并且應盡量考慮噪聲低、震動少等因素。
有害物質排放高度 : 排風系統有害物質排放高度應按現行的《工業企業設計衛生標準》和《工業三廢排放標準》執行。在一般情況下，如果附近五十米以內沒有較高建筑物時，排放高度應超過建筑處兩米以上。
劃分系統 : 在劃分系統時，同一個房間內如有兩個以上的通風柜，應劃為一個系統，避免一個通風柜在使用，其他的通風柜產生倒流使室內受到污染。同樣，一個房間內除了一個排風系統外，不宜再裝置其他排風設備。
通風機的選用 : 
風量的計算按下列公式計算：L=FV  
L——排風量，M3/S
F——通風柜操作口面積按全部打開計算
V——操作口風速M/S
 
 LABORATORY VENTILATION
 實驗室通風換氣 
 
通風控制系統可根據不同的情況采用不同的控制方式，如單臺通風設備定風量通風控制系統、多臺通風設備變頻通風控制系統、多臺通風設備+變風量通風控制系統。半宙專門為實驗室而開發的通風控制系統，不但能實驗室工作人員的安全，而且采用通風變量控制系統，使系統運行經濟，且獲得理想的排氣效果。為了即實驗室氣流使用標準又能夠*化節約能源，應采用低流量控制系統，其功能特點如下：
 
整體換氣裝置設計目的
將污染物濃度降到
短時間內稀釋污染物濃度
不使已沉積的污染物再擴散
無氣體排放死角
污染物短時間或路徑排出
污染物排出路徑不經過人員活動區域
已排出的污染物不再重回進氣口
 
整體換氣設備功能目的
# 提供新鮮空氣滿足人員需求
# 稀釋或排除已溢散之有害物與危險物
# 溫濕度、壓力環境調節
 
局部排氣(通風柜、排氣罩)
將污染物自污染源處抽取排處
保護效能較高
新鮮空氣需求量較大
效能較穩定
機構較復雜
  
氣流組織方式
潔凈室采用上送、下側回風以及正壓排風方式，在潔凈室拐角處，合理布置回風立柱。通過回風立柱，在下側將回風吸入回風管道。再通過潔凈組合風柜的初、中、高效及末端高效過濾器四級過濾，循壞使用，達到所需潔凈度的目的
 
換氣次數
換氣次數的作用足夠進行稀釋的干凈氣流換氣次數的多少應根據計算和經驗確定。本系統視不同間體而異，凈化實驗室換氣次數按6-12次/H來計算。所需送風量G=面積*層高*換氣次數
 
空氣凈化處理
潔凈室的空氣凈化處理器根據空氣潔凈度等級合理選用空氣過濾器。初、中效過濾器設置在送風組合風柜的負壓段，高效集中設置在送風組合風柜的正壓段，前部送風。在間體回風口處設置初效過濾器，新風送風口設置高效過濾器。
 
實驗室壓差控制
實驗室與周圍的空間必須維持在一定的壓差，不同等級的潔凈室以及非潔凈區之間的壓差應不少于8pa,潔凈區與室外的壓差，應不少于9pa。可通過空調換氣次數和新風量的補給，潔凈區與非潔凈區之間有10pa以上的壓差。微生物實驗室采用房間壓差控制系統，通過房間壓差傳感器測房間壓差，然后給信號至壓差控制器控制風閥開度大小，實驗室負壓。室內病菌只在實驗室區域內。
 
特別措施
為了阻隔通風柜大量排走室內能源，我們對通風柜采用低流量控制系統進行管理，通風柜的面風控制在0.3m/h~0.6/h,通風柜門與通風機、送風機互鎖。根據門的開啟情況調節風機的運轉，達到節能效果，而且保障了操作人員的安全。因為風速過大或者過小都會導致氣體外泄，造成安全隱患，而另外一方面，在通風柜非工作期間，采用分區整體排風及分別補風的方法。間體保持有足夠的新鮮空氣，舒適的工作溫度的情況下不至于使運行成本過高。