實驗室通風的要求

2022-08-15 11:45:03 字數 4283 閱讀 6143

實驗室通風與舒適性空調系統的通風設計要求不同,主要目的是提供安全、舒適的工作環境,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境對實驗人員的身體健康和勞動保護問題。

實驗室通風要求新風全部來自室外,然後100%排出室外,通風櫃的排氣不在室內迴圈。化學實驗室換氣要求每小時大於15次,物理實驗室每小時大於10次,實驗室無人時換氣可減少為6次。實驗室通風櫃設計數量要足夠,並且不作為唯一的室內排風裝置,儀器室或產生危險物質的儀器上方設區域性排風系統

實驗室的補風一部分來自空調系統直接送入實驗室的新風,這部分新風根據實驗室排風量的變化而變化;另一部分通過空調系統送入非實驗室區域的走道、房間再通過實驗室的門縫補給。實驗室的負壓通過送、排風風量和送排風口的布置來實現,氣流組織從辦公、管理用房、內走道、到產生危險物質的實驗房間。通風櫃的位置布置在遠離空氣流動、紊流大的地方,遠離行走區域和空氣新風區。

新風從遠離通風櫃的方引入,空氣流動路徑遠離通風櫃。

通風櫃的類別

建設現代化的實驗室是個綜合的系統工程。在裝備各種儀器裝置及其配套設施的同時,既要考慮供電、給水、排水、送風、排風、淨化、排汙等要求,還要考慮到對人員、物體、周邊環境的安全性,噪音、異味、視覺環境的舒適性,儀器裝置的可操作性、功能性,以及資訊處理的便捷性。因此,現代化的實驗室必須有最佳的設計和高品質的裝置去滿足在現代化實驗室裝置中有通風櫃、**實驗台、邊臺、藥品櫃、器皿櫃、氣瓶櫃等,其中通風櫃是生化實驗室裝置中擔負著十分重要的功能,是必不可少的裝置。

因此,選擇通風櫃是實驗室建設中的重要問題,必須引起足夠的重視。

通風櫃按照排風方式分類:

分為上部排風式、下部排風式和上下同時排風式三類。為保證工作區風速均勻,對於冷過程的通風櫃應採用下部排風式,對於熱過程的通風櫃採用上部排風式,對於發熱量不穩定的過程,可在上下均設排風口隨櫃內發熱量的變化調節上下排風量的比例,從而得到均勻的風速。

通風櫃按照進風方式分類也分三類:

(1)通過室內進風在櫃內迴圈後排出室外稱為全排風式,這是應用非常廣泛的一種型別。當通風櫃設定於採暖或對溫濕度有控制要求房間時,為節省採暖,空調能耗,採用從室外取補給風在櫃內迴圈後排出室外的方式稱為補風式通風櫃。(2)再一種就是變風量控制式的通風櫃。

普通的定風量系統需要人工調整固定葉片的風閥,調節通風櫃的排風量,當調節閥門到某一角度時達到希望的面風速。

(3)變風量控制是通過調節閥門的感測器改變風量達到給定的面風速,當然標準式成本低、變風量成本高,適用於要求精度高的場合。

通風櫃按照使用狀態分類可分為整體式下部開放式、落地式、兩面式、三面玻璃式、桌上式、連體式以及根據不同實驗使用需要而設計的對放射性實驗的、對合成實驗的,對過氯酸實驗的專用通風櫃。

通風櫃的主要功能

通風櫃的功能中最主要的是排氣功能,在化學實驗室中,實驗操作時產生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質,為了保護使用者的安全,防止實驗中的汙染物質向實驗室擴散,在汙染源附近要使用通風櫃。

以往通風櫃使用台數較少,只在特別有害且危險的氣體及產生大量熱的實驗中使用。通風櫃只擔負實驗台的輔助功能。近年來考慮到改善實驗環境,在實驗台上進行的實驗逐漸轉移到通風櫃內,這就要求在使用通風櫃的最大目的是排出實驗中產生的有害氣體,保護實驗人員的健康,也就是說要有高度的安全性和優越的操作性,這就要求通風櫃應具有如下功能:

(1)釋放功能:應具備將通風櫃內部產生的有害氣體用吸收櫃外氣體的方式,使其稀釋後排至室外的機構。

(2)不倒流功能:應具有在通風櫃內部由排風機產生的氣流將有害氣體從通風櫃內部不反向流進室內的功能。為確保這一功能的實現,一台通風櫃與一台通風機用單一管道連線是最好的方法,不能用單一管道連線的,也只限於同層同一房間的可併聯,通風機盡可能安裝在管道的末端(或屋頂處)。

(3)隔離功能:在通風櫃前面應具用不滑動的玻璃窗口將通風櫃內外進行分隔。

(4)補充功能:應具有在排出有害氣體時,從通風櫃外吸入空氣的通道或替代裝置。

(5)控制風速功能:為防止通風櫃內有害氣體逸出,需要有一定的吸入速度。決定通風櫃進風的吸入速度的要素有:

實驗內容產生的熱量及與換氣次數的關係。其中主要的是實驗內容和有害物的性質。

通常規定:

(1)一般無毒的汙染物為0.25―0.38m/s ;

(2)有毒或有危險的有害物為0.4―0.5 m/s ;

(3)劇毒或有少量放射性為0.5―0.6m/s ;

(4)氣狀物為0.5m/s ;

(5)粒狀物為1m/s ;

為了確保這樣的風速,排風機應有必要的靜壓,即空氣通過通風管道時的摩擦阻力。確定風速時還必須注意噪音問題,通過空氣在管道內流動時以7―10m 為限,超過10m將產生噪音,通常實驗室的雜訊(室內背景雜訊級)限制值為70db(a),增加管道裁面積會降低風速,也就降低噪音,考慮到管道的經費和施工問題,必須慎重選擇管道及排風機的功率。

(6)耐熱及耐酸鹼腐蝕功能:通風櫃內有的要安置電爐,有的實驗產生大量酸鹼等有毒有害氣體具有極強的腐蝕性。通風櫃的檯面,襯板、側板及選用的水咀、氣咀等都應具有防腐功能。

氣體排放處理

由於實驗室氣體排放中存在著很多有毒和酸鹼腐蝕性極強的氣體,所以在排入大氣前要對氣體進行過濾處理,通常情況下:酸性氣體選用立式酸霧塔;有毒和有機氣體選用光學催化淨化箱。兩種裝置分別安裝在排風系統末端,立式酸霧塔安裝在風機的正壓段,光學催化淨化箱安裝在風機負壓段。

動物房的氣體經過初效和中效過濾後,直接排入大氣,但在排風口處做高壓噴射流處理,噴射高度在3公尺以上。

實驗室通風系統設計方法

綜上所述,實驗室通風系統對裝置(特別是通風櫃)是有一定標準和要求的。拋開裝置因素,單純從系統設計上考慮,實驗室通風空調系統的設計要考慮以下幾個主要因素:

(1)保證實驗室的安全性,保證一定數量的換氣次數;

(2)解決實驗室通風系統負壓的設計和系統控制;

(3)在滿足換氣次數和全新風條件下,控制能耗。

(4)系統穩定可靠。

實驗室通風設計採用以下步驟和方案:

(1)實驗室根據工藝要求和功能布置選擇一定數量的通風櫃,有的還兼有部分區域性排風罩。通常校核下來換氣次數遠遠大於10次,一般在20-30次以上,滿足換氣次數要求。但是此換氣次數是按照通風櫃最大開啟面積計算的通風量,資料和經驗表明100個通風風櫃99%的時間只有18個或更少的人在使用。

故還應校核通風櫃最小開啟面積時的通風量和換氣次數,若小於換氣次數要求,則增加綜合排風系統。

(2)實驗室通風採用全新風系統,通風櫃的排氣不在室內迴圈。由於實驗室要求房間相對其他輔助區域為負壓。所以實驗室的新風量設計為排風量的70﹪-80﹪。

另外20﹪-30﹪的新風送至實驗室輔助房間、辦公、管理用房、內走道等,再由門窗縫隙補充到房間。

(3)通風櫃的風量平衡可以採用定風量控制系統,即排風量恆定,送風量和門窗縫隙補充風量恆定。此方法適用於最大排風量滿足最小換氣次數要求的實驗室。

(4)對於排風量遠大於最小通風量要求的房間還可以採用兩段式通風控制系統保證風量平衡,即根據通風櫃的位移訊號,排風機、送風機有2種送風工況:

(a)低風量工況應用於維持最小換氣次數的要求,節約能耗。此情形採用了變風量控制系統。通風櫃風量變化時,排風量也會相對變小,此時要求放置在屋頂的排風機隨著通風櫃櫃門的位置變化而變頻,降低風量,保證通風櫃面風速恆定。

同時自控系統改變全新風風機的頻率,降低風量,維持負壓平衡。變風量系統可以降低系統能耗。

(b)系統最大、最小換氣次數接近則考慮採用定風量系統,使得系統簡單,降低初投資。

通風系統除上文所述對通風櫃有特殊要求外,對其他裝置和控制系統也有一定的要求和標準。通風櫃的選擇除滿足排風和捕捉能力外,還要注意需要根據調節門移動而立即改變風量,維持表面風速的恆定。建議系統風量的測定和控制以櫃門位移為訊號而不是測定表面風速來測定。

實驗室壓力控制和最小通風量的控制除了裝置選型因素以外,通風系統設計和控制系統是關鍵因素,要保證系統的反應時間要足夠短(<1秒),通風系統不平衡會導致通風櫃排風和捕捉能力散失,氣流流出實驗室,建築物內壓力不穩定。

還有一點要注意的是系統應該是壓力變化無關型的,即系統風量的變化不會因為風管內靜壓的變化而使得反應時間緩慢影響系統流量的精確性。壓力相關型的系統也會造成系統流量裝置無法精確控制,緩慢的反應時間會讓送排風裝置產生**,速度不穩定會有大量的平衡問題存在,波動的送、排風系統使氣流平衡複雜化,從而自控系統無法實現調節功能。

所以,系統首先監測的是通風櫃的狀態,接受調節門感應器訊號後可以計算調節門面積(風量),此時向(壓力無關型)閥門送出風量控制訊號,調節閥門的開度,送風量跟隨排風量即刻變化,送排風機變頻調節送風量。

結論 上述介紹了實驗室通風設計的目的,實驗室通風櫃的的要求和功能,排放氣體的處理方法和實驗室通風系統設計方法。實驗室的通風設計首要解決的問題是安全性問題,通風櫃的捕捉集塵能力要符合一定的標準和規定,氣流方向為流向實驗室,實驗室要隨時保持負壓。實驗室通風設計還要考慮到為實驗人員創造乙個舒適的工作環境,解決溫度、氣流、噪音的問題,同時要保證最低的能源消耗,系統穩定,容易控制,易於操作管理。

簡而言之就是要從安全、舒適、節能、可靠執行方面進行設計。

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