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化學實驗室通風系統(tǒng)的設(shè)計

更新時間:2017-08-21  |  點擊率:1947

實驗室通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的主要目的是為了保證實驗室操作人員的安全,維持實驗室適當?shù)臏?、濕度。因為實驗室通風空調(diào)系統(tǒng)24小時運行,且為全新風系統(tǒng),所以,實驗室通風空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能,也是一個重要方面。
1、選用適宜的實驗室通風柜

實驗室通風柜是實驗室操作人員zui重要的防護屏障,應(yīng)選用氣流組織較好的實驗室通風柜。同樣的通風柜排風量,柜內(nèi)氣流組織差的通風柜,通風柜調(diào)節(jié)門進風口面風速不均勻,易泄漏有害氣體;柜內(nèi)有渦流區(qū),造成柜內(nèi)有害氣體濃度積聚,排風效果不好,對操作人員安全造成威脅。設(shè)計較好的實驗室通風柜,在操作過程中,應(yīng)保證通風柜調(diào)節(jié)門從關(guān)閉到zui大開啟度的過程中,調(diào)節(jié)門進風面風速始終保持在0.5m/s±20%,并且面風速均勻。
實驗表明,面風速過小,<0.3m/s,操作人員擾動易造成通風柜內(nèi)有害氣體外溢,對操作人員造成危害。通風柜調(diào)節(jié)門進風面風速過大,>0.8m/s,也易造成柜內(nèi)有害氣體外溢。通風柜內(nèi)排風氣流應(yīng)均勻,減少渦流,避免有害氣體濃度積聚,及時排出有害氣體。通風柜的形式、規(guī)格很多,還有一些滿足特殊要求的通風柜,如防爆型等。根據(jù)實驗室具體要求選用。
實驗室通風柜通常應(yīng)配監(jiān)控器。監(jiān)控器主要功能包括:
1)通風柜調(diào)節(jié)門進風面風速實時顯示。
2)通風柜前有人操作、無人操作模式控制(無人操作時降低風量,按60%風量運行)。也可采用區(qū)域存在傳感器,自動探測通風柜前有無操作人員。
3)緊急情況按鈕(有試劑泄漏等緊急情況時,加大通風柜排風量)。
2、實驗室氣流組織,送、排風控制閥設(shè)置
實驗室通風柜內(nèi)氣流組織由通風柜設(shè)備結(jié)構(gòu)實現(xiàn),通風柜排風支管安裝變風量閥,應(yīng)保證通風柜排量與通風柜運行狀態(tài)相適應(yīng),有人操作時,通風柜調(diào)節(jié)門進風面風速始終為0.5m/s±20%。無人操作時為0.3m/s。在通風柜調(diào)節(jié)門關(guān)閉時,應(yīng)保證通風柜保持適當?shù)膠ui小排風量,一般為額定風量的20%,通風柜下部有試劑柜時,試劑柜排風量約75m3/h。
實驗室內(nèi)萬向排風罩排風匯總管裝定風量閥,保證萬向排風罩排風量。為保證實驗室排風效果及維持室內(nèi)溫、濕度,應(yīng)設(shè)置實驗室zui小排風換氣次數(shù),白天有人操作時8-10/h,夜間無人操作時4-6/h;若實驗室各通風柜及萬向排風罩zui小排風量不能滿足實驗室zui小換氣次數(shù)要求時,應(yīng)在實驗室增設(shè)室內(nèi)排風口,在排風支管裝變風量閥,保證實驗室達到zui低排風換氣次數(shù)要求。為避免實驗室氣流滲出實驗室,造成交叉污染。應(yīng)控制實驗室相對走廊或辦公區(qū)為負壓。在實驗室送風支管裝變風量閥,控制實驗室送風量與實驗室各排風量差值始終為定值,維持實驗室壓差恒定。在實驗室布置時,應(yīng)盡可能減少送風氣流、人員對通風柜調(diào)節(jié)門進風口擾動。實驗室送風量較大,實驗室送風口可采用孔板靜壓箱送風口,擴大送風口面積,控制送風孔板出口風速,通風柜調(diào)節(jié)門前送風風速宜<0.25m/s。通風柜前操作通道應(yīng)足夠?qū)挸ǎWC操作人員走動時,距通風柜面板0.6m以上,避免人員走動影響通風柜氣流。通風柜調(diào)節(jié)門應(yīng)遠離實驗室門,避免開門對通風柜氣流影響。
3、合理確定實驗室送、排風系統(tǒng)zui大風量
實驗室送、排風系統(tǒng)一般帶多個實驗室。實驗室送、排風系統(tǒng)zui大風量的確定,應(yīng)根據(jù)所帶實驗室數(shù)量及實驗室運行模式,考慮適當?shù)耐L柜運行同時系數(shù)。實驗室送、排風系統(tǒng)風量即要滿足實驗室zui大運行風量要求,也不要盲目擴大風量,甚至取通風柜同時運行系數(shù)為1,造成空調(diào)通風系統(tǒng)及相關(guān)冷熱源設(shè)備選型過大,增加初投資;國外資料顯示,實驗室通風柜每天有人員操作的時間平均少于1小時。
實驗室通風柜的額定排風量可根據(jù)通風柜調(diào)節(jié)門的zui大開門面積,按面風速0.5m/s計算獲得,也可依據(jù)通風柜樣本。通風柜調(diào)節(jié)門關(guān)閉時zui小排風量可按額定風量20%確定。實驗室萬向排風罩排風量根據(jù)不同規(guī)格選取,一般Ø75萬向排風罩排風量為200 m3/h。實驗室排風系統(tǒng)排風機宜采取調(diào)頻控制,保持排風系統(tǒng)干管zui遠點靜壓恒定。使排風機風量與系統(tǒng)排風量相一致。減少排風機耗電量,維持排風系統(tǒng)風管壓力恒定,提高排風管風量控制閥精度。同時,實驗室送風系統(tǒng)空調(diào)機組送風機也宜采取調(diào)頻控制,送風量應(yīng)與實驗室排風系統(tǒng)排風量相一致。因?qū)嶒炇覟槿嘛L系統(tǒng),送風空調(diào)系統(tǒng)能耗非常高。在滿足實驗室補風要求前提下,盡可能減少送風量,節(jié)能實驗室空調(diào)能耗。
4、實驗室送、排風系統(tǒng)控制閥選擇及控制系統(tǒng)。
要實現(xiàn)實驗室理想的氣流組織,送、排風系統(tǒng)風量控制閥及控制系統(tǒng)是關(guān)鍵,其占實驗室空調(diào)通風系統(tǒng)投資比重也比較大。用于實驗室送、排風系統(tǒng)的變風量、定風量控制閥類型有蠂閥、文丘里閥等,品牌很多,控制系統(tǒng)工作原理各不相同,風量閥反應(yīng)速度、控制精度、風量可調(diào)節(jié)比、可靠性、初投資、維護費用差別較大。這里以數(shù)字式文丘里風量控制閥為例,說明風量控制閥選型要求。
1)反應(yīng)速度快,系統(tǒng)的響應(yīng)時間<1秒,達到zui終控制要求風量值或系統(tǒng)穩(wěn)定<1秒。風量控制精度高,風量控制精度<±5%的指令信號。在通風柜調(diào)節(jié)門啟閉過程中,始終能保持柜門面風速0.5m/s±20%。
2)風量可調(diào)節(jié)比高,閥門的調(diào)節(jié)比為10:1。高調(diào)節(jié)比,系統(tǒng)可利用的參差系數(shù)大,可適用于大的排風系統(tǒng)及通風柜數(shù)量較多的房間。特別是對通風柜數(shù)量較多的房間,通風柜的排風閥調(diào)節(jié)比大,可降低通風柜zui低運行風量,有效降低通風柜的低風量運行能耗。增大排風系統(tǒng),可減少排風系統(tǒng)數(shù)量,減少送、排風管道、建筑管井數(shù)量,減少送、排風系統(tǒng)管道占用建筑空間。
3)控制方式采用位移傳感器控制,且在150750Pa閥前后壓差范圍內(nèi),與壓力無關(guān),閥內(nèi)氣囊可自動平衡閥前后壓差變化影響??刂坪唵慰煽浚y前后不需預(yù)留氣流穩(wěn)流管段,安裝方便。沒有風速傳感器等部件,不需定期清洗校驗傳感器。控制閥壓力無關(guān)性,可保證系統(tǒng)接入通風柜數(shù)量不受影響,且系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
4)每臺風量控制閥自帶控制器,可相互聯(lián)網(wǎng)。每臺通風柜排風支管裝1Phoenix變風量數(shù)字式文丘里控制閥,根據(jù)通風柜監(jiān)視器反饋的通風柜調(diào)節(jié)門開啟高度,及運行狀態(tài)(有人或無人),控制通風柜的排風量。
在實驗室各萬向排風罩排風匯總管上安裝1臺定風量數(shù)字式文丘里控制閥,造價較數(shù)字式變風量文丘里控制閥低,保證實驗室萬向排風罩排風量。實驗室排風口排風管裝1臺慢變風量數(shù)字式文丘里控制閥,造價較變風量閥低。在實驗室通風柜、萬向排風罩排風量低于實驗室設(shè)定zui低排風換氣次數(shù)時,打開實驗室排風口,保證實驗室zui低排風換氣次數(shù)。在實驗室送風支管上安裝1臺變風量數(shù)字式文丘里控制閥,根據(jù)實驗室各排風閥風量,控制實驗室送風量,保證實驗室送風量與排風量差值恒定,維持實驗室壓差恒定。
5、節(jié)能
實驗室空調(diào)通風系統(tǒng),通常為直流風。送風空調(diào)機將室外風處理到送風狀態(tài)點,送入實驗室內(nèi),補充實驗室排風,維持實驗室內(nèi)溫、濕度,因為實驗室送風量很大,特別是有多臺通風柜的實驗室,空調(diào)機處理送風溫、濕度的能耗很高,占實驗室能耗和運行電費的比重很大。實驗室空調(diào)送風系統(tǒng)節(jié)能的主要手段是在保證實驗室安全的前提下,盡量減少排風量,相應(yīng)減少空調(diào)送風量。實驗室通風柜,大部分時間為無人操作或調(diào)節(jié)門關(guān)閉狀態(tài),采用高性能的送、排風風量控制閥,根據(jù)實驗室各通風柜運行狀態(tài)不同,始終以zui小風量滿足通風柜排風要求,送風量也始終保持zui小值,在保證實驗室安全的前提下,節(jié)省實驗室送風空調(diào)系統(tǒng)能耗。即使工程中選用高性能送、排風控制閥費用有所增加,但綜合考慮實驗室運行電費的降低,空調(diào)通風系統(tǒng)及相關(guān)冷熱源等設(shè)備的費用減少,在實驗室壽命周期內(nèi),空調(diào)通風系統(tǒng)綜合費用還是大幅減少。
6、其它
實驗室排風系統(tǒng)風管應(yīng)采用pp管或塑料管等防腐蝕風管。實驗室通風柜排風支管風量控制閥,萬向排風罩排風管風量控制閥應(yīng)選用有防腐涂層的防腐型閥。排風機應(yīng)采用玻璃鋼或涂防腐涂層的防腐型風機。實驗室排風應(yīng)在屋面上向高空排放。如有必要,實驗室排風應(yīng)經(jīng)吸收塔處理后排放。多層實驗室送、排風系統(tǒng)宜按豎向劃分,減少水平送、排風管,減少送、排風管占用建筑空間。實驗室建筑層高宜≥4.80m,預(yù)留通風柜頂排風豎管安裝風量控制閥空間。

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