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物理化学实验室的通风设计理念_中南

日期:2022-04-15 16:23:00发布人:本站浏览数:394
  对实验室的功能了解是通风系统选择和设计的决定因数。提供一个安全的环境给工作人员是首要目标在实验室的系统设计中。设计者要彻底研究所有的因数,找到最合适的设计。本文研究背景是某欧洲化工公司为复合生产线项目配套的化学实验室。这个项目的化学实验室由湿法化学间,加热间,恒温恒湿间,通用试验间、注塑间和办公间组成。除恒温恒湿间的环境,其他房间只需要温度控制,并且都没有洁净要求。ASHRAE 规定实验室空调和通风设计参数包括以下:

  1)室内外温度湿度要求 ;

  2)空气质量;

  3)设备和工艺热负荷,包括显热和潜热;

  4)内部负荷的预期增加;

  5)最小换气次数;

  6)进风和补风;

  7)排风设备类型;

  8)控制和报警;

  9)通风柜的尺寸和数量的调整可能;

  10)房间压差;

  11)设备和电源的备用。

  本文针对其中实验室常用的4 个通风标准包括换气次数,送排风形式,房间压差和控制系统进行了阐述。(物理化学实验室的通风设计理念_中南


物理化学实验室


  1 换气次数的选择

  《化工采暖通风和空调调节设计规范》规定化验室房间的最小换气量一般在6 次/h~8 次/h。 ASHRAE 规定验室内的整体换气次数应由下列风量之决定:从局部排风设备或其他房间排风所排出的总风量;带走房间热负荷所需的制冷风量;最小换气次数需求。在使用情况下.实验室的最小换气次数应维持6 次/h~10 次/h。

  在通常情况下>10 次/时房间换气次数被认为是合适的。但是当实验室内有可能产生高热负荷的分析设备,或房间内有较大量的局部排风时,则可能需要相应增大换气量。湿法化学室有通风柜,加热间有大量的加热炉。通风柜的计算方法则参照《化工采暖通风和空调调节设计规范》中对轻、中度危害或有危险的有害物质,在室内顶棚有补风的情况下,通风柜的操作口最小吸风面速度0.5m/s。对于通风柜的使用率,当通风柜的数量大于2 个时,则应该取60%~70%同时使用率。加热炉则是以维持炉内加热温度的热平衡法则计算所需的排风量。通过以上可以计算出总的安全通风量,此外负荷计算的空调风量,还有最小换气次数10 次进行比较,三者取最大值。

  2 送风和排风形式

  《化工采暖通风和空调调节设计规范》规定化验室的排风量较大时,应设置室外新风补风系统,并计入新风负荷。

  《科学实验室建筑设计规范》规定每个排风装置宜设独立的排风系统。同一个实验室内的所有排风装置宜合用一个排 风系统。工作时间连续使用排风系统的实验室应设置送风系统,送风量宜为排风量的70%,并应根据工艺要求对送风进行空气净化处理。对于采暖地区,冬季应对送风进行加热。送风气流不应破坏实验室排风装置的正常工作。

  ASHRAE 规定所有从化学实验室内排出的气体均需直接排出室外,而不能循环利用。因此,除非化学实验室也有洁净要求否则均需保持其相对于相邻区域为负压。而是否选择100%全新风送风系统,应做为实验室危险评估的一个重要部分。

  实验室各个单元间设置了独立的排风系统,排风都安装在屋顶上。湿法化学间和加热间由于产生有毒、腐蚀、高温的气体,必须采用全新风处理。其他如工作人员进行计算机分析的通用实验间和进行材料测试的恒温恒湿间,100%全新风送风系统并不是唯一的选择。因为实验室不同的工艺职能,不一定要全新风通风或全新风空气处理。能满足工艺只能是首要的,100%的新风是针对通风柜的环境,而对于一般实验室循环空气处理能达到要求的,就不必要100%全新风。何况在全新风的空调环境下,能耗非常高。

  3 房间压差

  《化工采暖通风和空调调节设计规范》规定化验室应保持相对负压。ASHRAE 规定所有从化学实验室内排出的气体均需直接排出室外,而不能循环利用。因此,除非化学实验室也有洁净要求否则均需保持其相对于相邻区域为负压。这个规定其实要根据具体的实施对象。本项目中恒温恒湿间需要严格的温度、湿度控制范围,应该设计成正压。因为如果设计成负压,则相邻区域的空气去进入,一方面可能破坏温、湿度的控制精;另一方面如果污染的空气进入,也可能造成安全问题。而对于湿法化学间和加热间,为防止有毒、腐蚀、高温的气体或挥发物散发到房间,甚至散发到其他的区域,设计成负压是必须的。实验室建筑的办公区域,应相对于走廊和实验室始终维持正压。实验室内气流应从低危险区域流向高危险区域,最终通过各类通风柜或加热设备排到室外。

 4 控制系统

  控制应该把以上几项综合起来,可以满足整个实验室的房间压力、各房间压差、通风量、温湿度和各方面的安全控制要求,同时降低能耗。实验室内往往存在许多不利于人体健康的化学物质污染源,特别是有害气体,将其排除非常重要。但与此同时,能源往往会被大量的消耗,因而实验室的通风控制系统的要求从早期定风量,双稳态,变风量系统,到最新的适应性控制系统。所谓最为安全、舒适的环境,并要求最节能的方式是不能太过于奢望。系统响应迅速确保人身安全,以最高的精确性正确控制送排风的平衡和室内压力,提供最大的稳定性。尽量降低用户前期投入,同时减少用户在运行、能源消耗及维护等方面的费用。

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