实验室通风系统方案

一、实验室通风系统
  实验室供排风系统是整个实验室设计和建设过程中规模最大、影响最广泛的系统之一。供排风系统完善与否，直接对实验室环境、实验人员的身体健康、实验设备的运行维护等方面产生重要影响。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渐高，从早期CV（定风量)，2-State（双稳态式），VAV（变风量）系统，到最新的适应性控制系统——既安全，又要符合节约能源的需要。总之，实验室通风，就是把室内的污浊空气直接或经净化后排至室外把新鲜空气补充进来，从而保持室内的空气条件，以保持卫生标准和满足生产工艺的要求，我们把前者称为排风，后者称为送风。


二、实验室通风要求：
保持实验室适当的通风
有人模式: 每小时换气次数不少于10次
无人模式: 每小时换气次数4次
保持实验室的压差（正压或负压）
保持适当的实验室的环境条件
温度
湿度
稳定性
三、实验室通风空调系统的设计要考虑以下几个主要因素：
（1）保证实验室的安全性，保证一定数量的换气次数；
（2）解决实验室通风系统负压的设计和系统控制；
（3）在满足换气次数和全新风条件下，控制能耗。
（4）系统稳定可靠。
             
 实验室通风要求新风全部来自室外，然后100%排出室外，通风柜的排气不在室内循环。化学实验室换气要求每小时大于10次，物理实验室每小时大于10次，实验室无人时换气可减少为6次。实验室通风柜设计数量要足够，并且不作为唯一的室内排风装置，仪器室或产生危险物质的仪器上方设局部排风系统。实验室的补风一部分来自空调系统直接送入实验室的新风，这部分新风根据实验室排风量的变化而变化；另一部分通过空调系统送入非实验室区域的走道、房间再通过实验室的门缝补给。实验室的负压通过送、排风风量和送排风口的布置来实现，气流组织从办公、管理用房、内走道、到产生危险物质的实验房间。通风柜的位置布置在远离空气流动、紊流大的地方，远离行走区域和空气新风区。新风从远离通风柜的地方引入，空气流动路径远离通风柜。
                
 
四、实验室通风设计标准
1、《采暖、通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87-2003）。
2、《通风与空调工程质量检验评定标准》（GBJ304-2002）。
3、《简明通风设计手册》（GB50194-2002）。
4、《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（JBJ29-2002）。
5、《电气装置安装工程低压电器施工及验收规范》（GB50254-96）
6、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）。
7、《环境空气质量标准》（GB3095-1996）。
8、《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）。
9、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）。
10、《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）。
11、本公司相关资料及甲方提供的相关资料。
五、实验室通风系统的分类：
按照动力不同，通风系统可以分为自然通风和机械通风，机械通风又可以分为全面通风和局部通风，全面通风是指在房间内整体的进行通风换气的一种方式，局部通风是指通风的范围控制在有害物质形成比较集中的地方，或是工作人员经常活动的局部地区的通风方式，例如通风柜、万向排烟罩、原子吸收罩等。
实验室通风是研究控制实验室有害物质对室内外空气环境的影响和破坏的技术。
                     
 
六、实验室通风系统的基本组成
  1、通风末端设备：主要包括通风柜、万向排烟罩、原子吸收罩、吹吸式排风罩等。
  2、通风管路系统：主要有风机、风管、风阀、消声器、废气处理塔等。
         
通风柜作为实验室中重要的安全设备，它能够提供一种有效的局部通风方式。
使用环境：进行易燃易爆和易挥发的有毒有害气体实验操作、进行未知性能物品的检测、定性定量实验操作。
通风柜结构样式：三段组台式(上柜、操作台面、下柜);桌上型通风柜步入式/落地式通风柜。
通风柜类型：钢木通风柜、全钢通风柜、玻璃钢通风柜、PP通风柜。


B 、万向排烟罩：主要为PP材质，规格Φ110mm。
C、原子吸收罩：主要为不锈钢材质，规格一般为400×400mm。
 
 
通风管道
　　对于一般的普通建筑，若室内排出的气体没有腐蚀性，通风管道可以采用镀锌钢板，对于产生有腐蚀性气体的实验室，风管应采用耐腐蚀材料的PVC风管或玻璃钢风管。在一般的实验室通风工程，室内大多采用PVC风管、室外采用玻璃钢风管；

根据国家有关标准，风管壁厚如下：
中低压系统硬聚氯乙烯（PVC）圆形风管板材厚度（mm）

风管直径D	板材厚度（mm）
D≤320	3.0
320＜D≤630	4.0

中低压系统硬聚氯乙烯（PVC）矩形风管板材厚度（mm）

风管长边尺寸b	板材厚度（mm）
b≤320	3.0
320＜b≤500	4.0
500＜b≤800	5.0
800＜b≤1250	6.0

　　对于室内层高不足的实验室或采用大型风管的实验室，一般采用方形风管，以便与现场空间匹配，在满足风管要求的前提下，尽量减小风管占用空间。圆形风管采用插件连接，方形风管采用法兰方式连接，根据实际情况也可采用插件方式连接。
 
排风控制系统：
为使各单台设备排风量达到设计要求，且确保每台通风设备在单独运行时不影响其它通风设备的正常运行，采用通风变频系统。
变频系统原理：当部分通风柜不使用或通风柜的电子风阀的角度改变时，筒风主管的通风量发生变化，同时通风主管的压差也会发生变化，这时压差传感器检测到风管压差变化后，通过信号线传输到变频器，通过变频器自动调节，以控制风机的电机的转速，从而达到控制排风量的目的。
通风系统控制
（一）定风量系统控制
1、系统采用静压传感自动变频控制（或PLC编程控制），静压传感自动变频控制可以根据开启通风设备的数量变化，将其感应到的静压转变成0-10v的电信号输入变频器从而自动调节风机频率，使风机的抽风量与实际所需排风量相匹配，从而确保排风效果，达到节能节噪的效果；
2、每台通风柜安装一个电子风量调节阀，其控制开关和变频控制系统及风机联动，可实现单台或多台通风设备等不同工况下的控制。风量调节阀采用数显可调角度的电子风量调节阀，并且有记忆功能（即可以
记住此次调节的角度，下次打开时仍然调到设计的角度）。

3、系统风阀和风机整体联锁，实现气流的有序流动，平衡系统风量，防止气流反串、倒流。
（二）变风量系统（VAV）控制
1、系统采用静压传感自动变频控制，静压传感自动变频控制可以根据开启通风设备的数量变化，将其感应到的静压转变成0-10v的电信号输入变频器从而自动调节风机频率，使风机的抽风量与实际所需排风量相匹配，从而确保排风效果，达到节能节噪的效果；
2、每台通风柜安装一个文丘里变风量风阀，其控制开关和变频控制系统及风机联动，可实现单台或多台通风设备等不同工况下的控制。变风量调节阀门采用数显可调角度的文丘里风阀，并且有记忆功能（即可以记住此次调节的角度，下次打开时仍然调到设计的角度）。
3、系统风阀和风机整体联锁，实现气流的有序流动，平衡系统风量，防止气流反串、倒流。
 
实验室在日常运作过程中会产生相应的废气，如未经处理直接排放入大气中势必会对周边环境造成污染，且会对人体造成损伤，针对废气中包含的无机废气及有机废气，科瓦特根据废气的不同种类做出相应的不同废气处理方案。

          
通风系统注意事项：
在建筑平面布局合理的前提下，应充分考虑送风口、回风口及排风口的位置；送、回、排风量的匹配（为建立房间之间合理的压力梯度）；合理的压差（保证空气有序流动，防止交叉污染）。在实验室的设计中不仅要考虑气流的流向，还要考虑流量即压差值，不同洁净程度登记（或不同功能）房间的压差通常为5Pa-10P，生物安全实验室不同功能的相邻房间压差通常为10Pa-15P，送、回风末端的形式及送风速度对室内气流的影响因素；同时，要充分考虑人流、物流的路线，最大限度地减少室内的回流和涡流，避免污染物扩散到室内，危害人员和环境的安全。特别要注意排风柜对室内气流组织的影响。
               
实验室通风设计采用以下步骤和方案：
（1）实验室根据工艺要求和功能布置选择一定数量的通风柜，有的还兼有部分局部排风罩。通常校核下来换气次数远远大于10次，一般在20-30次以上，满足换气次数要求。但是此换气次数是按照通风柜最大开启面积计算的通风量，资料和经验表明100台通风柜99%的时间只有18个或更少的人在使用。故还应校核通风柜最小开启面积时的通风量和换气次数，若小于换气次数要求，则增加综合排风系统。
（2）实验室通风采用全新风系统，通风柜的排气不在室内循环。由于实验室要求房间相对其他辅助区域为负压。所以实验室的新风量设计为排风量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新风送至实验室辅助房间、办公、管理用房、内走道等，再由门窗缝隙补充到房间。
（3）通风柜的风量平衡可以采用定风量控制系统，即排风量恒定，送风量和门窗缝隙补充风量恒定。此方法适用于最大排风量满足最小换气次数要求的实验室。
（4）对于排风量远大于最小通风量要求的房间还可以采用两段式通风控制系统保证风量平衡，即根据通风柜的位移信号，排风机、送风机有2种送风工况，低风量工况应用于维持最小换气次数的要求，节约能耗。此情形药检所采用了变风量控制系统。通风柜风量变化时，排风量也会相对变小，此时要求放置在屋顶的排风机随着通风柜柜门的位置变化而变频，降低风量，保证通风柜面风速恒定。同时自控系统改变全新风风机的频率，降低风量，维持负压平衡。变风量系统可以降低系统能耗。系统最大、最小换气次数接近则考虑采用定风量系统，使得系统简单，降低初投资。

通风系统除上文所述对通风柜有特殊要求外，对其他设备和控制系统也有一定的要求和标准。通风柜的选择除满足排风和捕捉能力外，还要注意需要根据调节门移动而立即改变风量，维持表面风速的恒定。笔者建议系统风量的测定和控制以柜门位移为信号而不是测定表面风速来测定。实验室压力控制和最小通风量的控制除了设备选型因素以外，通风系统设计和控制系统是关键因素，要保证系统的反应时间要足够短（<1秒），通风系统不平衡会导致通风柜排风和捕捉能力散失，气流流出实验室，建筑物内压力不稳定。


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