實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化研究

周雪平++陳錫泉++葉海鋒

摘要：

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的主要作用是提高實(shí)驗(yàn)室空氣質(zhì)量環(huán)境，保障檢驗(yàn)人員安全。本文以我院實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，分析提高實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)效率性、安全性、穩(wěn)定性的方法與措施，總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)；通風(fēng)系統(tǒng)；空氣質(zhì)量

隨著生產(chǎn)安全意識(shí)的不斷提高，以及對(duì)空氣質(zhì)量環(huán)境的高度關(guān)注，作為一個(gè)現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)室，除了關(guān)注部分有潔凈度、恒溫恒濕等特殊要求的實(shí)驗(yàn)室外，一些試劑使用種類較多、使用量較大的實(shí)驗(yàn)室更應(yīng)該得到重視。這部分實(shí)驗(yàn)室作為高污染區(qū)域，產(chǎn)生的廢氣容易造成室內(nèi)空氣污染，對(duì)檢驗(yàn)人員的安全與健康造成不可估量的影響。而實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)則是實(shí)驗(yàn)室廢氣收集和凈化的主體，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行效果，提高實(shí)驗(yàn)室安全性是未來(lái)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的重要方向之一。

1 通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

1.1 優(yōu)化方向

實(shí)驗(yàn)室廢氣的主要來(lái)源于試驗(yàn)過(guò)程中使用的各種化學(xué)試劑的揮發(fā)，產(chǎn)生的廢氣主要有乙醚、醛類、酮類、四氯化乙烯、酸霧氣體等各種有機(jī)或無(wú)機(jī)廢氣，大部分都會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不同程度影響。

本項(xiàng)目主要是針對(duì)新建的實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過(guò)前期的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及后期調(diào)整、調(diào)試和試驗(yàn)，結(jié)合智能化的控制，改善通風(fēng)系統(tǒng)的整體性能，提高實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部空氣質(zhì)量，創(chuàng)造一個(gè)更舒適、更安全的試驗(yàn)環(huán)境，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)室空氣質(zhì)量、通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)等進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)通風(fēng)及控制系統(tǒng)的實(shí)際效果，總結(jié)相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供重要的經(jīng)驗(yàn)參考。

1.2 實(shí)現(xiàn)的效果

項(xiàng)目選取了干洗檢驗(yàn)以及生態(tài)前處理的舊有和新建實(shí)驗(yàn)室作為主要的研究對(duì)象，通過(guò)以下手段，包括：針對(duì)性配置末端排風(fēng)設(shè)備、新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)合理配置、實(shí)驗(yàn)室微負(fù)壓控制、排風(fēng)系統(tǒng)管道壓力控制等，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，達(dá)到改善實(shí)驗(yàn)室空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。

從新建和舊有實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)的對(duì)比來(lái)看（具體參數(shù)見表1），新建實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量和房間換氣系數(shù)并沒有增加很多，但是房間的廢氣濃度卻有了明顯的改善，基本達(dá)到國(guó)家室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定VOC的推薦濃度限值（0.6mg/m?）要求。而其主要的使用感受差異如下：舊有實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣沒有得到很好的收集，即使在室外過(guò)道上也能聞到室內(nèi)散發(fā)出的刺激性氣味，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)必須佩戴安全防護(hù)器具才能長(zhǎng)時(shí)間停留，否則會(huì)引起不適。而新建的實(shí)驗(yàn)室明顯減輕了以上情況，并且有效地解決了內(nèi)廢氣溢出到室外的問(wèn)題，在為檢驗(yàn)人員提供更安全工作環(huán)境的同時(shí)，避免廢氣影響到室外的其他人員。

2 相關(guān)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

2.1 針對(duì)性配置末端排風(fēng)設(shè)備

每一種類型的檢驗(yàn)工作所采用的試劑、儀器、工藝流程都存在一定的差異，相對(duì)應(yīng)其產(chǎn)生廢氣的成分以及廢氣的擴(kuò)散形式與速率均不相同，針對(duì)不同的需求配置相應(yīng)的排風(fēng)設(shè)備，才能使效果最大化。如生態(tài)前處理室的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在使用過(guò)程會(huì)揮發(fā)出大量乙醚，并且經(jīng)過(guò)加熱后，擴(kuò)散速度加快。使用傳統(tǒng)的通風(fēng)柜，由于空間相對(duì)狹小，放置這類體積較大的設(shè)備不方便操作。而采用普通排氣罩其廢氣收集效率又難以得到保證。為了更好地改善以上問(wèn)題，新建的生態(tài)前處理室采用一種較為新型的集氣柜，即在普通實(shí)驗(yàn)臺(tái)上增加類似通風(fēng)柜上部結(jié)構(gòu)的密閉罩，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)表面以上的空間圍閉，并設(shè)置柜門方便操作。集氣柜結(jié)合通風(fēng)柜的密閉性和普通實(shí)驗(yàn)臺(tái)的空間利用率，既能提高廢氣收集效率，又能確保操作空間滿足檢驗(yàn)需求。

2.2 新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的作用

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)一般只設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng)，但在實(shí)踐當(dāng)中單純通過(guò)強(qiáng)力的排風(fēng)帶走室內(nèi)廢氣的效果并不理想。主要的原因是廢氣排走必然帶動(dòng)空氣的流動(dòng)，而空氣流動(dòng)是否順暢則直接影響著廢氣收集的效率。排風(fēng)系統(tǒng)在帶走室內(nèi)空氣的同時(shí)，室外的空氣則經(jīng)過(guò)門窗等地方進(jìn)入到房間，但由于補(bǔ)進(jìn)的氣流無(wú)法均勻，導(dǎo)致效率降低。

而當(dāng)增加新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)則可以根據(jù)現(xiàn)有的排風(fēng)系統(tǒng)布置進(jìn)行針對(duì)性的布置，帶動(dòng)整個(gè)房間的空氣流動(dòng)，提高均勻性，從而提升廢氣收集效率。同時(shí)，新鮮空氣的補(bǔ)充可以進(jìn)一步降低房間廢氣濃度，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障檢驗(yàn)人員安全。從上文附表數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)室在增加或完善補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)室廢氣濃度的降低起到一定的作用。

2.3 實(shí)驗(yàn)室微負(fù)壓控制的作用

上面提到增加新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)可以提高房間的空氣質(zhì)量，但是如果控制不好，同樣會(huì)衍生出其他問(wèn)題。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室雖然也有部分配置有新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，但基本上是排風(fēng)系統(tǒng)配置了多少排風(fēng)量，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)則相應(yīng)地配置了略低的補(bǔ)風(fēng)量，從而保持實(shí)驗(yàn)室微負(fù)壓狀態(tài)。但是這種方式一旦排風(fēng)系統(tǒng)因?yàn)樵O(shè)備老化、配套廢氣處理裝置堵塞導(dǎo)致阻力增大等問(wèn)題造成排風(fēng)量降低，則有可能出現(xiàn)排風(fēng)量低于補(bǔ)風(fēng)量的情況，過(guò)多的新風(fēng)會(huì)把廢氣帶出到室外，威脅到室外人員的安全。

故此新建的實(shí)驗(yàn)室采用負(fù)壓控制方式進(jìn)行排風(fēng)及補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的配合，利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)與外界的壓差值，調(diào)節(jié)新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量，使之保持略低于排風(fēng)量，從而保持房間微負(fù)壓，確保廢氣不會(huì)外溢到室外影響其他人員的安全。由于該控制模式為實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，可以較為穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)微負(fù)壓控制，能進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)室的安全性。

2.4 排風(fēng)系統(tǒng)管道壓力控制的作用

正如上文所提到的，排風(fēng)系統(tǒng)會(huì)隨著使用時(shí)間的推移，引起設(shè)備老化、配套廢氣處理裝置堵塞等問(wèn)題，導(dǎo)致排風(fēng)量不足。為了解決這一問(wèn)題，排風(fēng)系統(tǒng)中引入管道壓力控制，即當(dāng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的排風(fēng)量調(diào)節(jié)至理想狀態(tài)后，監(jiān)測(cè)排風(fēng)主管道內(nèi)的壓力值，并將其設(shè)定為固定的調(diào)節(jié)目標(biāo)值，即排風(fēng)設(shè)備根據(jù)設(shè)定的管道壓力目標(biāo)值調(diào)節(jié)運(yùn)行頻率，從而保持管道內(nèi)的壓力在恒溫范圍內(nèi)，使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的排風(fēng)量處于最優(yōu)狀態(tài)。如當(dāng)廢氣處理裝置堵塞，管道阻力增大，處理裝置前的管道壓力降低，隨即升高排風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行頻率，使管道壓力保持穩(wěn)定。此項(xiàng)措施有利于提高排風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，使實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的廢氣能隨時(shí)得到有效的收集。

3 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包含了排風(fēng)、新風(fēng)、控制、處理等多種構(gòu)成要素，不同的配置、組合、協(xié)調(diào)配合都影響其實(shí)際效果。但目前很多的實(shí)驗(yàn)室對(duì)其通風(fēng)系統(tǒng)的要求只停留在有或沒有的概念上，并沒有真正了解其中的重要性。且不論忽略通風(fēng)系統(tǒng)所帶來(lái)的空氣污染問(wèn)題會(huì)不會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響，但一定會(huì)對(duì)工作人員的安全和健康造成威脅。以人為本是社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要方向，未來(lái)的實(shí)驗(yàn)室必然向更加安全及人性化的方向發(fā)展，而通風(fēng)系統(tǒng)作為實(shí)驗(yàn)室重要的組成部分，也應(yīng)該得到更多的重視。

（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院）