實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用

廖世剖

摘 要：通排風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室中非常重要，若實(shí)驗(yàn)室較大時會在同一個排風(fēng)系統(tǒng)里安裝多臺通風(fēng)柜。通風(fēng)柜、排風(fēng)機(jī)、排風(fēng)管、新風(fēng)機(jī)、新風(fēng)管、系統(tǒng)控制器是系統(tǒng)的主要組成，保證實(shí)現(xiàn)污染氣體、塵埃收集、集中處理符合標(biāo)準(zhǔn)后排放。本文圍繞通排風(fēng)系統(tǒng)展開討論，以某實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)系統(tǒng)改造為例，詳細(xì)介紹系統(tǒng)設(shè)計的相應(yīng)注意事項(xiàng)，并分析實(shí)驗(yàn)室改造后，系統(tǒng)將通排風(fēng)效果，希望對相關(guān)單位系統(tǒng)設(shè)計有一定借鑒作用。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)室；通排風(fēng)系統(tǒng)；設(shè)計

引言：

通風(fēng)柜通俗來說就是有調(diào)節(jié)柜門的密閉罩，在通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，會生成相應(yīng)有害物質(zhì)或塵埃，為避免污染氣體向外界逸散，需要在其內(nèi)部進(jìn)行抽風(fēng)，從而在柜體內(nèi)部形成負(fù)壓。柜門位移信號發(fā)生變化時，保證面風(fēng)速穩(wěn)定，排風(fēng)量隨之變化，室內(nèi)通排風(fēng)量也在不斷變化。實(shí)驗(yàn)室較大情況下，需要多臺通風(fēng)柜并聯(lián)運(yùn)行，柜體全部并聯(lián)在主排風(fēng)管上，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)通排風(fēng)。

一、通排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

（一）通排風(fēng)設(shè)計

通風(fēng)控制系統(tǒng)隨時依據(jù)傳感器、柜門位置、設(shè)備開啟數(shù)量，調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度，單個柜體開關(guān)以開/關(guān)形式隨意組合到一起，系統(tǒng)運(yùn)行排風(fēng)量、新風(fēng)量由風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速決定。排風(fēng)新風(fēng)互鎖，正負(fù)壓差由實(shí)驗(yàn)性質(zhì)設(shè)計確定，變頻器控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，通風(fēng)智能控制器通過位置傳感和壓差傳感對閥門狀態(tài)和風(fēng)管壓力進(jìn)行檢測，按照閥門開閉狀態(tài)自動設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行頻率，風(fēng)閥角度被自動調(diào)整，此時通風(fēng)柜風(fēng)速達(dá)到設(shè)計值，通風(fēng)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。

（二）通風(fēng)柜系統(tǒng)設(shè)計

首先確定面風(fēng)速，我國對面風(fēng)速還沒有明確規(guī)定，設(shè)計過程中常按照（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦值進(jìn)行設(shè)計，常用面風(fēng)速如表一所示。

通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門位置移動過程中保持通風(fēng)柜平均的面風(fēng)速為常量，控制閥門的開度，同時變頻器控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，以滿足通風(fēng)柜設(shè)定面風(fēng)速所需風(fēng)量，達(dá)到通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定的控制效果。同時保證通風(fēng)柜的集塵能力并有顯著的節(jié)能效果。優(yōu)點(diǎn)：

1、調(diào)節(jié)門關(guān)上時節(jié)能顯著。

2、調(diào)節(jié)門位置變化時保持正確的面風(fēng)速，安全性增加。

3、固有的報警與監(jiān)控功能是變風(fēng)量系統(tǒng)的一個典型的組成部分，同時增加安全性。

4、由于變風(fēng)量控制系統(tǒng)易于適應(yīng)系統(tǒng)變化，實(shí)驗(yàn)室靈活性會增加。

5、由于風(fēng)流量減小，噪聲級會降低。

6、采用面風(fēng)速控制+變頻器+風(fēng)量計算控制器+差壓傳感器監(jiān)測的方式達(dá)到適當(dāng)?shù)暮愣骘L(fēng)速控制；

6.1、任意一臺通風(fēng)設(shè)備開啟，系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)；

6.2、系統(tǒng)通風(fēng)設(shè)備數(shù)量的改變或風(fēng)量需求變化，經(jīng)計算出適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量， 并控制風(fēng)機(jī)相應(yīng)的排風(fēng)量；

7、采用溫控系統(tǒng)來保持系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的合適溫度，起到安全運(yùn)行作用。

8、變頻器的型號由風(fēng)機(jī)電機(jī)功率決定。

（三）污染氣體處理

實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)還需根據(jù)實(shí)驗(yàn)對象類型對其排放廢氣合理處理，通風(fēng)柜收集到室內(nèi)污染氣體后，必須進(jìn)行排風(fēng)處理后才能向外界排放：若廢氣中酸堿含量較多，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等，先將廢氣通入到凈化塔中，讓其進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)，達(dá)到凈化氣體目的。高效空氣過濾器是處理放射性物質(zhì)的主要裝置，通過過濾處理然后將氣體排放。若氣體中含有大量有機(jī)物，需要用到活性炭對氣體進(jìn)行處理[1]。通風(fēng)柜的排風(fēng)口要設(shè)計除碘過濾裝置，此裝置在標(biāo)記實(shí)驗(yàn)過程中會用到。

二、某實(shí)驗(yàn)室通排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

（一）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

某實(shí)驗(yàn)室中，通風(fēng)系統(tǒng)分別安裝在不同實(shí)驗(yàn)房間中，其中一個房間安裝4臺通風(fēng)柜，其開啟時刻不一致，通風(fēng)柜使用時間也存在明顯差異。1500m3/h是單臺通風(fēng)柜的最大排風(fēng)設(shè)計值，通風(fēng)柜內(nèi)需排出氣體屬于易燃易爆類型，氣體濃度并不大。6600 m3/h是該間實(shí)驗(yàn)室的正常送風(fēng)量，當(dāng)四臺通風(fēng)柜同時開啟時，房間內(nèi)空調(diào)制冷效果維持良好。

為避免氣體在柜體內(nèi)出現(xiàn)燃燒、爆炸等情況，排風(fēng)機(jī)設(shè)計為防爆形式，室外排風(fēng)口盡量抬高，排出氣體直接逸散在空氣中，若風(fēng)口過低氣體極易與非防爆區(qū)氣體產(chǎn)生反應(yīng)，在室外形成爆炸現(xiàn)象。4臺通風(fēng)柜同時開啟，排風(fēng)量為6000 m3/h，為達(dá)到室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)送風(fēng)要求，設(shè)置組合式空調(diào)。當(dāng)啟動排風(fēng)柜時，新風(fēng)機(jī)與排風(fēng)機(jī)聯(lián)動。并于自動控制系統(tǒng)計算新風(fēng)與排風(fēng)量，及時補(bǔ)充新風(fēng)。新風(fēng)（補(bǔ)風(fēng)）經(jīng)初效、中效過濾器并經(jīng)制冷（熱）預(yù)處理后由送風(fēng)口送入房間[2]，保證實(shí)驗(yàn)室空調(diào)不受排風(fēng)干擾而失效。

送、回風(fēng)系統(tǒng)按照正常房間進(jìn)行設(shè)置即可。正常情況下，實(shí)驗(yàn)室會維持相對微正壓狀態(tài)，通風(fēng)柜內(nèi)系統(tǒng)保持負(fù)壓狀態(tài)，房間內(nèi)送風(fēng)、排風(fēng)形成穩(wěn)定循環(huán)。通風(fēng)柜正常工作過程中，其它裝置如電動閥、排風(fēng)機(jī)等會在連鎖反應(yīng)下自動開啟，相互配合完成系統(tǒng)送排風(fēng)過程。在不同數(shù)量通風(fēng)柜開啟狀態(tài)下，及通風(fēng)柜柜門開啟關(guān)閉，系統(tǒng)能通過變頻器控制排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)排風(fēng)量。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室中只有一臺通風(fēng)柜開啟時，柜門開啟最小，最小排風(fēng)量為500m3/h，排風(fēng)量隨柜門開啟度比例積分控制，最大排風(fēng)量為1500m3/h，由通風(fēng)柜控制器采集柜門位置傳感、面風(fēng)速傳感和風(fēng)管壓力傳感三個變量計算出數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)VAV閥門角度，再經(jīng)通風(fēng)控制器采集VAV閥門位置傳感及風(fēng)管壓力傳感計算出數(shù)據(jù)控制排風(fēng)量。通風(fēng)柜開啟數(shù)量發(fā)生變化時，通過自動控制器自動計算出排風(fēng)數(shù)據(jù)控制排風(fēng)機(jī)量與新風(fēng)量，使通風(fēng)柜系統(tǒng)內(nèi)負(fù)壓值和面風(fēng)速保持穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，保證通風(fēng)使用安全，通風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量500m3/h-6000m3/h，新風(fēng)量550m3/h-6600m3/h，自動無級變風(fēng)量，排風(fēng)新風(fēng)聯(lián)動。當(dāng)關(guān)閉所有通風(fēng)柜時，系統(tǒng)待機(jī)，只要啟動其中一臺通風(fēng)柜，系統(tǒng)自動工作。系統(tǒng)采用本公司專利技術(shù)控制變風(fēng)量設(shè)計，靜態(tài)穩(wěn)定，動態(tài)響應(yīng)迅速，面風(fēng)速動態(tài)響應(yīng)速度可達(dá)到2S，節(jié)能效果優(yōu)良，降噪作用明顯。

（二）通排風(fēng)系統(tǒng)的其它應(yīng)用注意事項(xiàng)

全新風(fēng)系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室常使用的通排風(fēng)系統(tǒng)類型，通風(fēng)柜數(shù)量是根據(jù)工藝要求、系統(tǒng)功能等來確定的，對柜體密封性、耐腐蝕性要求比較嚴(yán)格。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室為相對密閉空間時，需要滿足實(shí)驗(yàn)室較高的換氣要求，不得關(guān)閉通風(fēng)柜，設(shè)計換氣次數(shù)必須在10次以上，正常情況下，換氣次數(shù)維持在20～30次?；蛲ㄟ^設(shè)計獨(dú)立排風(fēng)口，專用開關(guān)啟動排風(fēng)機(jī)和新風(fēng)機(jī)，按設(shè)計最多實(shí)驗(yàn)人員換氣次數(shù)計算排風(fēng)量和新風(fēng)量，保證不開啟通風(fēng)柜時實(shí)驗(yàn)人員安全。

若實(shí)驗(yàn)室對換氣量要求較大，可采用定風(fēng)量系統(tǒng)將排風(fēng)量和新風(fēng)量控制在某一定值。設(shè)計通排風(fēng)系統(tǒng)時，遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則，保證系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到實(shí)驗(yàn)室安全要求，同時材料、安裝費(fèi)用控制在最小值，讓通排風(fēng)系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)投資少、質(zhì)量高的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)，對產(chǎn)生氣體濃度較大房間，采用換氣次數(shù)頻繁系統(tǒng)，保證氣體在短時間內(nèi)完全排凈，保證房間內(nèi)實(shí)驗(yàn)人員安全，并在系統(tǒng)上設(shè)計可調(diào)節(jié)方案，換氣次數(shù)隨氣體濃度不斷變化。系統(tǒng)設(shè)計要滿足節(jié)能減排原則，盡量在通風(fēng)柜內(nèi)將有害物質(zhì)過濾或轉(zhuǎn)化，避免其對空氣造成污染。

三、結(jié)束語

在學(xué)校、工業(yè)廠房等地方都存在實(shí)驗(yàn)室，且占地面積較廣，一旦出現(xiàn)事故將不僅會危及實(shí)驗(yàn)者安全，氣體擴(kuò)散也會對周圍住戶健康造成影響。為避免實(shí)驗(yàn)室氣體對外部環(huán)境造成污染，必須在其中安裝通排風(fēng)系統(tǒng)，及時對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生氣體進(jìn)行凈化、過濾等處理，保證排出氣體在大氣自凈范圍內(nèi)，同時降低實(shí)驗(yàn)室發(fā)生事故的幾率。

參考文獻(xiàn)：

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