实验室通风量设计探究.pdf

2017年第12期(总第213期
江西建材
工程管理
实验室通风量设计探究
陈滨,宋国军疆中国天辰工程有限公司,天津300400
摘要:本文结合实验室通风系统的特点和国内外相关的标准规定,介绍了实验人风速,以便有组织地将有害气体排至室外。恒定的吸入速度可使通
室通风量设计的影响因素和计算方法。为保证实验室的有害物浓度、温风柜内包容空间的有害物质的逃逸减小到最低程度,从而使通风柜前
度、,压差等要求,可采用定风量系统、变风量系统或二者相结合。介绍的操作人员的安全健康得到最大的保证。各国对通风柜的吸人风速规
通风系统与空调系统相协调的方案。
定也不相同,英国标准(BS7258)通风柜设计和规定推荐使用表1的吸
关键词:实验室全面通风局部排风变风量系统定风量系统
入风速。而 Ashrae规定指出实验室通风柜吸入风速应根据通风柜内
进行试验的药品或试剂的毒性以及潜在危险来确定,采用的最为广泛
随着科学技术的发展,各大企业对产品的研发和质量控制越来越
的通风柜吸入风速为0.5m/s,允许波动范围为0.1m/s。
重视,各种类型的实验室和分析化验室作为产品保证质量和可持续发
表
展的重要场所,大量出现在各个领域,分析实验的操作种类越来越繁
杂,建筑规模越来越大。技术水平的提升,引起对实验室的环境安全的
吸人风速(m/s)
通风柜的使用场合
更多关注,小到一个实验室,大到研发中心楼,内设几十台通风柜已经
最小0.7
带有放射物质的操作
屡见不鲜。一个高标准的实验室,不仅要求通过通风系统来控制在实
最小0.5
常规操作
验过程中产生的大量有害物质如气体、蒸汽、粉尘和悬浮颗粒等的扩
最小0.2
化学品储存
散,还对室内的温度、湿度、压差、空气洁净度、噪音及震动等均有要求。
设计所需的条件如房间状态参数、试验设备散热量、氜流流型、污染物
目前有资料分析,对于一款适用于大多数化学实验室的通风柜,其
控制、噪音级别、震动控制以及许多用户的特殊要求,需要设计人员与
吸入风速在0.4-0.5mM/s.时,多数操作可以有效且低风险地运作;将吸
用户之间进行多次充分沟通后方能展开设计。而通风量作为通风系统
人风速提高至0.5-0.6m/s时,污染物外溢的控制效果变化不大,但是
的核心数椐,不仅仅是满足上述要求的基础,还是经济指标的基础数运行成本却显著提高,此风速范围可以适用于一些特殊实验操作以稍
据。确定合理的通风量,是保障生产条件,环境安全,节能经济的关键。
微改善对污染物的控制效果。当风速提高到0.6-0.75m/s时,对污染
全面通风换气次数
物的控制效果有所提高但是没有本质的改善,能耗却会因此而大大提
国外和国内标准对实验室均有全面通风的换气次数要求,并对易高,所以,一般不推荐使用。当吸入风速提高到>0.375/s时,可能会
产生有毒有害或刺激性气味的实验过程要求设置局部排风。当操作人
在通风柜内引起紊流从而导致柜内毒害气体溢出。
员进行此类操作时,以局部排风系统运行为主,将有害气体控制在一定
所以,通风柜选取的吸入风速不是越大越好,而是应该选择合适的
范围内并迅速排出,包括通风柜排风和排风罩排风;当进行一般工作数值。当我们需要通过高吸人风速控制污染物外溢时,也需要同样选
时,以全面排风系统运行为主,排除化学药品存放时散发出的异味。全
择与吸入风速相匹配的通风柜,方能达到预期的控制效果。
面通风与局部通风系统相辅相成,共同保证实验室的换气次数要求,维
对于某些较大实验设备或无法在通风柜中进行的实验操作,可在
持房间良好的空气环境。
其上部或侧面采用结构简单,制作方便的排风罩。罩口截面和形状可
国内标准对化验室的换气次数规定比较单一和明确。《化工采暖灵活的与有害物的扩散形状相匹配,并且在不影响工艺操作的情况下,
通风与空气调节设计规范》HCGT20698-2009规定“化验室应保持相对
尽量靠近有害物散发点
负压,房间的最小换气量一般在6~8次/h。";《火力发电厂采曖通风
通常情况下,操作人员在不进行实验时都会习惯性的将排风系统
与空气调节设计技术规程》DL-T5035-2004规定“产生有毒、有异味关闭,使得房间内其它空间区城内的污染物逐渐扩散,或通风柜关闭不
等有害气体的化验室和试验室应设置通风柜及机械排风装置。换气次
严造成通风柜内戏余的有害物外泄,进而污染房间空气,这些均要求房
数不宜少于每小时6次。”;《石油化工中心化验室设计规范》SHB3103间额外设计全面排风系统与局部排风系统配合使用。
2009规定“产生有毒有害气体的分析房间換气次数不应小于7次/
3送风量与排风量
小时”。《化工工艺设计手册》中对物理实验室和一般化学实验室的换
在实验室的通风空调设计中,送风量的确定很大程度上不是由室
气次数分别作了规定。结合实际工程案例,设计中通常实验室的换气内负荷决定的,而是由排风量决定的。确保实验室内部的风量平衡及
次数要求大于6次。
与走廊之间一定的压差是现代实验室的基本要求,这就需要与排风系
国外对于实验室的换气次数,不同国家和地区,甚至于同一个国家统相匹配的送风系统。送风量应满足实验室全部局部排风量、全面排
和地区但不是一个体系的规定也各不相同。美国的标准中,按照物理风量和维持房间压力的需求。操作人员的实验操作并不是全天不间断
实验室和化学实验室、操作状态和值班状态、有人状态和无人状态等分
的,使得局部排风系统间断运行,如何能够在尽量节能且操作安全的前
类,进行了相应的规定。比如NFPA45中,规定实验室的最小换气次数
提下使送风量与排风量平衡成为问题的焦点
无人操作时应不小于4次,有人操作时应不小于6次;2013版的
系统排风量的确定,不能简单的将全面通风量和所有局部排风量
Ashrae62.1将污染物浓度控制决定新风风量的观点引入到规定中,不叠加。需要局部排风的实验设备的同时使用系统对风量的大小很关
再硬性规定风量和换气系数等要求。 Ashrae62.1中这个观点必将逐步
键。同时,房间的换气次数是由局部排风和全面排风共同保证的,综合
应用到实验室的通风设计中。综合上述的各种规定,实验室的工作状这两方面就可以计算出合理的风量范围,系统最终的风量范围应综合
态和污染物的浓度控制决定通风量,也同样决定节能运行的优劣。
考虑了同时使用系数和换气次数确定的。如果风量范围幅度较大,则
分析国内外的相关规定,使我们对实验室的换气次数有了多方位
应采用变风量通风系统。如果幅度不大,则采用定风量系统也能达到
的考虑。在确保污染物浓度控制在许可范围内的情况下,结合生产操同样的效果。所以通风柜是否为变风量型同系统风量是有关系的。
作等因素尽可能降低实验室的通风量,取得一个合理的平衡点,无论在
系统的送风量,应能满足各种实验设备使用工况引起的风量变化。
项目初投资还是运行成本上都可以大量节省
送风量范围:考虑所有局部排风设备均处于无人操作状态时所需的最小
2局部通风量
风量和换气次数、房间负压等要求,确定的最小送风量;考虑同时使用系
通风柜和排气罩是实验室的主要局部排风设备。通风柜排风主要
数后的局部排风量和換气次数、房间负压等,确定的最大送风量。定风
适用于有气味和有害气体散发的化学实验,在工作口上造成一定的吸
量送风与变风量送风系统的确定,取决于风量