一、 實驗室通風(fēng)的基本概念

1、 通風(fēng)和通風(fēng)柜的概念

所謂通風(fēng)，就是把室內(nèi)的污濁空氣直接或經(jīng)凈化后排至室外把新鮮空氣補充進來，從而保持室內(nèi)的空氣條件，以保持衛(wèi)生標準和滿足生產(chǎn)工藝的要求，我們把前者稱為排風(fēng)，后者稱為送風(fēng)。而通風(fēng)柜可以簡單理解成一個箱體和一個風(fēng)機，產(chǎn)生于箱體中的氣體被風(fēng)機排出并被安全的排放到大氣中。

2、 通風(fēng)的分類

按照動力不同，通風(fēng)系統(tǒng)可以分為自然通風(fēng)和機械通風(fēng)，機械通風(fēng)又可以分為全面通風(fēng)和局部通風(fēng)，全面通風(fēng)是指在房間內(nèi)整體的進行通風(fēng)換氣的一種方式，局部通風(fēng)是指通風(fēng)的范圍控制在有害物質(zhì)形成比較集中的地方，或是工作人員經(jīng)?；顒拥木植康貐^(qū)的通風(fēng)方式，例如通風(fēng)柜、萬向排煙罩、原子吸收罩等。

3、 實驗室通風(fēng)

實驗室通風(fēng)是研究控制實驗室有害物質(zhì)對室內(nèi)外空氣環(huán)境的影響和破壞的技術(shù)。

 

二、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則

1、 根據(jù)大樓的結(jié)構(gòu)特點，就近開設(shè)風(fēng)井，劃分排風(fēng)和補風(fēng)系統(tǒng)，管道系統(tǒng)做到“短、平、順、直”，減小系統(tǒng)阻力，降低系統(tǒng)噪聲；

2、 排風(fēng)和補風(fēng)系統(tǒng)達到風(fēng)量平衡，保持室內(nèi)-5Pa—-10Pa的負壓，防止有害氣體的散溢，保證實驗人員的身心健康；

3、 夏天補冷風(fēng)、冬天補暖風(fēng)，保證室內(nèi)溫濕度的舒適性；

4、 采用智能變頻控制系統(tǒng)，達到操作方便、節(jié)能降噪的目的；

5、 綜合考慮各項因素，采用投資少、運行穩(wěn)定、運行費用低、運行效果好的成熟工藝；

6、 所選擇的工藝必須滿足現(xiàn)場條件，平面布置簡潔、緊湊、少占地，并方便生產(chǎn)操作和維護維修；

7、 非標設(shè)備應(yīng)符合國家或行業(yè)相關(guān)規(guī)范，并保證性能穩(wěn)定、外表美觀；

8、 在設(shè)計中充分考慮噪聲、臭味等，防止二次污染的產(chǎn)生，不給周圍環(huán)境造成新的污染；

9、 處理設(shè)施具備沖擊負荷能力，確保廢氣達標排放。

 

三、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)的基本組成

1、通風(fēng)末端設(shè)備

主要包括通風(fēng)柜、萬向排煙罩、原子吸收罩、吹吸式排風(fēng)罩等。

2、通風(fēng)管路系統(tǒng)

主要有風(fēng)機、風(fēng)管、風(fēng)閥、消聲器、廢氣處理塔等。

備：實驗室按通風(fēng)柜數(shù)量來定制實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計方案：

單個通風(fēng)柜實驗室：采用旁通型通風(fēng)柜，送、排風(fēng)系統(tǒng)中采用雙穩(wěn)態(tài)定風(fēng)量調(diào)節(jié)方式來實現(xiàn)通風(fēng)柜工作狀態(tài)和空閑狀態(tài)下兩個不同風(fēng)量值間的切換。

多個通風(fēng)柜實驗室：采用旁通型通風(fēng)柜和變風(fēng)量通風(fēng)柜，送、排風(fēng)系統(tǒng)中采用雙穩(wěn)態(tài)定風(fēng)量調(diào)節(jié)方式和變風(fēng)量調(diào)節(jié)方式來實現(xiàn)通風(fēng)柜工作狀態(tài)和空閑狀態(tài)下風(fēng)量值間的切換。

四、實驗室通風(fēng)設(shè)備簡介

1、通風(fēng)柜

主要尺寸寬度為1200mm、1500mm、1800mm，深度為800mm，高度為2350mm。通風(fēng)柜的主要結(jié)構(gòu)為：

①柜體：通風(fēng)柜的柜體可根據(jù)使用要求做成鋼制、木制、塑料、不銹鋼等材料；

②臺面及襯板：耐腐蝕、耐酸堿、耐高溫的各種材質(zhì)，進行高溫或強酸堿操作的內(nèi)層板要用不銹鋼除渣除油靜電噴涂環(huán)氧樹脂粉末；

③活動拉門：裝在柜體表面上的透明玻璃，使用戶遠離有害的化學(xué)物質(zhì)和氣體，同時使有害氣體通向通風(fēng)柜的內(nèi)部管道；

④導(dǎo)流板：控制氣流流經(jīng)通風(fēng)柜時的形狀，減少空氣流入通風(fēng)柜時產(chǎn)生的由于方式不定造成的回流或渦流，提高使用效率（會對噪聲及靜壓產(chǎn)生影響）；

⑤集流環(huán)：位于通風(fēng)柜的頂部，將通風(fēng)柜的氣體導(dǎo)向風(fēng)排放（對通風(fēng)柜的效率和噪聲有著重要的影響）；

⑥調(diào)風(fēng)閥：通風(fēng)柜的附屬部件，來調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排氣量以及最佳表面風(fēng)速；

⑦水龍、考克、水杯等配件。

2、萬向排煙罩

主要為PP材質(zhì)，規(guī)格Φ110mm。

3、原子吸收罩

主要為不銹鋼材質(zhì)，規(guī)格一般為400×400mm。

 

五、實驗室通風(fēng)管路的尺寸及計算方法

1、常用圓形風(fēng)管尺寸

①單臺原子吸收罩主要選用Φ160（DN150）管；

②萬向排煙罩主要選用Φ110（DN100）管；

③單臺、兩臺通風(fēng)柜支、干管主要選用Φ315（DN300）管。

2、常用方形風(fēng)管尺寸

如果系統(tǒng)較復(fù)雜，或同一房間平行設(shè)有三臺或三臺以上的通風(fēng)柜，或?qū)嶒炇腋叨扔邢蓿瑘A形風(fēng)管無法安裝，可以考慮選用方形風(fēng)管。

方形風(fēng)管的邊長標準尺寸如下（單位為mm）：120、160、200、320、400、500、630、800、1000、1250，由于通風(fēng)柜寬度為800mm，故選用方管長邊尺寸不宜超過630mm，而且最好選擇正方形，如果條件不允許也可選用矩形，但每個單最好統(tǒng)一。

3、風(fēng)管尺寸方法

①圓形風(fēng)管計算方法：Q=（3600×πd2v）/4，{Q–排風(fēng)量，m3/h；d–風(fēng)管直徑，mm；v—管內(nèi)風(fēng)速，m/s；

②方形風(fēng)管計算方法：Q=3600×a?b?v，{Q–排風(fēng)量，m3/h；a、b–風(fēng)管邊長，mm；v–管內(nèi)風(fēng)速，m/s}。

4、風(fēng)管厚度標準

根據(jù)國家標準，選用通風(fēng)系統(tǒng)屬于中、低壓系統(tǒng)。

①中、低壓系統(tǒng)PVC圓形風(fēng)管厚度標準如下：

風(fēng)管直徑d（mm） 板材厚度（mm）

d≤320 3.0

320＜d≤630 4.0

630＜d≤1000 5.0

1000＜d≤2000 6.0

②中、低壓系統(tǒng)PVC方形風(fēng)管厚度標準如下：

風(fēng)管長邊尺寸b（mm） 板材厚度（mm）

b≤320 3.0

320＜b≤500 4.0

500＜b≤800 5.0

800＜b≤1250 6.0

③中、低壓系統(tǒng)玻璃鋼圓形風(fēng)管厚度標準如下：

風(fēng)管直徑d（mm）或方形風(fēng)管長邊b（mm） 板材厚度（mm）

d（b）≤200 2.5

200＜d（b）≤400 3.2

400＜d（b）≤630 4.0

630＜d（b）≤1000 4.8

六、實驗室風(fēng)機分類及選用

1、風(fēng)機的分類

按照氣流方式，風(fēng)機分為離心式（常放置在屋外）、軸流式（常放置在屋內(nèi)）和混流（斜流）式三種；

按照材質(zhì)分類，風(fēng)機主要有普通鋼制風(fēng)機、不銹鋼風(fēng)機、PVC風(fēng)機和玻璃鋼風(fēng)機等。我公司主要選用的風(fēng)機有玻璃鋼離心風(fēng)機、玻璃鋼斜流風(fēng)機、PVC離心風(fēng)機和不銹鋼離心風(fēng)機。

風(fēng)機風(fēng)口粗細一般分為2.8、3.2、3.6、4.0、4.5、5、6幾種，選擇風(fēng)機要讓風(fēng)機風(fēng)口大于主管道尺寸。

2、風(fēng)機特點

①軸流風(fēng)機的特點是：耗電量小，運行費用低，但噪音大，風(fēng)機抽力?。L(fēng)壓?。?，適用于簡單系統(tǒng)，一般安裝在墻上或管道上；

②離心風(fēng)機的特點是：耗電量大、運行費用較高，噪音較大，風(fēng)機抽力大（風(fēng)壓大），適用于復(fù)雜系統(tǒng)，主要安裝在室外或樓頂；

③斜流風(fēng)機的特點是：耗電量、運行費用、風(fēng)機抽力處于前兩者之間，噪音較小，適用于簡單系統(tǒng)，一般安裝在室內(nèi)。

3、風(fēng)機的幾個主要參數(shù)

①流量（Q）單位時間內(nèi)流經(jīng)某一流道截面的流體體積；

②風(fēng)機轉(zhuǎn)速（n）風(fēng)機轉(zhuǎn)子的速度，單位r∕min；

③效率（η）風(fēng)機的做功效率η=（W有用∕W總）×100%；

④壓力（P）風(fēng)機的全壓（Pt）分為動壓（Pd）和靜壓（Ps）兩部分。靜壓是指風(fēng)機克服整個通風(fēng)系統(tǒng)的摩擦阻力所必須具備有的壓力，它由通風(fēng)柜、百葉、調(diào)風(fēng)閥、風(fēng)管、風(fēng)機整個系統(tǒng)的特性決定，動壓是氣體以一定的速度排放所具有的那部分壓力，在標準狀況下計算Pd=0.5PV2（P空氣密度，通常為1.2；V風(fēng)速，單位m/s）。

4、風(fēng)機的選用

在3.5F以下，4000m∕h以下，2臺通風(fēng)柜以下可以選擇斜流風(fēng)機，以上選擇離心風(fēng)機。

①單臺萬向排煙罩、原子吸收罩，

如果管路較簡單，直接從房間穿墻或穿窗對外排放，則可選用玻璃鋼斜流風(fēng)機。設(shè)計人員可根據(jù)系統(tǒng)的情況，選用FSJG-2.5F型（配用電機功率為N=0.09kw）或FSJG-3.0F型（配用電機功率為N=0.18kw）斜流風(fēng)機；

如果管路較復(fù)雜，彎頭較多，則可選用F4-72-3.0A型（配用電機功率為N=0.55kw或0.75kw）或F4-72-3.2A型（配用電機功率為N=0.55kw或0.75kw）離心風(fēng)機；

②單臺排毒柜，如果管路系統(tǒng)較簡單，直接從房間穿墻或穿窗對外排放，則可選用FSJG-3.5F型（配用電機功率為N=0.18kw）斜流風(fēng)機；

如果系統(tǒng)較為復(fù)雜的話，應(yīng)該選用離心風(fēng)機。管路不太復(fù)雜，則可選用F4-72-3.5A（3.6A）型，配用電機為0.75kw或1.1kw。

如果客戶要求風(fēng)量比較大，系統(tǒng)較為復(fù)雜，則可選用F4-72-4A型風(fēng)機，配用電機功率為1.1kw。單臺排毒柜系統(tǒng)阻力約80-100Pa，單個彎頭阻力約40-50Pa。

選用風(fēng)機時，由于國內(nèi)廠家風(fēng)機參數(shù)有一定水分，應(yīng)該適當(dāng)放一定的余量；

③多臺排毒柜及復(fù)雜系統(tǒng)，對于兩臺或兩臺以上排毒柜的通風(fēng)系統(tǒng)，一般采用樓頂高空排放或室外排放，風(fēng)機一般選用離心風(fēng)機。

風(fēng)機的型號可根據(jù)系統(tǒng)的總排風(fēng)量和系統(tǒng)阻力選用。對于同時能滿足系統(tǒng)的排風(fēng)量和系統(tǒng)壓力的風(fēng)機，我們應(yīng)該盡量選用型號偏大，電機功率偏小的風(fēng)機。

④一臺風(fēng)機帶動兩臺或幾臺排毒柜的系統(tǒng)，為了能單獨控制排毒柜的開閉，應(yīng)該在每一臺排毒柜上設(shè)計一個電子調(diào)風(fēng)閥。電子調(diào)風(fēng)閥的型號一般為Φ315mm。

七、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)

1、通風(fēng)換氣

對于客戶要求對實驗室進行通風(fēng)設(shè)計的，通風(fēng)換氣量可根據(jù)房間的換氣次數(shù)來確定，實驗室的換氣次數(shù)取每小時10-12次，特殊情況可以相應(yīng)增大。

[房間通風(fēng)一般選擇500×500的鐵皮罩作為通風(fēng)末端設(shè)備，每個通風(fēng)罩通風(fēng)量可達到600m3／h，房間的長×寬×高×10（換氣次數(shù)）=房間每小時的通風(fēng)量，然后房間每小時的通風(fēng)量除以600來確定通風(fēng)罩的數(shù)量，支、干管風(fēng)速按照6m／s計算]

2、通風(fēng)柜支管風(fēng)速

通風(fēng)柜支管風(fēng)速為6-10m／s（計算時一般選擇10m／s），特殊情況可超過10m／s，但不宜超過12m／s；

干管風(fēng)速為10-14m／s（計算時一般選擇10m／s，如果管道比較長選擇12m／s，如果風(fēng)量大選擇14m／s）。

3、通風(fēng)柜面風(fēng)速

通風(fēng)柜面風(fēng)速一般控制在0.375-0.75m／s之間，驗收標準一般取0.5m／s，最佳面風(fēng)速為0.508m／s。

（測量面風(fēng)速時，一般將拉門拉至5cm高度測量，風(fēng)速達到0.3-0.5 m／s即算合格，如果拉門高度過大時，測量拉門下方5cm高度處風(fēng)速，也可合格）。通風(fēng)柜的危險等級 平均面風(fēng)速（m／s） 最低面風(fēng)速（m／s）

高 0.622-0.75m／s 0.5m／s

中 0.5m／s 0.4 m／s

低 0.375-0.4m／s 0.25m／s

4、 室外噪聲

室外噪聲應(yīng)控制在70dB（A），實驗室內(nèi)噪聲應(yīng)控制在55dB（A），（室內(nèi)噪聲GB60分貝超標，室外噪音大約為75分貝）。

風(fēng)機的噪聲可以分為本身的機械噪聲（此噪聲主要由風(fēng)扇質(zhì)量不同引起）和風(fēng)聲（為主要噪聲）。在風(fēng)機功率不大的情況下，可通過在風(fēng)機上方加防雨罩來消除風(fēng)聲，在使用大功率風(fēng)機時一般在風(fēng)機進出口加消聲器來消除風(fēng)聲，機械噪聲主要靠建隔音墻、小黑屋或在風(fēng)機進出口加軟接頭來解決。減振的主要方法為風(fēng)機底座做成減振底座并安裝減振器或加裝減振墊。

5、 通風(fēng)量（Q）=表面風(fēng)速（vs）×排毒柜開口面積。

電子調(diào)風(fēng)閥的作用是通過調(diào)節(jié)每臺通風(fēng)柜的風(fēng)管半徑來調(diào)節(jié)每臺通風(fēng)柜的通風(fēng)量，來達到當(dāng)通風(fēng)柜開口面積變化時保持表面風(fēng)速不變。

6、 排風(fēng)量（Q）=表面風(fēng)速（vs）×排毒柜開口面積。

變頻系統(tǒng)的作用是改變風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來改變風(fēng)機的通風(fēng)量，當(dāng)一套通風(fēng)系統(tǒng)中只有少量幾臺通風(fēng)柜工作時，變頻系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，從而改變風(fēng)機的通風(fēng)量，從而保證通風(fēng)柜的面風(fēng)速恒定。變頻系統(tǒng)和調(diào)風(fēng)閥的作用類似，但如果只使用調(diào)風(fēng)閥，則當(dāng)一套通風(fēng)系統(tǒng)中只有少量幾臺通風(fēng)柜工作時，風(fēng)機仍然以最高轉(zhuǎn)速工作，而使用變頻系統(tǒng)后，調(diào)整風(fēng)機轉(zhuǎn)速可節(jié)省能源。

 

八、實驗室通風(fēng)管路設(shè)計

1、通風(fēng)設(shè)備的選擇

先根據(jù)平面圖確定每個系統(tǒng)包括多少通風(fēng)柜，再根據(jù)每個系統(tǒng)包括通風(fēng)柜的數(shù)量確定本系統(tǒng)的大致通風(fēng)量（每臺1200mm的通風(fēng)柜設(shè)計風(fēng)量為1300m3／h，每臺1500mm的通風(fēng)柜設(shè)計風(fēng)量為1700m3／h，每臺1800mm的通風(fēng)柜設(shè)計風(fēng)量為2100m3／h，每臺原子吸收罩的設(shè)計風(fēng)量為600m3／h，每臺萬向排煙罩的設(shè)計風(fēng)量為250或300m3／h），然后選擇通風(fēng)量稍大于系統(tǒng)通風(fēng)量的風(fēng)機。

2、計算通風(fēng)過程中損失的壓力

單臺排毒柜系統(tǒng)阻力約80-100Pa，一般1m的管道損失5-6Pa，一個彎頭損失40-50Pa，風(fēng)機出口和抽風(fēng)口各損失60Pa，消聲器損失50Pa，然后根據(jù)所計算出的風(fēng)機的通風(fēng)量和壓力在圖表曲線中選擇合適的風(fēng)機（在計算過程中只計算最遠端通風(fēng)柜的壓差，然后留200-300Pa的余量）。

3、通風(fēng)量的計算

根據(jù)通風(fēng)量=風(fēng)管截面×管內(nèi)風(fēng)速來計算風(fēng)管半徑（支管根據(jù)通風(fēng)柜尺寸選擇315mm）

 

九、實驗室補風(fēng)系統(tǒng)

1、補風(fēng)系統(tǒng)

室內(nèi)放置N臺通風(fēng)柜或客戶要求時需要對室內(nèi)進行補風(fēng)，補風(fēng)量一般為排風(fēng)量的70%（門窗可補30%左右）；補風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡量靠近排毒柜，以免影響實驗室內(nèi)空調(diào)、采暖系統(tǒng)，而且補風(fēng)還需進行預(yù)處理，方可送入實驗室。

2、補風(fēng)的方式有多種

①通過室內(nèi)空調(diào)補風(fēng)；

②在天花上放置一段風(fēng)管與室外相連，達到自然補風(fēng)；

③使用補風(fēng)型通風(fēng)柜；

④在通風(fēng)系統(tǒng)外安裝補風(fēng)系統(tǒng)。

3、補風(fēng)量

如果做補風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)房間的密閉情況確定補風(fēng)量，最大補風(fēng)量為通風(fēng)量的70%，最小為20%，主管道的風(fēng)速可設(shè)為8m∕s。

十、實驗室尾氣處理

1、 有機尾氣處理

采用活性碳吸附，其中國產(chǎn)活性炭每片數(shù)千元，吸附率達到70%；進口活性炭每片數(shù)萬元，吸附率可達到99%，且可以三次還原；一般一臺1800通風(fēng)柜需要兩片活性炭。

2、 無機尾氣處理

采用水噴淋，用酸霧或堿霧來中和無機廢氣。

 

十一、實驗室通風(fēng)現(xiàn)場條件

1、 建筑現(xiàn)場條件：

a.建筑物的總層數(shù)；

b.建筑物的層高；

c.建筑物內(nèi)梁或其他對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置有影響的物體的具體位置及尺寸；

d.樓頂?shù)默F(xiàn)場條件，是否有空位安裝風(fēng)機；

e.建筑物內(nèi)是否有風(fēng)井，如果有需要提供具體位置與尺寸；

f.建筑物內(nèi)如果沒有風(fēng)井，客戶同意建筑物外哪些部分可以走風(fēng)管而不影響通風(fēng)系統(tǒng)效果及其他設(shè)施與建筑物整體美觀。

2、 甲方要求：

a.甲方要求風(fēng)機安裝位置（室內(nèi)、側(cè)墻或樓頂）；

b.甲方要求通風(fēng)系統(tǒng)材質(zhì)（PVC、玻璃鋼、鍍鋅鐵皮、不銹鋼、PP等）

c.甲方是否需要本公司提供墻體開孔、設(shè)備基礎(chǔ)、防水處理等服務(wù)；

d.甲方是否需要做通風(fēng)系統(tǒng)尾氣處理；

e. 甲方要求通風(fēng)末端設(shè)備達到的面風(fēng)速等具體參數(shù)；

f. 客戶要求通風(fēng)末端設(shè)備噪聲控制的范圍等。