實驗室通風(fēng)系統(tǒng)解決方案
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。