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實驗室通風(氣流)控制系統設計分享_1

發布日期:2021-01-15  瀏覽次數:

  實驗室通風(氣流)控制系統設計分享-廣州創澤工程科技有限公司

  實驗室通風(氣流)控制系統設計分享 隨著國家經濟實力的不斷增強,構架對涉及的藥品、食品安全的實驗室進行了大量的投入,高校和研究所近年來對實驗室的投入也不斷加大,各類實驗室的數目和規模都在進行不同的程度的擴張。針對實驗室的各種安全控制設備和技術也隨著實驗室的發展二不斷完,特別是是實驗室通風設備和控制技術因為與實驗室工作人員的安全密切相關,因為得到迅速的發展和完善。 實驗室的安全是通過建筑結構的合理布局,實驗室內合理的氣流組織和房間之間有序的壓力梯度,冰柜通過合理設置個人防護設施、;安裝安全可靠的實驗室涉筆(排風柜、生物安全柜等)及可靠的控制系統來共同保證的。

  一、實驗室的氣流組織設計原則 在建筑平面布局合理的前提下,應充分考慮送風口、回風口以及排風口的位置;送、回、排風量的匹配(為建立房間之間合理的壓力梯度);合理的壓差(保證空氣有序流動,房子交叉污染)。在實驗室的設計中不僅要考慮氣流的流向,還要考慮流量【即壓差值,不同潔凈等級(或不同工)房間的壓差通常為5Pa—15Pa】,送、回風末端的形式及送風速度對室內氣流的影響等因素;同時,要充分考慮人流、物流的路線,最大限度的減少室內的回流和渦流,避免污染物擴散到室內,威海人員和環境的安全。特別要注意排風柜對室內氣流組織的影響。

  二、實驗室的氣流控制目標 設計科學、合理的實驗室氣流系統,應重點解決以下幾個方面的內容。 1、設計合理,確保操作人員的安全 應根據實驗室所從事檢測的工作類型、特點、流程等實際情況,嚴格控制實驗過程中所產生的有毒顆;驓馊苣z在實驗室內的產生和逸出,從而保證操作人員的安全。 2、房間壓力,確保正確的氣流方向 通過控制房間的壓力來實現房間的正壓來實現房間的正壓或負壓以及不同空間的壓力梯度,形成合理的氣流行程,避免污染區域向非污染區域的氣體擴散,實現對操作人員的保護和實驗環境的保證。 3、房間通風,設置合理的換氣頻率 通過通風換氣,達到稀釋或更換室內空氣的目的,根據實驗室的功能特點,確定合理的換風頻率,防止室內有害氣體累積達到一定濃度,從而對工作人員或環境造成不良影響。 4、安全舒適 通過通風、換氣等措施為實驗室工作人員營造健康、舒適、安全的工作環境,同時對實驗室溫度和濕度進行有效控制。 5、環保節能 在保證實驗室安全性和舒適性的前提下,盡量減少日常維護費用和成本。特別是現在安裝中央空調的實驗室越來越多,實驗設備大量排風所帶來的高能耗與局部強排風之間的矛盾一直成為實驗室設計的焦點。

  三、實驗室的氣流控制形式 實驗室的氣流控制形式經歷了大約四個階段,實驗室目前依然存在這四種形式。 1、機械定風量氣流控制系統 傳統的實驗室的標準控制方式是定風量氣流控制(CV,20世紀40年代出現方式。許多國內的實驗室都采用這種方式,將幾臺排風柜共用一條通風管道,樓頂設置定速風機。由于這種方式控制簡單,初期投資較少,因而在許多舊實驗室廣泛存在,但該系統存在的許多缺點也非常明顯(如風速不能恒定控制,耗能高等),因而現在的定風量(CAV)通風系統風量控制是通過定風量閥和送排風總管上的靜壓差傳感器調節變頻調速風機來保持室內相對負壓恒定。其特點為系統簡單,控制方便,造價低,但不節能。定風量(CAV)排風控制常使用于標準型、補風型、旁通型通風柜,適用于危險程度高和有特殊安全要求的實驗室。 2、雙穩態氣流控制 雙穩態氣流控制(2S,20世紀70年代出現)方式,通過在特定條件下減少實驗室氣流以提高效益,例如降低夜間設定值或根據工作狀態的不同進行差異化設置。雙穩態空調通風系統通風柜的排風量只有高、低風量兩種狀態,較多使用于變風量型通風柜值班和操作切換情況,調節性能和投資費用介于定風量與變風量之間,有一定的節能性。 3、變風量氣流控制系統 更加復雜的實驗室氣流控制方法是變風量氣流控制(VAV,20世紀80年代出現)方式。在這種方式下,通風柜調節門位置被用來幫助確定空氣流量。變風量(VAV)通風系統風量控制使通風柜的排風量隨操作門不同開啟位置(迎面風速保持恒定)呈線性變化,空調送風量在維持室內恒定相對負壓的情況下隨排風量自動調節,即滿足實驗室的安全且最節能,只適合變風量型通風柜。 4、適應性氣流控制(usage basedcontrol,UBC)系統 在適應性氣流控制(UBC,20世紀未出現,見圖2-1)方式下,氣流速率被保持在最低安全限上,僅在通風柜使用者存在后在需要時才增加。 (1) 適應性氣流控制系統原理 在20世紀末,隨著控制技術的不斷完善,出現了適應性氣流控制(UBC)系統。在變風量系統的基礎上,將探測器或感應器(如紅外)安裝在排風柜、生物安全柜上,僅在人員使用或通過柜前時才調節送風量為最大風量,其余時間風量僅保持在安全設定的最小值,最大限度地降低了實驗室采暖通風與空調系統(HVAC系統)的送、排風量,從而將能耗降至最低。 (2) 適應性氣流控制系統組成 適應性氣流控制系統一般由送風系統、排風系統和控制系統組成。 ① 送風系統:包括空調新風送風和為達到室內空氣平衡而有組織地房間補風,以及無組織地通過門窗滲漏到室內的少量空氣。送風系統主要依靠空調系統的新風系統來實現:根據各個房間的排風量及其變化情況,通過控制系統來操作文丘里閥門或電動蝶閥等設施來實現對送往每個房間的新風量和補風量的控制,從而達到對送風系統的控制。 ② 排風系統:包括通過通風柜的實驗過程排風和通過萬向排風罩的室內輔助排風、由于萬向排氣罩排風量較小,同時它可以由操作人員手動調節排氣罩的空間位置和排風量,所以在計算風量時可以將它歸到實驗室的普通房間的排風量內。 具體到通風柜,目前有如下要求: a) 要求通風柜在其調節門調節到位后,1 S(或其他限定時間)內實現排氣氣流達到設定值,且氣流對調節門開度無震蕩或過沖的快速反應; b) 為防止通風柜調節過程中面風速的急劇變化對實驗過程和實驗器具的影響造成對實驗結果的影響,要求通風柜的面風速始終保持在一定的波動范圍,如通常保持在0.3m/s~0.6m/s之間。 只有達到上述要求,實驗操作過程中才能避免有毒物逸出,并不影響實驗結果,F在實驗室中的適應性氣流控制既要考慮到通風柜使用和不使用時的通風情況,又要考慮到通風柜在使用時有無操作人員在通風柜附近的情況,因為每種情況下通風柜的氣流控制都不一樣。例如,通風柜在不使用時通風量為最大氣流量的20%,通風柜在使用但沒有操作人員操作時通風量為最大氣流量的60%,有人操作時才啟動100%的通風量。實驗室的適應性氣流控制可以在雙穩態氣流控制和變頻氣流控制的基礎上加上適應性氣流控制系統來實現。 ③ 適應性氣流控制系統還包括末端控制單元和中央控制單元。末端控制單元包括各個獨立空間的通風柜的調節門傳感器、區域存在傳感器、通風柜監控器等探測感知機構和用于執行機構的各個獨立空間的送風、排風的文丘里閥門或電動蝶閥等設施;中國控制單元是協調控制各個末端的中樞,同時,它可以依據BACnetTM[BACnet是美國暖通制冷和空調工程師協會(ASHRAE)制定的【樓宇自動控制網絡數據通信協議】,是不同產品間數據通信的開放式系統協議標準技術]等協議與樓宇控制系統網,實現整個樓宇系統資源共享,行動協調。某一個單獨房間的實驗室氣流控制系統的關系如圖2-2,由此推廣至各個單獨房間組成的整個實驗室,構成整個實驗室的氣流控制系統。

  人們對實驗室的控制要求是隨著人們認識的提高和所能夠采取的手段而不斷變化的:從需要通風而只能提供定風量機械通風到人們意識到通過工作或不工作時的兩種不同穩定氣流控制來節能,從通過應用變頻技術實現即時的氣流控制到根據操作人員的操作情況實現對氣流的智能控制,每一次進步都是隨著控制設備和技術的發展來實現的。目前國內的實驗室氣流控制大多停留在機械定風量氣流控制系統和雙穩態氣流控制兩種形式,近幾年來隨著節能和環保觀念的深入人心和經濟的發展,變風量氣流控制兩種形式,近幾年來隨著節能和環保觀念的深入人心和經濟的發展,變風量氣流控制系統正逐漸被接受,但是適應性氣流控制系統還很少被采用。國內現在依然缺少專業的實驗室設計公司,因而許多采用變頻控制系統的實驗室由于設計缺陷而導致使用效果不盡如人意,這也是造成變頻控制系統不能廣泛推廣的原因之一。

  廣州創澤工程科技有限公司,專業承接實驗室通風系統設計,實驗室通風工程,實驗室規劃設計,實驗室裝修改造等。

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