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【分享】化学实验室空调通风系统设计问题的探讨

debugxy

2010/11/02

实验室认可/资质认定

言：本文介绍了化学实验室空调通风系统的特点，并结合本人所设计的上海某化学实验室的设计实例，通过对该实验室空调通风的优化设计及调试，在保证通风系统的安全，节能的前提下，尽可能的为实验室工作人员创造一个舒适的空调环境。

　　摘要：化学实验室空调通风通风柜新风排风调试

　　1．概述：化学实验室是化工类企业及科研机构中必不可少的部分，此类实验室常常会由于使用的实验原料而产生对人体有害的气体，所以为了不污染到其余房间，故房间往往要设计成相对邻室或走廊微负压状态，由此对通风系统提出了较高的要求，基于上述原因，在此类实验室的设计施工及调试过程中，如果采用一般舒适性空调的设计及调试方法，则常常会出现一些问题，笔者将以实例对其设计，施工及运行过程中遇到的问题进行分析与讨论。

2．化学实验室简介
1〉化学实验室空调通风的目的和要求：
　　1.1实验室通风的主要目的是为实验人员提供安全的工作环境，尽量避免人员因长期在危险空气中工作而伤害到身体健康。实验室内设置空调的一般目的是为了保持室内合适的温度，湿度环境，使人员能够在舒适的环境中从事科学研究工作以提高工作效率，有些实验室因为对洁净度及温湿度提出特殊的要求，还要在室内设置净化空调系统。

　　1.2实验室要求新风必须全部来自室外，然后全部排出室外，化学通风柜的排气不得在室内进行空气循环，实验室的换气次数实际大小与通风柜数量及每个通风柜换气量有关，实验室无人时换气次数可减少为5次/小时左右。另外，实验室通风柜的排风不作为唯一的室内排风设施，局部可能产生危险物质的仪器上方需设置排气罩进行局部排风。
1.3实验室要求补风可由所送入的新风以及通过门缝和墙上的百叶风口渗入的新风组成。送入实验室的新风可以是通过中央空调送入的新风，也可以是从室外直接送入室内通风柜内的新风。为避免实验室内的有害气体污染其余房间和走廊，故室内一般可通过调整送排风的风量大小以及风机的开停顺序设计成负压状态，由于室内是负压状态，所以经过新风处理机处理过的新风可以通过房间的门缝渗入到室内，如果室内排风量较大，由负压引起的通过门缝等处进入的补风会较大而引起啸叫声，故可在实验室靠走廊的墙上装设百叶风口以增大补风面积。

　　1.4实验室内的通风柜应该布置在远离新风口的地方，新风应该从远离通风柜的地方接入，以使空气流动路径能远离排风处，以避免新风刚进入就被排出。

　　1.5实验室内为了给实验人员提供一个较为安静的研究环境，应该控制房间的噪声（<55DB），因此用来提供室内排风的排风机应尽量放置于室外，如果因条件限制而无法放置于室外时，应对放置于室内天顶中的排风机做好相应的降噪措施。

2〉通风柜的分类：
　　2.1通风柜按排风分一般分为上部排风式，下部排风式以及上下同时排风式三类，选择通风柜时可根据所排出物质的性质决定，如果排出物质较空气重时，可选择下部排风式，如较空气轻时可选择上部排风式，对于排出物性质不稳定时可选择上下同时排风式，可在柜内上下均设置排风口并根据实际情况变化调节上下排风量的比例，从而使风速均匀。

　　2.2通风柜按进风分可分为全排风式，补风式以及变风量式三类。室内进风在柜内循环后全部排出称为全排风式，这是构造最简单也是应用最多的一种类型；当实验室对温度，湿度有较高要求时，为了避免房间冷热量损失，节省能耗，采用从室外取补风在柜内循环后排出，这种通风柜被称为补风式（参见图2.2-1），目前在有空调的实验室中一般应用这种类型的通风柜；还有一种为变风量式通风柜，此种类型原理为通过调节阀门的传感器改变风量到需要的吸入风速，这种通风柜较为昂贵，适合在要求高精度的实验室应用。

　　2.3通风柜按外形分类可分为落地式，两面式，桌上式，连体式等，可根据实验室的内装修和需要选择
〉通风柜的功能：
　　3.1 排风功能：能够将实验所产生的污染物质通过风机全部排出，以保证人员的健康。

　　3.2 对风速的控制功能：在柜内从事实验工作时，会产生有毒有害的气体，在通风柜前面可滑动的玻璃窗可将柜内外进行分隔并可防止柜内有害气体逃逸出来，这就要有一定的吸入风速。按规定：一般无毒的污染物为0.25~0.38m/s，有毒的污染物为0.4~0.5m/s，剧毒的或有放射性的为0.5~0.6m/.s。

3.3 对污染物的耐高温，腐蚀功能：在实验过程中，由于需要燃烧或使用腐蚀性较强的酸碱溶液，所以在使用这些物质的场合下，通风柜的材质及内部构造需要作相应的防高温，腐蚀的处理。

3. 工程概况：
　　本工程项目地处上海张江高科技园，地上实验楼共为五层，主要从事化学试剂的研究与提取，总建筑面积约10000m2，每层实验楼均设有实验区和办公区，办公区中要求温度为25℃，湿度不大于60%。实验室中要求温度为28℃，湿度不大于60%。空调系统采用全空气系统，冷源为设于一层空调机房的直接蒸发式空调机，排风系统为设置于屋顶的低噪声过滤吸附式混流风机，实验楼每层设有通风柜10台，每台通风柜排风量1800m3/h，通风柜在玻璃窗全开的情况下最大断面积为1m2，实验过程中因要产生大量的带刺激性的气体，故风柜断面风速取0.5m/s。
　　空调机房中的直接蒸发式空调机的运行由室内温度控制，外界的新风与室内的回风混合后经过空调机处理后送入到实验室内，为了保证实验室内的相对负压，故对实验室的新风量设计成排风量的80%，其余20%的新风量通过风管送到走廊中，再由实验室的门缝和墙上百叶风口渗入房间。每套通风柜排风均使用单独的排风机，为了减少室内冷，热量的耗损，通风柜为补风式通风柜，排风量的2/3为补给空气，仅1/3为室内空气，每套通风柜对应一台风量为1200m3/h的补风机（因采用的为低噪声型，且风量较小，故噪声<50dB，符合实验室内对噪声的要求）每台通风柜所对应的排风机在工作时间内需不断的运行以保证风量平衡。

　　考虑到对风机节能和对实验室保证负压的要求，在每个设有通风柜的实验室均设有一台300m3/h的排风扇(0.1kW)，其作用是在实验室非工作时间时而办公区有员工作时仍可在不开启通风柜对应的排风机的情况下保证实验室相对走廊的负压以避免污染空气窜出而影响员工的身体健康，且可以降低风机能耗。
4..实验楼运行过程中遇到的问题以及解决方法：

4.1> 实验室内通风，空调风口未全部按照设计风量进行调试，造成个别房间冷热不均和风量不平衡。
解决方法：调整风口开度，使实际风量达到设计风量值。

4.2> 部分通风柜内结构不合理，造成柜内漏风，房间负压过大。
解决方法：对漏风较严重的通风柜进行改造，用封条堵住缝隙处。

　　4.3> 通风柜内排风口未选择风阀型，部分时候实验人员对通风柜前的玻璃门未开启到最大开度，造成使用时面风速过大。
解决方法：换用风阀型排风口，根据玻璃门开度调整排风口风阀开度。

　　该项目按照笔者设计及调试指导完成后，业主反映良好，也很好的达到了实验室对空调，通风的特殊要求。实验室内空气未发生倒灌入办公区现象，各房间空调通风设备噪声较小，也达到了节约电能的效果。

5. 结束语：
化学实验室的空调通风设计与普通的舒适性空调通风设计方法有很大不同，普通的舒适性空调通风仅是为了达到人员对舒适的温湿度的要求，前者不仅要达到人员舒适的要求，还要用较大的排风量排除有害气体的要求，排风量增大势必造成空调冷热能耗的增大，而精确的计算及以人为本的设计理念对建成一个环境舒适，操作方便，节能环保，运行可靠的化学实验室是极其重要的。

参考文献： 1.《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社陆耀庆
2.《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003
3.《工业企业设计卫生标准》 GBZ 1-2002
4.《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2002

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rock_rock

第1楼2010/11/02

很好！不错的参考

0

four_ho

第2楼2010/11/02

效果图不错

0

vhhlds

第3楼2010/11/03

如果实验室里面胖子多，尤其是女性。嘿嘿，大部分是因为空气有问题，大量挥发的化学物质没有及时排出去。

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