實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)
??? 一、實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)的目的和要求
凈實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)與舒適性空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)要求不同，主要目的是提供安全、舒適的工作環(huán)境，減少人員暴露在危險(xiǎn)空氣下的可能，通風(fēng)主要解決的是工作環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的身體健康和勞動(dòng)保護(hù)問題。
?
??? 二、通風(fēng)系統(tǒng)的組成
??? 通風(fēng)系統(tǒng)一般由通風(fēng)設(shè)備、通風(fēng)管道、消聲器、風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)組成。
??? 1、通風(fēng)控制系統(tǒng)
??? 通風(fēng)控制系統(tǒng)可根據(jù)不同的情況采用不同的控制方式，如單臺(tái)通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)、多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備變頻通風(fēng)控制系統(tǒng)、多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。
??? (1)單臺(tái)通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。單臺(tái)通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)是指每一臺(tái)排毒柜的排風(fēng)由獨(dú)立的一組通風(fēng)管和一臺(tái)風(fēng)機(jī)，有效的排放于大氣層。風(fēng)機(jī)的開關(guān)、排風(fēng)系統(tǒng)的啟動(dòng)安裝于排毒柜或通風(fēng)設(shè)備上，
通風(fēng)柜上方的控制閥為電動(dòng)閥或手動(dòng)閥。
優(yōu)點(diǎn)：
1)操作簡捷，系統(tǒng)的開關(guān)不影響其他同房的設(shè)備。
2)防止通風(fēng)系統(tǒng)的串聯(lián)及廢氣的回流。
3)便于氣流的控制。
4）系統(tǒng)運(yùn)作費(fèi)用低廉。
缺點(diǎn)：
1)系統(tǒng)前期投入費(fèi)用高。
2)安裝復(fù)雜，安裝空間需求大。
3)長期維修費(fèi)用昂貴。
適用條件：特別功能實(shí)驗(yàn)室如P2實(shí)驗(yàn)室、P3實(shí)驗(yàn)室、無菌間、放射性實(shí)驗(yàn)室、PCR實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、DNA實(shí)驗(yàn)室等。
??? (2)多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備定風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)是指多臺(tái)的
通風(fēng)柜或通風(fēng)設(shè)備經(jīng)由一組管道的串聯(lián)由一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行排放，排毒柜上方的控制閥為電動(dòng)閥。本方式有兩種控制方式：
??? 1)定點(diǎn)控制。所有的通風(fēng)設(shè)備僅用一個(gè)開關(guān)同時(shí)啟動(dòng)或關(guān)閉。
??? 2)多點(diǎn)控制。在多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備上或?qū)嶒?yàn)室里安裝開關(guān)，只要有其中一臺(tái)的開關(guān)還處于啟動(dòng)階段，風(fēng)機(jī)還是會(huì)處于運(yùn)行狀態(tài)。只有所有的開關(guān)斷開，風(fēng)機(jī)才會(huì)停頓，整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)才會(huì)停止關(guān)閉狀態(tài)。
? 優(yōu)點(diǎn)：
? a減低材料的運(yùn)用、減少前期的投資。
? b簡化通風(fēng)系統(tǒng)的安裝、減少安裝空間的需求。
? c維護(hù)費(fèi)用相對(duì)減低。
? d多點(diǎn)控制可達(dá)到“以人為本”的實(shí)驗(yàn)室的理念，便于操作人員根據(jù)情況開關(guān)所需的設(shè)備。
??? 缺點(diǎn)：
??? a屬于定風(fēng)量排風(fēng)，需100%的排風(fēng)，系統(tǒng)越大，越會(huì)浪費(fèi)大量的能源。
??? b管道運(yùn)作量大，易有噪聲大，風(fēng)量不易于平衡，引出排風(fēng)量不足的問題。
??? c排風(fēng)量無法控制自如并根據(jù)實(shí)際所需量而排放。
??? 適用條件：
??? 要求不高的理化實(shí)驗(yàn)室、準(zhǔn)備間、調(diào)配室等，性能不是很好，不推薦使用。
??? (3)多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備變頻通風(fēng)控制系統(tǒng)。在大型通風(fēng)系統(tǒng)中，如果采用單臺(tái)排毒柜獨(dú)立的定風(fēng)量排風(fēng)方式，會(huì)導(dǎo)致排風(fēng)管道太多，管井尺寸不夠用或外墻全是管道不美觀，一次性投資大。如果采用多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備運(yùn)用一個(gè)定風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)，雖然一次性投資減少了，但是運(yùn)行不節(jié)能，在其中一些通風(fēng)設(shè)備不使用時(shí)，其他通風(fēng)設(shè)備的排風(fēng)量將加大甚至超出正常排風(fēng)量，影響實(shí)驗(yàn)操作，而且風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用也很高，存在一定的弊病。
??? 為了實(shí)現(xiàn)降低一次性投資且節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的目的，變頻通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。變頻通風(fēng)系統(tǒng)是指多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備共用一臺(tái)風(fēng)機(jī)，采用變頻控制技術(shù)，根據(jù)通風(fēng)設(shè)備的使用量自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到節(jié)能的目的，其原理是：在通風(fēng)管路的主管上加風(fēng)管壓力傳感器，另設(shè)變頻柜，變頻柜里安裝變頻控制器，通過初設(shè)一個(gè)風(fēng)管壓力值，由變頻控制柜對(duì)系統(tǒng)風(fēng)量進(jìn)行控制。當(dāng)有一部分通風(fēng)設(shè)備不使用時(shí)，通風(fēng)主管的壓力產(chǎn)生變化，這時(shí)壓力傳感器檢測到壓力變化后，它將這種壓力變化轉(zhuǎn)換為0~10V的電壓信號(hào)，傳遞到變頻控制柜，變頻控制柜將這種信號(hào)轉(zhuǎn)換為一種電流值來控制變頻器，降低變頻器的工作頻率，由于變頻器的頻率變化，產(chǎn)生的電流變化控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到降低風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量的目的。
??? 變頻調(diào)速是一種先進(jìn)且較成熟的技術(shù)，它是通過整流器、逆變器和控制電路將頻率一定的交流電變成直流，再將直流逆變?yōu)椴煌l率的交流，以達(dá)到對(duì)交流異步電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。
??? 排毒柜上方的控制閥為電子調(diào)風(fēng)閥，它是一種新型的微電腦式風(fēng)閥，具有下列優(yōu)點(diǎn)：
??? 1)電子調(diào)風(fēng)閥的控制面板可以直接安裝在排毒柜的上立柱或下座，操作方便、直觀。
??? 2)風(fēng)閥的角度可從0°到90°作任意調(diào)整，操作人員可以通過風(fēng)閥的控制面板的觸摸按鈕任意設(shè)置風(fēng)閥的角度，風(fēng)閥會(huì)自動(dòng)保存設(shè)定值。
??? 3)電子調(diào)風(fēng)閥可以開關(guān)風(fēng)閥和風(fēng)機(jī)，可以多個(gè)風(fēng)閥聯(lián)機(jī)開關(guān)風(fēng)機(jī)，也可以作為變頻控制系統(tǒng)中的控制器，向PLC變頻器輸出信號(hào)來控制變頻器的輸出，從而控制系統(tǒng)風(fēng)量，保持排毒柜的風(fēng)量恒定。
??? 4)電子調(diào)風(fēng)閥同時(shí)可以代替照明開關(guān)和系統(tǒng)開關(guān)等，減少排毒柜上的各種電器設(shè)備，提高了操作人員的安全保護(hù)。
??? 5)電子調(diào)風(fēng)閥在關(guān)機(jī)狀態(tài)時(shí)能自動(dòng)復(fù)位為0°，因此同時(shí)具備了止回閥的功能，其他正在工作的排毒柜產(chǎn)生的廢氣不會(huì)倒流到此排毒柜中。
??? 對(duì)于通風(fēng)系統(tǒng)采用PLC變頻控制，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
??? 1)高效：采用變頻調(diào)速，直接調(diào)節(jié)風(fēng)量，使無用功減少，提高系統(tǒng)工作效率。
??? 2)節(jié)能：變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)一般以30~45Hz運(yùn)稈，節(jié)能達(dá)25%~70%以上，頻率越低，節(jié)電率越高。
??? 3)延長風(fēng)機(jī)系統(tǒng)壽命：實(shí)現(xiàn)真正變頻軟啟動(dòng)，減少電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)電機(jī)本身的危害，提高電機(jī)的壽命和系統(tǒng)的壽命。
??? 4)提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量：以往，風(fēng)機(jī)總是處于工頻50Hz滿速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量很低，而采用變頻調(diào)速后，隨風(fēng)量適時(shí)調(diào)節(jié)頻率以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量大大提高。
? 缺點(diǎn)：
? 變頻系統(tǒng)由于是很多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備連接在一起，通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)房間的高度和管井的大小都有要求，只有高度足夠高的房間才適用做變頻系統(tǒng)，因?yàn)樽冾l系統(tǒng)的風(fēng)管尺寸較大。
??? 適用條件：同一個(gè)房間或同時(shí)使用的多個(gè)房間有很多通風(fēng)設(shè)備，宜采用變頻系統(tǒng)，能有效地節(jié)約能源，
??? (4)變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。在大型通風(fēng)系統(tǒng)中，多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備連在一起，采用變頻系統(tǒng)控制時(shí)，只能是對(duì)主風(fēng)管的風(fēng)量進(jìn)行控制，只風(fēng)閥控制有感受到主風(fēng)管的風(fēng)壓產(chǎn)生變化，才對(duì)風(fēng)機(jī)作出相應(yīng)調(diào)整，而對(duì)通風(fēng)設(shè)備末端的面風(fēng)速不能作任何調(diào)整，在一些通風(fēng)設(shè)備要求變風(fēng)量控制或面風(fēng)速要求恒定的情況下，采用變頻系統(tǒng)就不能對(duì)通風(fēng)設(shè)備末端進(jìn)行有效控制。
??? 為了解決通風(fēng)設(shè)備末端的變風(fēng)量要求和面風(fēng)速恒定的要求，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步節(jié)能，出現(xiàn)了變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)。變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)包括：一個(gè)風(fēng)速傳感器、紅外線探測器、一個(gè)變風(fēng)量控制閥、一個(gè)自動(dòng)控制器面板和操作終端。
??? 變頻+變風(fēng)量控制系統(tǒng)的原理是：通風(fēng)設(shè)備例如排毒柜，增加末端控制系統(tǒng)后，排毒柜上方布置一個(gè)風(fēng)速傳感器及紅外線探測器，測得的排毒柜面風(fēng)速通過傳感器與事先設(shè)定好的合理入口風(fēng)速值在自動(dòng)控制器中相比較，控制排毒柜風(fēng)管上的變風(fēng)量控制閥，調(diào)整排毒柜的排風(fēng)量，保證拉門處的入口面風(fēng)速恒定，確保柜內(nèi)污染物被混合均勻，能徹底排除，紅外線探測器的目的是感應(yīng)排毒柜本電腦前面是否有人存在，當(dāng)有人操作時(shí)，排風(fēng)自動(dòng)加大，當(dāng)人離開時(shí)，排風(fēng)自動(dòng)減小。有人在時(shí)，排毒柜的面風(fēng)速設(shè)定在0.5m/s，無人操作時(shí)排毒柜的面風(fēng)速設(shè)定在0.3m/s。
??? 主風(fēng)管也附有一套變頻控制系統(tǒng)。主風(fēng)管終端置有風(fēng)壓傳感器，將測到變風(fēng)量和設(shè)定好的風(fēng)速值在自動(dòng)控制器中相比較，通過控制箱的計(jì)算與調(diào)配來控制變頻器的輸出，以調(diào)整風(fēng)機(jī)上電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到風(fēng)量調(diào)節(jié)之目的，排毒柜上方的控制閥為變風(fēng)量調(diào)風(fēng)閥（VAV閥）。
對(duì)于變頻+變風(fēng)量通風(fēng)控制系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：
??? 1)高效：采用變頻調(diào)速，直接調(diào)節(jié)風(fēng)量，使無用功減少，提高系統(tǒng)工作效率。
??? 2)更節(jié)能：變風(fēng)量末端加傳感器控制變頻器，比單獨(dú)采用變頻系統(tǒng)在主管加壓力傳感器控制變頻器的控制精度要高得多，變頻調(diào)速后風(fēng)機(jī)一般以30~45Hz運(yùn)行，節(jié)能達(dá)50%~70%以上，頻率越低，越節(jié)能，一般采用變風(fēng)量控制系統(tǒng)，三年左右就可以回收成本，運(yùn)行10年可節(jié)約80%的運(yùn)行費(fèi)用。
??? 3)延長風(fēng)機(jī)系統(tǒng)壽命：實(shí)現(xiàn)真正變頻軟啟動(dòng)，減少電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)電機(jī)本身的危害，提高電機(jī)的壽命和系統(tǒng)的壽命、
??? 4）提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行質(zhì)量：以往，風(fēng)機(jī)總是處于工頻50Hz滿速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量很低；而采用變頻調(diào)速后，隨風(fēng)量適時(shí)調(diào)節(jié)頻率以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，風(fēng)機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量大大提高。
??? 缺點(diǎn)：
??? 變頻系統(tǒng)由于是很多臺(tái)通風(fēng)設(shè)備連接在一起，通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)房間的高度和管井的大小都有要求，只有高度足夠的房間才適用做變頻+變風(fēng)量系統(tǒng)。
??? 適用條件：同一個(gè)房間或同時(shí)使用的多個(gè)房間有很多通風(fēng)設(shè)備，宜采用變頻+變風(fēng)量系統(tǒng)，控制效果**，節(jié)能最多。
??? 四、噪音控制
??? 為減少通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的噪音，可采取如下措施。
??? 1、減振設(shè)計(jì)
??? (1)由于大型離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，為使風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其振動(dòng)不至于影響周圍環(huán)境，必須對(duì)風(fēng)機(jī)采取減振措施，風(fēng)機(jī)底座采用混凝土基礎(chǔ)，在風(fēng)機(jī)底座與混凝土之間采用或阻尼彈簧減振器，考慮經(jīng)濟(jì)性小型離心風(fēng)機(jī)可用橡膠減振墊減振。
??? (2)在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口安裝軟接頭，可使風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)不至通過風(fēng)管傳遞到各層實(shí)驗(yàn)室。
??? 2、在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處加裝消聲器
??? 當(dāng)采用玻璃鋼離心風(fēng)機(jī)屋頂排風(fēng)時(shí)，需在風(fēng)機(jī)吸風(fēng)口處加裝消聲器，消聲器是為了降低實(shí)驗(yàn)室廢氣排放系統(tǒng)噪音水平而設(shè)計(jì)的消音裝備，消聲器防雨、抗腐蝕，殼體整體采用白色PP板材，內(nèi)部采用消音材料。
五、實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)
(1)實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)換氣8~15次/h。
(2)支管內(nèi)風(fēng)速6~8m/s，干管內(nèi)風(fēng)速8~12m/s。
(3)排毒柜柜面風(fēng)速般控制在0.3~0.8m/s，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)一般0.5m/s。
(4)室外噪聲應(yīng)該控制在70dB (A)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)噪聲應(yīng)該控制在55dB(A)，如果不能控制在此范圍內(nèi)，通風(fēng)系統(tǒng)末端必須配有消聲器。
(5)單臺(tái)1800×800型排毒柜設(shè)計(jì)排風(fēng)量：1300~2100m3/h。
單臺(tái)1500×800型徘毒柜設(shè)計(jì)排風(fēng)量：900~1700 m3/h。
單臺(tái)1200×800型排毒柜設(shè)計(jì)排風(fēng)量為：700~1300 m3/h。
單臺(tái)萬向排煙罩設(shè)計(jì)排風(fēng)量為：150~300 m3/h。
單臺(tái)500×500原子吸收罩設(shè)計(jì)排風(fēng)量為：400~600 m3/h。
|
排毒柜規(guī)格
及組合
|
設(shè)計(jì)排風(fēng)
量(CMH)
|
表面平均
風(fēng)速(m/s)
|
風(fēng)管尺寸
(mm)
|
風(fēng)管長度
(mm)
|
彎頭數(shù)量 |
排放方式 |
風(fēng)機(jī)選型 |
1.2m |
1300 |
0.5 |
Φ250 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
FSJG-3.0F N=0.18kW |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-3.5A N=0.75kW |
1.5 m |
1700 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
FSJG-3.0F N=0.18kW |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.0A N=1.1kW |
1.8 m |
2100 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-9# N=0.55kW |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.0A N=1.1kW |
1.2m×2 |
2600 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-9# N=0.55kW |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.0A N=1.1kW |
1.5 m×2 |
3400 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-9# N=0.75kW |
320×320 |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.5A N=1.5kW |
1.8 m×2 |
4200 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-10# N=1.1kW |
400×320 |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-5A N=1.1kW |
1.2m＋1.5 m |
3000 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-9# N=0.75kW |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.5A N=1.5kW |
1.2m＋1.8 m |
3400 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-9# N=0.75kW |
320×320 |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.5A N=1.5kW |
1.5 m＋1.8 m |
3800 |
0.5 |
Φ315 |
≤6 |
≤3 |
直排排放 |
HTFC-1-10# N=1.1kW |
320×320 |
≤18 |
≤5 |
樓頂排放 |
F4-72-4.5A N=1.5kW |
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專業(yè)生產(chǎn)銷售實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通風(fēng)柜相關(guān)儀器設(shè)備，
無錫瑞蒙特實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司
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