良好的實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)對保護(hù)實(shí)驗(yàn)人員免受傷害起著重要作用,所以,在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)中通風(fēng)設(shè)計(jì)是重中之中,那么,實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)計(jì)都有哪些具體步驟?
如何做好實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)計(jì)呢?
①主樓(國家實(shí)驗(yàn)室)為集中冷熱源、半集中式空調(diào)系統(tǒng)。辦公室和普通實(shí)驗(yàn)室采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng),潔凈實(shí)驗(yàn)室采用全空氣系統(tǒng)。
②其他學(xué)院為自帶冷熱源的半集中式空調(diào)系統(tǒng),新風(fēng)集中處理;辦公室采用集中新風(fēng)加分體空調(diào);普通實(shí)驗(yàn)室采用集中新風(fēng)加變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)。潔凈實(shí)驗(yàn)室采用單元式直接蒸發(fā)空調(diào)機(jī)組(新風(fēng)集中處理)。
①全新風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)三級過濾,采用頂送風(fēng)下排風(fēng),排風(fēng)出口設(shè)凈化處理裝置。
②循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱通過送風(fēng)管,再經(jīng)過ULPA過濾器或HEPA過濾器將空氣送入潔凈室,氣流向下送入潔凈間,再經(jīng)豎直回風(fēng)夾道進(jìn)入吊頂回風(fēng)。空氣多次進(jìn)入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱過濾,使用不同類型的中高效過濾器,提供了節(jié)約成本和使用能源的選擇。
根據(jù)甲方提供的實(shí)驗(yàn)室潔凈度、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、污染性以及房間正負(fù)壓特性設(shè)計(jì)排風(fēng)系統(tǒng),并按類別排放廢氣。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng),排風(fēng)柜補(bǔ)風(fēng)采用室外風(fēng),減少了空調(diào)負(fù)荷。
嚴(yán)格執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)法,對有可能對環(huán)境造成污染的排風(fēng)在排放前進(jìn)行過濾處理,按排出氣體的成分采取吸附、過濾、凈化處理,使排出氣體有害成分低于國家環(huán)保衛(wèi)生要求。
表1主要房間的室內(nèi)空調(diào)供暖設(shè)計(jì)參數(shù)及通風(fēng)換氣參數(shù)
特殊實(shí)驗(yàn)室的(恒溫恒濕,無菌,凍干,超凈臺)溫濕度按校方要求,換氣次數(shù)為10~25h-(無菌操作間按萬級,超凈臺按百級)。對溫、濕度無工藝要求時(shí)室溫為20~26℃,相對濕度小于70%。
空調(diào)負(fù)荷:主樓冷負(fù)荷6616kW,熱負(fù)荷2043kW;動物學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓冷負(fù)荷3200kW,熱負(fù)荷1550kW;農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓冷負(fù)荷4060kW,熱負(fù)荷2230kW;環(huán)資學(xué)院實(shí)驗(yàn)樓冷負(fù)荷2940kW,熱負(fù)荷1600kW。
蒸汽用量:負(fù)擔(dān)主樓空調(diào)換熱用量約3.5t/h,用于所有空調(diào)機(jī)組加濕用量約2.9t/h,合計(jì)約6.4t/h。
潔凈實(shí)驗(yàn)室空調(diào)采用帶有兩級過濾的凈化空調(diào)機(jī)組,粗效過濾器用易清洗更換的合成纖維過濾器,中效過濾器集中設(shè)置在空調(diào)機(jī)組的正壓段,處理后的送風(fēng)在進(jìn)入房間時(shí)由高效空氣過濾器或亞高效空氣過濾單元過濾。潔凈室應(yīng)維持一定的正壓。送風(fēng)與排風(fēng)管上安裝變風(fēng)量(VAV)裝置,控制房間的壓力梯度,潔凈區(qū)與緩沖區(qū)之間的靜壓差不小于5Pa,潔凈區(qū)與室外的靜壓差不小于10Pa。
布置有局部百級超凈實(shí)驗(yàn)臺的個(gè)別實(shí)驗(yàn)室采用小型空調(diào)凈化機(jī)組(吊頂內(nèi)安裝)和超小型凈化單元與潔凈層流罩的組合體。氣流組織采用局部工作區(qū)空氣凈化和全室空氣凈化相結(jié)合的形式。無菌室應(yīng)設(shè)有無菌操作間和緩沖間,無菌操作間潔凈度應(yīng)達(dá)到萬級,室內(nèi)溫度保持在20℃~24℃,相對濕度保持在45%~60%。超凈臺潔凈度應(yīng)達(dá)到百級。
對有恒溫、恒濕要求的實(shí)驗(yàn)室,采用帶獨(dú)立冷源的風(fēng)冷恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組。機(jī)組設(shè)輔助電加熱器,或設(shè)移動式除濕機(jī),滿足房間溫濕度及干燥度的要求。對恒溫恒濕要求不高的場所采用變制冷劑流量機(jī)組?照{(diào)系統(tǒng)及設(shè)備的選擇具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、使用靈活、技術(shù)先進(jìn)等特性。萬級恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室的空調(diào)機(jī)組可布置在機(jī)房或吊頂上,通常需要的冷熱量不是很大,系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量較大,可將回風(fēng)分兩路,一部分經(jīng)盤管,另一部分與處理的空氣混合,經(jīng)過濾器送出。
低溫庫房是實(shí)驗(yàn)室的一部分,用于保存基礎(chǔ)種質(zhì)搜集品。有溫、濕度要求。采用分體式制冷機(jī)組,配除霜設(shè)備、恒溫控制器和高溫報(bào)警器。庫板為聚氨酯夾心板,蒸發(fā)器的風(fēng)扇為低速風(fēng)扇,風(fēng)冷冷凝器安裝在屋頂上,在緩沖間、冷庫門口設(shè)風(fēng)幕機(jī)。
普通實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)量按40m3/(人·h)確定,特殊實(shí)驗(yàn)室按滿足工藝要求,滿足換氣(一般20m3/(m2·h))以及壓力梯度要求確定。
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)計(jì)與舒適性空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計(jì)是有區(qū)別的。實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)設(shè)計(jì)有實(shí)驗(yàn)用的通風(fēng)柜排風(fēng)和室內(nèi)平時(shí)排風(fēng)兩種,通風(fēng)柜排出實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的有害氣體(臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性氣體)。
以前通風(fēng)柜是作為實(shí)驗(yàn)臺的輔助設(shè)備,而目前實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)逐漸轉(zhuǎn)移到了通風(fēng)柜內(nèi),使用臺數(shù)的日益增多,就要求通風(fēng)柜具有最適于實(shí)驗(yàn)使用的功能,要求通風(fēng)柜具有排放功能、小倒流功能、隔離功能、補(bǔ)風(fēng)功能等,不只是提供舒適的工作環(huán)境,減少人員暴露在危險(xiǎn)空氣下的可能,還要保證工作人員的身體健康,不造成傷害。通風(fēng)柜的類別很多,包括中央實(shí)驗(yàn)臺、邊臺、藥品柜、器皿柜等,這些通風(fēng)柜是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中最重要的設(shè)備。但它并不是室內(nèi)唯一的排風(fēng)裝置,實(shí)驗(yàn)室還有平時(shí)排風(fēng)口,布置在儀器室或產(chǎn)生危險(xiǎn)物質(zhì)的儀器上方。
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置原則是有毒、無毒分開排放,有機(jī)物、無機(jī)物分開排放。根據(jù)各學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況,每個(gè)實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)基本是單獨(dú)設(shè)置的,少部分實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)是同層相同功能房間的多臺并聯(lián)系統(tǒng)。
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜排風(fēng)與室內(nèi)排風(fēng)共用一套排風(fēng)系統(tǒng)(風(fēng)管及風(fēng)機(jī))。風(fēng)機(jī)風(fēng)速有三擋(或?yàn)樽冾l風(fēng)機(jī)),低速時(shí)為室內(nèi)平時(shí)排風(fēng)(換氣次數(shù)見室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)),中速時(shí)為通風(fēng)柜排風(fēng)(1600m3/(臺·h)),高速為室內(nèi)平時(shí)排風(fēng)加通風(fēng)柜排風(fēng)。風(fēng)機(jī)設(shè)置在屋面,排風(fēng)管為負(fù)壓,完全避免有害氣體在室內(nèi)泄露。
各通風(fēng)系統(tǒng)均配有排風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。低速排風(fēng)時(shí)的補(bǔ)風(fēng)由室內(nèi)人員新風(fēng)補(bǔ)充。通風(fēng)柜補(bǔ)風(fēng)量大,為避免大量抽用房間內(nèi)空氣,造成能源的浪費(fèi),采用了帶補(bǔ)風(fēng)的通風(fēng)柜,補(bǔ)風(fēng)由室外直接供給。補(bǔ)風(fēng)管設(shè)電動風(fēng)閥,與通風(fēng)柜排風(fēng)聯(lián)動,通風(fēng)柜排風(fēng)時(shí)抽吸室外風(fēng)補(bǔ)風(fēng)。補(bǔ)風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排排除室外,設(shè)計(jì)中大部分通風(fēng)柜選用了上部排風(fēng)和通風(fēng)柜后側(cè)補(bǔ)風(fēng)的形式。雖然在控制上復(fù)雜一些,但為今后使用提供了便利。圖2為實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)與通風(fēng)示意圖。
對通風(fēng)柜操作面的吸入風(fēng)速進(jìn)行控制,防止有害氣體逸出。對一般無毒的污染物風(fēng)速控制為0.25~0.38m/s。對一般無毒的危險(xiǎn)的有害物風(fēng)速控制為0.4~0.5m/s,劇毒或有少量放射性物質(zhì)風(fēng)速控制為0.5~0.6m/s。為了確保通風(fēng)順暢,排風(fēng)機(jī)應(yīng)有必要的靜壓。另外,確定排風(fēng)風(fēng)速時(shí)還必須注意噪聲問題,通風(fēng)管道內(nèi)流速以5~8m/s為限。
①對有潔凈等級要求的正壓實(shí)驗(yàn)室、回風(fēng)與經(jīng)過集中處理的新風(fēng)混合后進(jìn)入空調(diào)機(jī)組的潔凈實(shí)驗(yàn)室,機(jī)組內(nèi)設(shè)中效過濾,房間送風(fēng)口設(shè)高效送風(fēng)口,回風(fēng)口處設(shè)空氣阻尼層,氣流組織采用上送側(cè)回;通過調(diào)節(jié)回風(fēng)阻尼層阻力調(diào)節(jié)回風(fēng)量,以實(shí)現(xiàn)對潔凈室的正壓控制。在機(jī)組新風(fēng)入口處設(shè)電動風(fēng)閥,與潔凈空調(diào)機(jī)組聯(lián)鎖。潔凈實(shí)驗(yàn)室送風(fēng)量通過緩沖間壓出,在緩沖間外的實(shí)驗(yàn)室房間常配有通風(fēng)柜排風(fēng)和房間排風(fēng),滿足各房間的壓力梯度。
②對有潔凈等級要求的負(fù)壓實(shí)驗(yàn)室,如動科院寄生蟲實(shí)驗(yàn)室的細(xì)胞培養(yǎng)室,既要保證潔凈,又要保持負(fù)壓。送入潔凈間的風(fēng)量為此房間排風(fēng)量的70%~80%,并加定風(fēng)量閥鎖定送風(fēng)量。排風(fēng)機(jī)與空調(diào)機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行,排風(fēng)口處加定風(fēng)量閥,以滿足實(shí)驗(yàn)室壓力梯度的要求。另外,與正壓實(shí)驗(yàn)室不同的是負(fù)壓潔凈實(shí)驗(yàn)室外的房間內(nèi)仍要保證為同潔凈等級,因此潔凈空調(diào)其余20%~30%的風(fēng)量送至實(shí)驗(yàn)室輔助房間、非實(shí)驗(yàn)區(qū)域,使氣流流向從安全區(qū)到產(chǎn)生危險(xiǎn)物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)房間,既保證污染源不泄漏,又保證了實(shí)驗(yàn)室的潔凈等級。
一些有特殊排風(fēng)要求的實(shí)驗(yàn)室(例如有藥品柜、安全柜的實(shí)驗(yàn)室),其排風(fēng)機(jī)配置變頻器,實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷排放。而一般實(shí)驗(yàn)室房間排風(fēng)均為負(fù)壓,壓差約5Pa。
有的通風(fēng)柜內(nèi)需要安置電爐,有的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的大量酸堿有害有毒氣體具有極強(qiáng)的腐蝕性,通風(fēng)柜的臺面、襯板、側(cè)板都應(yīng)具有防腐功能。使用硫酸、硝酸、氫氟酸等強(qiáng)酸的場合,還要求通風(fēng)柜的整體材料必須防酸堿,須采用不銹鋼或玻璃鋼材料制造。風(fēng)柜內(nèi)襯板材質(zhì)采用環(huán)氧樹脂板。
實(shí)驗(yàn)室的A聲級噪聲限制值為50dB,增加管道截面尺寸可以降低噪聲,考慮到管道的經(jīng)費(fèi)和施工問題,大部分風(fēng)量為1600m3/h的通風(fēng)柜與實(shí)驗(yàn)室房間的管道、有平時(shí)排風(fēng)要求的豎井的截面尺寸多數(shù)為350×400mm。
實(shí)驗(yàn)室排出的有毒和酸堿腐蝕性極強(qiáng)的氣體會對環(huán)境造成污染,在排入大氣前根據(jù)氣體的成分采取吸取、過濾等措施對其進(jìn)行凈化處理,使排出氣體有害成分低于國家環(huán)保衛(wèi)生要求。例如動物房的氣體經(jīng)過粗效和中效過濾后,直接排入大氣,排出口應(yīng)高出頂部3m以上。
對需要?dú)錃狻⒁胰埠腿細(xì)獾膶?shí)驗(yàn)室,要作好房間內(nèi)的通風(fēng)。當(dāng)實(shí)驗(yàn)房間沒有可開啟外窗時(shí)還要設(shè)置燃?xì)庑孤﹫?bào)警裝置(防爆型)和事故排風(fēng)(換氣次數(shù)為12h),控制開關(guān)設(shè)在實(shí)驗(yàn)室便于操作的地點(diǎn)。
整個(gè)實(shí)驗(yàn)室雖然設(shè)置通風(fēng)柜多達(dá)550臺以上。但資料和經(jīng)驗(yàn)表明100臺通風(fēng)柜中99%的時(shí)間只有18個(gè)或更少的在使用,尤其是當(dāng)實(shí)驗(yàn)室不同時(shí)使用或?qū)W校放假期間,使用數(shù)量會更少,所以,不用擔(dān)心通風(fēng)柜帶來巨大的能耗。
對豎向設(shè)置的發(fā)熱量較大的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房設(shè)豎向集中排風(fēng),可有效控制服務(wù)器機(jī)房的溫度。
(1)實(shí)驗(yàn)室需用氣體種類繁多,集中供應(yīng)的氣體有壓縮空氣、氮?dú)、蒸汽等。其余氣體分散瓶裝供應(yīng)。但潔凈房間使用的氣體均通過管道進(jìn)入,在潔凈室預(yù)留進(jìn)房間的管道,氣瓶放置在潔凈室外。
(2)地下室動力機(jī)房有空壓機(jī)、制氮機(jī)、真空泵及配套設(shè)備等設(shè)備機(jī)房,壓縮空氣取風(fēng)來自進(jìn)風(fēng)井(確?諝鉂崈簦婵毡门艢饨(jīng)水箱過濾及消毒排至安全處。氣體管道經(jīng)過濾器至各實(shí)驗(yàn)室入口。
(3)空壓站配置遠(yuǎn)程通訊管理系統(tǒng),可實(shí)時(shí)了解空壓機(jī)的運(yùn)行信息,并根據(jù)用氣量隨時(shí)重新設(shè)置參數(shù),及時(shí)加載/卸載并監(jiān)控能耗。
設(shè)計(jì)前期,要對甲方資料進(jìn)行整理,詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)室工藝要求,需收集的資料有:實(shí)驗(yàn)室類型,潔凈級別,安全性,是否有通風(fēng)柜,是否有平時(shí)排風(fēng);做實(shí)驗(yàn)時(shí),哪些辦公室與實(shí)驗(yàn)室同時(shí)使用,是否為正壓、負(fù)壓或普通試驗(yàn)室;工作時(shí)段(按8h/d,12h/d,24h/d),不能間斷工作的實(shí)驗(yàn)室,實(shí)驗(yàn)室使用間隔時(shí)間;哪些是屬正常工作時(shí)間段的行政辦公室,一般辦公室,會議室;細(xì)致了解實(shí)驗(yàn)人員的要求,必要時(shí)進(jìn)行參觀與調(diào)研。
這些資料與負(fù)荷有關(guān),與新風(fēng)量計(jì)算有關(guān),與系統(tǒng)分類、系統(tǒng)分區(qū)有關(guān),與機(jī)組的功能段、外形尺寸、機(jī)房位置、過濾器的級別有關(guān),與風(fēng)量、風(fēng)壓等有關(guān),便于設(shè)計(jì)時(shí)按功能、運(yùn)行時(shí)段對系統(tǒng)進(jìn)行劃分。
了解實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜的功能,按排放氣體和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對實(shí)驗(yàn)室房間內(nèi)通風(fēng)的安全性要足夠重視。通風(fēng)柜的集塵捕捉能力要符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定,保證一定數(shù)量的換氣次數(shù),讓送風(fēng)氣流流向?qū)嶒?yàn)室,保持實(shí)驗(yàn)室負(fù)壓。另外,為實(shí)驗(yàn)人員創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境,降低噪聲。系統(tǒng)要容易控制,易于管理,能穩(wěn)定、低能耗運(yùn)行。
在計(jì)算房間空調(diào)負(fù)荷時(shí),應(yīng)考慮由于排風(fēng)及室外風(fēng)作為補(bǔ)風(fēng)所帶來的能耗損失。因此,空調(diào)房間內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量必須考慮。
有潔凈要求的空調(diào)機(jī)組,粗效空氣過濾器不能用浸油式,中效過濾器集中設(shè)置在空氣調(diào)機(jī)組的正壓段,在凈化房問設(shè)高效過濾進(jìn)風(fēng)口。選擇時(shí)中效及高效空氣過濾器按額定風(fēng)量選擇,阻力、效率相近的高效空氣過濾器設(shè)置在同一潔凈室內(nèi),高效空氣過濾器的安裝應(yīng)簡便可靠,宜于檢漏和更換。潔凈空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)要按凈化空調(diào)系統(tǒng)的總送風(fēng)量和總阻力值進(jìn)行選擇。
中效、高效空氣過濾器的阻力按其初阻力的2倍考慮取值。設(shè)計(jì)凈化空調(diào)系統(tǒng)時(shí)還要注意:回、排風(fēng)口風(fēng)速≤1m/s,回、排風(fēng)支管風(fēng)速≤3m/s,回風(fēng)總管風(fēng)速≤3~4m/s;表冷器的迎面風(fēng)速空凋機(jī)組≤2.2m/s,新風(fēng)機(jī)組≤2.5m/s;對送風(fēng)裝置,高效過濾器送風(fēng)口實(shí)際風(fēng)量應(yīng)小于樣本給出的風(fēng)量值;選用定風(fēng)量控制器時(shí),應(yīng)注意同一位置上只能使用同一規(guī)格的定風(fēng)量控制器。
通風(fēng)柜運(yùn)行時(shí)與周圍的環(huán)境會相互影響。選擇通風(fēng)柜時(shí),要考慮實(shí)驗(yàn)室的空間、通風(fēng)柜的擺放,根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇其外形尺寸,體積太大造成浪費(fèi),過小則影響使用。通風(fēng)柜還要遠(yuǎn)離空氣擾動大的地方,遠(yuǎn)離送風(fēng)口,避免造成能源浪費(fèi)。排風(fēng)管道的沒計(jì)原則是管內(nèi)為負(fù)壓,防止管道廢氣泄漏,排風(fēng)管長度越短越好,而且一臺風(fēng)機(jī)連接的通風(fēng)柜越少越好。排風(fēng)通道盡可能豎直布置,通道越高越好。如需改變風(fēng)道風(fēng)速.則應(yīng)配置相應(yīng)的變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)。注意排風(fēng)通道的末端應(yīng)避開補(bǔ)風(fēng)管道送氣口。
通風(fēng)柜也有其標(biāo)準(zhǔn)。通風(fēng)柜的選擇除滿足排風(fēng)和捕捉能力外,還要能根據(jù)調(diào)節(jié)門開度改變排風(fēng)量,維持表面風(fēng)速恒定在0.5m/s;在安裝調(diào)試時(shí)應(yīng)按柜門位移為信號來確定排風(fēng)量,接受調(diào)節(jié)門感應(yīng)器信號后可以計(jì)算調(diào)節(jié)門開啟面積(風(fēng)量),送風(fēng)量跟隨排風(fēng)量即刻變化。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)壓力梯度控制和最小通風(fēng)量的控制也是很關(guān)鍵的,否則也會導(dǎo)致通風(fēng)柜排風(fēng)不穩(wěn)定。
實(shí)驗(yàn)室有空調(diào)時(shí),盡量選用有補(bǔ)風(fēng)的通風(fēng)柜,從節(jié)能角度應(yīng)推廣。
電氣系統(tǒng)的選擇要考慮規(guī)格型號、電壓大小、防爆性、耐用性。
確定排風(fēng)機(jī)的功率時(shí)應(yīng)考慮室外排風(fēng)過濾裝置的阻力。
除對辦公層按規(guī)定設(shè)置衛(wèi)生問排風(fēng)外,還要根據(jù)各層及全樓風(fēng)平衡,在各層公共區(qū)域(如走道)設(shè)置必要的集中排風(fēng)系統(tǒng)。