上海出入境檢驗檢疫局檢測中心實驗室通風係統

工程概況 
　　上海出入境檢驗檢疫局檢測中心位於上海市浦東新區張江高科技園內，建築總麵積67190m2。其中工業品與原材料檢測技術中心（以下簡稱：本中心）建築麵積14895m2，地上10層，地下1層。大樓主要由實驗室、辦公室組成，其中實驗室主要分為通用實驗室、預處理實驗室、燃燒實驗室、成分化學處理實驗室、小型儀器間等。實驗室設有實驗台、通風櫃、萬向罩等實驗設備，其對通風係統設計要求與舒適性空調通風係統設計要求不同，實驗室通風設計主要目的：提供安全的工作環境，減少室內空氣的汙染。 
　　2、實驗室通風係統設計要求 
　　2.1控製實驗室內壓力 
　　實驗室通風係統基本原則：使實驗室相對辦公室、走道等相對清潔區域保持負壓，即實驗室排風量大於送風量，使走道、辦公室與實驗室形成合理的壓力梯度，確保實驗過程中氣流由清潔區流向汙染區。 
　　2.2確定合理的實驗室換氣次數 
　　除通過局部通風係統（如通風櫃、萬向罩等）排除有害有毒物質外，還需為實驗室提供足夠的新鮮空氣，以避免實驗人員在危險空氣中工作。因此須保證實驗室合理的換氣次數。 
　　2.3實驗室排出的廢氣需進行處理後，再高空排放。 
　　3、實驗室通風係統設計 
　　3.1局部排風 
　　指在有害物產生後立即就近排出，這種方式能以較少的風量排走大量有害物，能耗低、效果好。本中心根據實驗操作的工藝要求設置通風櫃、萬向罩等局部排風設備。 
　　3.1.1通風櫃排風量可按公式(1) 計算: 
　　L=L1+F×v×β(1) 
　　式中: 
　　L——通風櫃局部排風量，m3/h； 
　　L1——櫃內汙染氣體發生量，m3/h； 
　　F——操作口實際的開啟麵積，m2； 
　　v——操作口控製風速，m/s，根據本中心汙染物性質（有害汙染物），控製風速通常按0.4～0.5m/s 選取； 
　　β——安全係數，一般取1.1～1.2。 
　　通常櫃內汙染氣體發生量較小，相比通過通風櫃工作麵的通風量可以忽略不計。因此，公式（1）可簡化為L= F×v×β(2) 
　　3.1.2萬向罩排風量可按公式(2) 計算: 
　　L=K×P×H×vx (3) 
　　式中: 
　　L——排風罩局部排風量， m3/h； 
　　P——排風罩敞開麵的周長， m； 
　　H——罩口至汙染源的距離， m； 
　　vx——邊緣控製點的控製風速，m/s ，通常按0.25～0.35m/s 選取； 
　　K——安全係數，一般取1.4。 
　　本中心通風櫃、萬向罩排風量根據業主提供設備參數，並按上述2個公式進行校核，通風櫃排風量按1350 m3/h計算，萬向罩排風量按200 m3/h計算。 
　　3.2全麵排風 
　　實驗室及其輔助房間由於經常散發有害物，需進行全麵通風及時排除有害廢氣。 
　　全麵通風風量可根據消除室內有害物所需的換氣量來確定： 
　　L=ρM/(cy-cj)(4) 
　　式中: 
　　ρ——空氣密度， kg/m3； 
　　M——室內有害物的散發量， mg/h； 
　　cy——室內空氣中有害物的最高允許濃度， mg /m3； 
　　cj——進入空氣中有害物的濃度， mg /m3； 
　　實際工程中，室內有害物的散發量通常難以獲得。因此，全麵通風可按換氣次數進行計算。目前國內實驗室還沒有一個統一的換氣次數標準，根據以往其他的工程經驗，本中心無實驗通風設備的實驗室換氣次數按6h-1計算，含實驗通風設備的實驗室如成分化學處理實驗室、燃燒實驗室換氣次數按12h-1計算，預處理實驗室、小型儀器間等實驗室換氣次數按8h-1計算。 
　　3.3實驗室通風係統排風量計算 
　　實驗室通風係統排風量可按以下2種情況分別計算。 
　　3.3.1無實驗通風設備的實驗室 
　　此類實驗室的送、排風風管上均設定風量閥，實驗室通風量達到其房間換氣次數即可，詳見附圖1。 
　　3.3.2含實驗通風設備的實驗室 
　　若此類實驗室全麵換氣風量大於實驗設備排風量總和，或此類實驗室全麵換氣風量介於實驗通風設備最小排風量總和實驗通風設備最大排風量總和之間，則實驗室總通風量按全麵換氣風量計算。實驗室的排風風管上設可動態調節的輔助全麵排風和實驗設備排風2個排風支路，支路上分別設變風量閥，送風管上設變風量閥，詳見附圖2。 
　　若此類實驗室全麵換氣風量小於實驗通風設備最小排風量總和，則實驗室總通風量按實驗通風設備最大排風量總和計算。實驗室的送、排風風管上均設變風量閥，詳見附圖3。 
　　附圖3 
　　3.4實驗室壓差的控製以及實驗室送風量確定 
　　實驗室壓差的控製主要有2種方式： 
　　3.4.1餘風量法 
　　采用房間總排風量、總送風量恒定風量差的方法來保證實驗室的壓力梯度。該方式控製精度比較地低，但係統比較簡單。 
　　3.4.2壓力控製法 
　　采用房間壓力傳感器來測定實驗室室內、外的壓力，通過比較實驗室室內外實時壓力差與設定壓力差、並根據實驗室實時的總排風量，來精確控製總送風量。該方式控製比較精確，但控製係統複雜，對房間維護結構的氣密性要求高。 
　　根據業主提供的實驗室工藝資料以及工程造價因素，本中心采用第二種方式來控製實驗室壓力梯度，可按公式(5)來確定實驗室總排風量與總送風量的理論差值。: 
　　Q=μf(2×∆p)0.5 /ρ0.5(5) 
　　式中: 
　　ρ——空氣密度， kg/m3； 
　　∆p——門、窗縫隙兩邊的壓力差， Pa，通常按5～10 Pa選取； 
　　f——門、窗縫隙麵積， m2； 
　　μ——流量係數，通常按0.3～0.5選取； 
　　Q——維持某壓力差下通過門、窗縫的流量， m3/h；即為實驗室總排風量與總送風量的理論差值。 
　　3.5實驗室通風係統劃分與布置 
  本中心實驗室通風係統劃分原則：將同類實驗性質的實驗室排風係統集中設置，即有機實驗室、無機實驗室、化學實驗室、普通實驗室分別設置排風係統。本工程供分12個排風係統，排風機設置於大樓屋頂。 
　　室外新風經空調處理機組過濾、降溫、除濕等處理後送至各層實驗室及走道。新風空調機組設置於大樓屋頂。 
　　由於實驗室層高隻有4.2米，為淨量減少實驗室空中的管線對室內淨高的影響，設計時，風機盤管沿實驗室中心線布置，排風係統主幹管沿實驗室中心線2側布置，局部排風設備如通風櫃、萬向罩排風支管則從排風主幹管頂上接出，排風支管呈“拱形”，以便局部排風設備上空有足夠空間安裝變風量閥。試驗設備的上下水管、各種氣體管道、電氣橋架均可在拱形排風支管“橋洞”內。同時，新風補風口宜靠門邊設置，盡量遠離局部排風設備，以免造成送風氣流將通風櫃內氣體帶入室內的危險，並保證室內新風氣流由清潔區流向汙染區。詳見附圖4。 
　　 
　　 附圖4 
　　3.6實驗室通風係統控製 
　　要實現實驗室理想的氣流組織，通風係統的控製是關鍵。本中心實驗室排風係統采用“變風量通風櫃+變風量閥+萬向罩+定風量閥+風道靜壓傳感器+變頻風機”的控製模式。 
　　實驗室內4~6台萬向罩排風匯總風管上安裝1台定風量閥，以保證實驗室萬向罩的恒定排風量。通風櫃上設置麵風速傳感器，其排風支管上設置變風量閥，排風風機入口總管上設置風道靜壓傳感器，風機配置變頻控製器。麵風速傳感器實時監測通風櫃麵風速，並將風速值信號傳遞給監控器；監控器接受到信號後，與設定值比對，當麵風速不在設定範圍內時，監控器發出聲光警報，同時調節變風量閥上的執行機構以調節排風量，使麵風速快速回歸安全值。通風櫃排風量變化會改變總管的排風量以及管內靜壓，總排風管上的風道靜壓傳感器根據感應結果與設定值比較，將結果傳遞給風機變頻控製器，風機變頻控製器調節風機轉速，使風管內靜壓傳感器的實時監測值回歸設定值，從而使排風係統穩定運行。 
　　實驗室送風管上設變風量閥，根據實驗室各排風風閥風量，控製實驗室送風量，以保證 
　　實驗室壓差恒定。 
　　3.7實驗室排風處理 
　　根據項目環評報告提供的檢測數據，本中心實驗室廢氣汙染物主要包含：揮發性有機物、含一定量濃度的酸性氣體。有機廢氣經活性炭吸附處理後排放（吸附效率可高於85%），酸性廢氣經過幹法脫酸處理後排放（處理效率為70%）。排放口高出屋頂女兒牆1米，且不朝向室外空氣動力陰影區和正壓區。 
　　3.8其他注意事項 
　　3.8.1排風風機選用耐腐蝕的玻璃鋼風機，通風係統各部件材料應具有防腐性，或進行防腐蝕處理，如風管選用無機玻璃鋼風管、風閥噴塗環氧樹脂。 
　　3.8.2當實驗過程中產生的氣體密度大於空氣密度，實驗室應設置下排風口。 
　　3.8.3設計時注意變風量閥閥前的直管段要求。 
　　3.8.4實驗室排風量一般較大，限於建築層高，風管內流速會較大，但一般不超過8m/s，以免氣流喘流產生較大噪聲。 
　　4、結論 
　　實驗室通風係統是整個實驗室建設成敗的關鍵，設計過程中應正確劃分通風係統，精確計算係統通風量，合理分布氣流組織，選擇合適廢氣處理措施，這樣才能為實驗人員提供一個安全、可靠地工作環境。