化学实验室通风设计相关问题探究

化学实验室通风设计相关问题探究

潘丽佳

广州泛美实验室系统科技股份有限公司广州市海珠区510000

摘要：实验室通风系统是整个实验室设计和建设过程中，规模最大、影响最广泛的系统之一。通风系统的完善与否，直接对实验室环境、实验人员的身体健康、实验设备的运行维护等方面产生重要影响。文章主要对化学实验室通风设计进行了简要分析，以供参考。

关键词：化学实验室；通风；设计

引言

实验室过度负压，通风柜气体泄漏，实验室噪音等问题，一直是困扰实验室工作人员的难题。这些问题给长期在实验室中工作的人员，甚至工作在实验室周围的管理和后勤人员，造成了身体和心理上的严重伤害。如何将实验室产生出来的有害气体及时排出并且对其无害化处理便是我们设计中的重点。科学、合理的通风系统要求通风效果好、噪音低、操作简便、节约能源，甚至要求室内压差和温湿度都能保持人体的舒适性。

1化学实验室通风系统设计要点

实验室通风系统主要目的就是提供安全、舒适的工作环境，减少实验人员暴露在危险空气下的可能。按通风系统的作用范围划分，实验室的通风方式可分为局部通风和全面通风。

1.1局部排风

局部通风是采取局部气流使局部地点不受有害物物的污染，从而营造良好的工作环境。实验室局部通风一般使用的装备有：排毒柜、万向抽气罩、原子吸收罩、桌面通风罩等。排毒柜是实验室中最常用的一种局部通风设备，作用是用来扑捉、密封和转移污染物以及有害气体，防止其逃逸到实验室内，从而使操作者吸入接触的污染物最小化。万向抽气罩是进行局部通风的首选，安装简单、地位灵活，通风性能良好，能有效保护实验室工作人员的安全。原子吸收罩主要适用于原子吸收仪等涉及高温且需要局部通风的大型精密仪器。

在设计局部排风时，应当注意：选用性能好的排风装置，以便再满足卫生和安全的要求情况下使排风量最少。尽可能确保每个洁净室单独设置排风系统，使用方便，而且不会相互干扰，由于通风机小，躁声也低。为了防止室外空气通过排风系统侵入洁净室内造成污染，在排风系统上应设置止回阀或中效过滤器，或废气净化设备。减少对室内的污染，排风装置应布置在洁净工作区气流的下风侧。如果排风系统的躁声值超过室内允许躁声值时，应在排风机吸入端的管道上装置消声器。

1.2全室排风

全面通风是对整个房间进行通风换气，用送入室内的新鲜空气把房间里的有害气体浓度稀释到卫生标准的允许范围内，同时把室内污染的空气直接或处理后排放到室外。对于有些实验不能采用局部通风，或局部通风满足不了安全要求时，则采用全面通风。

2实验室通风设计方案

2.1通风柜设计

在现代化实验室设备中有通风柜、中央实验台、边台、药品柜、器皿柜、气瓶柜等，其中通风柜是生化实验室设备中担负着十分重要的功能，是必不可少的设备。因此，选择通风柜是实验室建设中的重要问题，必须引起足够的重视。通风柜是实验室中最常用的一种局部排风设备，他的性能好坏主要取决于通过通风柜空气移动的速度。影响正面速度和空气运动的因素是涡流、柜的入口形状、热载量、机械作用、排风孔设计和阻凝物等。此外，通风柜设计还要考虑防火能力、耐腐蚀性、是否便于清洗以及污染物进入排风系统前收集某些污染物的能力等性能。一般认为，实验室中的通风柜应能适应易燃的液体和气体，而且结构材料应具有几分钟的耐火能力，以保持通风柜的完整和及时将火封熄。

由于通风柜在实验室中占有非常重要的位置，要从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，合理设计通风柜。以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。通风柜只担负实验台的辅助功能。近年来考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备使用的功能。新建的实验室设计有空调，因此通风柜的使用台数必须纳入空调系统的计划。

根据ASHRAE对实验室的要求，化学实验室要求送风全部采用新风，排风100%全部排出室外，通风柜的排气不能在室内循环。例如，某新建实验室通风采用全新风系统，通风柜的排气不在室内循环。由于实验室要求房间相对其他辅助区域为负压。所以实验室的新风量设计为排风量的70﹪-80﹪。另外20﹪-30﹪的新风送至实验室辅助房间、办公、管理用房、内走道等，再由门窗缝隙补充到房间。

2.2送、排风控制阀设置

实验室通风柜内气流组织由通风柜设备结构实现，通风柜排风支管安装变风量阀，应保证通风柜排量与通风柜运行状态相适应，有人操作时,通风柜调节门进风面风速始终为0.5m/s±20%。无人操作时为0.3m/s。实验室内万向排风罩排风汇总管装定风量阀，保证万向排风罩排风量。为保证实验室排风效果及维持室内温、湿度，应设置实验室最小排风换气次数，白天有人操作时8-10次/h，夜间无人操作时4-6次/h；若实验室各通风柜及万向排风罩最小排风量不能满足实验室最小换气次数要求时，应在实验室增设室内排风口，在排风支管装变风量阀，保证实验室达到最低排风换气次数要求。为避免实验室气流渗出实验室，造成交叉污染。应控制实验室相对走廊或办公区为负压。在实验室送风支管装变风量阀，控制实验室送风量与实验室各排风量差值始终为定值，维持实验室压差恒定。

2.3合理确定送、排风系统最大风量

实验室送、排风系统最大风量的确定，应根据所带实验室数量及实验室运行模式，考虑适当的通风柜运行同时系数。实验室送、排风系统风量即要满足实验室最大运行风量要求，也不要盲目扩大风量，甚至取通风柜同时运行系数为1，造成空调通风系统及相关冷热源设备选型过大，增加初投资；国外资料显示，实验室通风柜每天有人员操作的时间平均少于1小时。实验室通风柜的额定排风量可根据通风柜调节门的最大开门面积，按面风速0.5m/s计算获得，也可依据通风柜样本。实验室排风系统排风机宜采取调频控制，保持排风系统干管最远点静压恒定。使排风机风量与系统排风量相一致。减少排风机耗电量，维持排风系统风管压力恒定，提高排风管风量控制阀精度。同时，实验室送风系统空调机组送风机也宜采取调频控制，送风量应与实验室排风系统排风量相一致。因实验室为全新风系统，送风空调系统能耗非常高。在满足实验室补风要求前提下，尽可能减少送风量，节能实验室空调能耗。

2.4送、排风控制系统设计

实验室通风系统对其他设备和控制系统也有一定的要求和标准。通风柜的选择除满足排风和捕捉能力外，还要注意需要根据调节门移动而立即改变风量，维持表面风速的恒定。实验室压力控制和最小通风量的控制除了设备选型因素以外，通风系统设计和控制系统是关键因素，要保证系统的反应时间要足够短。要实现实验室理想的气流组织，送、排风系统风量控制阀及控制系统是关键，其占实验室空调通风系统投资比重也比较大。此外，要注意的是系统应该是压力变化无关型的，即系统风量的变化不会因为风管内静压的变化而使得反应时间缓慢影响系统流量的精确性。

结束语

通过以对化学实验室通风系统进行优化设计，可有效节约能源，减少运行费用，并能减少尾气对人体及环境的危害。但目前来看，化学实验室通风系统的优化和改进还需要进一步研究，期才可以创造适用、经济、健康、环保的现代化实验室。

参考文献

[1]曾慧怡.化学实验室管理系统的设计[J].电子技术与软件工程.2016(20).

[2]卞晓红,刘明艳,王庆波.化学实验室通风系统工艺优化技术[J].山东工业技术.2016(16).

[3]张旭.2011年个性化通风系统技术交流会[J].暖通空调.2011(06)