實驗室通風系統解決方案

實驗室通風系統
實驗室通風系統

一、 實驗室通風的基本概念

1、 通風和通風柜的概念

所謂通風,就是把室內的污濁空氣直接或經凈化后排至室外把新鮮空氣補充進來,從而保持室內的空氣條件,以保持衛生標準和滿足生產工藝的要求,我們把前者稱為排風,后者稱為送風。而通風柜可以簡單理解成一個箱體和一個風機,產生于箱體中的氣體被風機排出并被安全的排放到大氣中。

2、 通風的分類

按照動力不同,通風系統可以分為自然通風和機械通風,機械通風又可以分為全面通風和局部通風,全面通風是指在房間內整體的進行通風換氣的一種方式,局部通風是指通風的范圍控制在有害物質形成比較集中的地方,或是工作人員經?;顒拥木植康貐^的通風方式,例如通風柜、萬向排煙罩、原子吸收罩等。

3、 實驗室通風

實驗室通風是研究控制實驗室有害物質對室內外空氣環境的影響和破壞的技術。

 

二、實驗室通風系統設計原則

1、 根據大樓的結構特點,就近開設風井,劃分排風和補風系統,管道系統做到“短、平、順、直”,減小系統阻力,降低系統噪聲;

2、 排風和補風系統達到風量平衡,保持室內-5Pa—-10Pa的負壓,防止有害氣體的散溢,保證實驗人員的身心健康;

3、 夏天補冷風、冬天補暖風,保證室內溫濕度的舒適性;

4、 采用智能變頻控制系統,達到操作方便、節能降噪的目的;

5、 綜合考慮各項因素,采用投資少、運行穩定、運行費用低、運行效果好的成熟工藝;

6、 所選擇的工藝必須滿足現場條件,平面布置簡潔、緊湊、少占地,并方便生產操作和維護維修;

7、 非標設備應符合國家或行業相關規范,并保證性能穩定、外表美觀;

8、 在設計中充分考慮噪聲、臭味等,防止二次污染的產生,不給周圍環境造成新的污染;

9、 處理設施具備沖擊負荷能力,確保廢氣達標排放。

 

三、實驗室通風系統的基本組成

1、通風末端設備

主要包括通風柜、萬向排煙罩、原子吸收罩、吹吸式排風罩等。

2、通風管路系統

主要有風機、風管、風閥、消聲器、廢氣處理塔等。

備:實驗室按通風柜數量來定制實驗室通風系統設計方案:

單個通風柜實驗室:采用旁通型通風柜,送、排風系統中采用雙穩態定風量調節方式來實現通風柜工作狀態和空閑狀態下兩個不同風量值間的切換。

多個通風柜實驗室:采用旁通型通風柜和變風量通風柜,送、排風系統中采用雙穩態定風量調節方式和變風量調節方式來實現通風柜工作狀態和空閑狀態下風量值間的切換。

四、實驗室通風設備簡介

1、通風柜

主要尺寸寬度為1200mm、1500mm、1800mm,深度為800mm,高度為2350mm。通風柜的主要結構為:

①柜體:通風柜的柜體可根據使用要求做成鋼制、木制、塑料、不銹鋼等材料;

②臺面及襯板:耐腐蝕、耐酸堿、耐高溫的各種材質,進行高溫或強酸堿操作的內層板要用不銹鋼除渣除油靜電噴涂環氧樹脂粉末;

③活動拉門:裝在柜體表面上的透明玻璃,使用戶遠離有害的化學物質和氣體,同時使有害氣體通向通風柜的內部管道;

④導流板:控制氣流流經通風柜時的形狀,減少空氣流入通風柜時產生的由于方式不定造成的回流或渦流,提高使用效率(會對噪聲及靜壓產生影響);

⑤集流環:位于通風柜的頂部,將通風柜的氣體導向風排放(對通風柜的效率和噪聲有著重要的影響);

⑥調風閥:通風柜的附屬部件,來調節通風柜的排氣量以及最佳表面風速;

⑦水龍、考克、水杯等配件。

2、萬向排煙罩

主要為PP材質,規格Φ110mm。

3、原子吸收罩

主要為不銹鋼材質,規格一般為400×400mm。

 

五、實驗室通風管路的尺寸及計算方法

1、常用圓形風管尺寸

①單臺原子吸收罩主要選用Φ160(DN150)管;

②萬向排煙罩主要選用Φ110(DN100)管;

③單臺、兩臺通風柜支、干管主要選用Φ315(DN300)管。

2、常用方形風管尺寸

如果系統較復雜,或同一房間平行設有三臺或三臺以上的通風柜,或實驗室高度有限,圓形風管無法安裝,可以考慮選用方形風管。

方形風管的邊長標準尺寸如下(單位為mm):120、160、200、320、400、500、630、800、1000、1250,由于通風柜寬度為800mm,故選用方管長邊尺寸不宜超過630mm,而且最好選擇正方形,如果條件不允許也可選用矩形,但每個單最好統一。

3、風管尺寸方法

①圓形風管計算方法:Q=(3600×πd2v)/4,{Q–排風量,m3/h;d–風管直徑,mm;v—管內風速,m/s;

②方形風管計算方法:Q=3600×a?b?v,{Q–排風量,m3/h;a、b–風管邊長,mm;v–管內風速,m/s}。

4、風管厚度標準

根據國家標準,選用通風系統屬于中、低壓系統。

①中、低壓系統PVC圓形風管厚度標準如下:

風管直徑d(mm) 板材厚度(mm)

d≤320 3.0

320<d≤630 4.0

630<d≤1000 5.0

1000<d≤2000 6.0

②中、低壓系統PVC方形風管厚度標準如下:

風管長邊尺寸b(mm) 板材厚度(mm)

b≤320 3.0

320<b≤500 4.0

500<b≤800 5.0

800<b≤1250 6.0

③中、低壓系統玻璃鋼圓形風管厚度標準如下:

風管直徑d(mm)或方形風管長邊b(mm) 板材厚度(mm)

d(b)≤200 2.5

200<d(b)≤400 3.2

400<d(b)≤630 4.0

630<d(b)≤1000 4.8

實驗室通風系統
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六、實驗室風機分類及選用

1、風機的分類

按照氣流方式,風機分為離心式(常放置在屋外)、軸流式(常放置在屋內)和混流(斜流)式三種;

按照材質分類,風機主要有普通鋼制風機、不銹鋼風機、PVC風機和玻璃鋼風機等。我公司主要選用的風機有玻璃鋼離心風機、玻璃鋼斜流風機、PVC離心風機和不銹鋼離心風機。

風機風口粗細一般分為2.8、3.2、3.6、4.0、4.5、5、6幾種,選擇風機要讓風機風口大于主管道尺寸。

2、風機特點

①軸流風機的特點是:耗電量小,運行費用低,但噪音大,風機抽力?。L壓?。?,適用于簡單系統,一般安裝在墻上或管道上;

②離心風機的特點是:耗電量大、運行費用較高,噪音較大,風機抽力大(風壓大),適用于復雜系統,主要安裝在室外或樓頂;

③斜流風機的特點是:耗電量、運行費用、風機抽力處于前兩者之間,噪音較小,適用于簡單系統,一般安裝在室內。

3、風機的幾個主要參數

①流量(Q)單位時間內流經某一流道截面的流體體積;

②風機轉速(n)風機轉子的速度,單位r∕min;

③效率(η)風機的做功效率η=(W有用∕W總)×100%;

④壓力(P)風機的全壓(Pt)分為動壓(Pd)和靜壓(Ps)兩部分。靜壓是指風機克服整個通風系統的摩擦阻力所必須具備有的壓力,它由通風柜、百葉、調風閥、風管、風機整個系統的特性決定,動壓是氣體以一定的速度排放所具有的那部分壓力,在標準狀況下計算Pd=0.5PV2(P空氣密度,通常為1.2;V風速,單位m/s)。

4、風機的選用

在3.5F以下,4000m∕h以下,2臺通風柜以下可以選擇斜流風機,以上選擇離心風機。

①單臺萬向排煙罩、原子吸收罩,

如果管路較簡單,直接從房間穿墻或穿窗對外排放,則可選用玻璃鋼斜流風機。設計人員可根據系統的情況,選用FSJG-2.5F型(配用電機功率為N=0.09kw)或FSJG-3.0F型(配用電機功率為N=0.18kw)斜流風機;

如果管路較復雜,彎頭較多,則可選用F4-72-3.0A型(配用電機功率為N=0.55kw或0.75kw)或F4-72-3.2A型(配用電機功率為N=0.55kw或0.75kw)離心風機;

②單臺排毒柜,如果管路系統較簡單,直接從房間穿墻或穿窗對外排放,則可選用FSJG-3.5F型(配用電機功率為N=0.18kw)斜流風機;

如果系統較為復雜的話,應該選用離心風機。管路不太復雜,則可選用F4-72-3.5A(3.6A)型,配用電機為0.75kw或1.1kw。

如果客戶要求風量比較大,系統較為復雜,則可選用F4-72-4A型風機,配用電機功率為1.1kw。單臺排毒柜系統阻力約80-100Pa,單個彎頭阻力約40-50Pa。

選用風機時,由于國內廠家風機參數有一定水分,應該適當放一定的余量;

③多臺排毒柜及復雜系統,對于兩臺或兩臺以上排毒柜的通風系統,一般采用樓頂高空排放或室外排放,風機一般選用離心風機。

風機的型號可根據系統的總排風量和系統阻力選用。對于同時能滿足系統的排風量和系統壓力的風機,我們應該盡量選用型號偏大,電機功率偏小的風機。

④一臺風機帶動兩臺或幾臺排毒柜的系統,為了能單獨控制排毒柜的開閉,應該在每一臺排毒柜上設計一個電子調風閥。電子調風閥的型號一般為Φ315mm。

七、實驗室通風系統設計參數

1、通風換氣

對于客戶要求對實驗室進行通風設計的,通風換氣量可根據房間的換氣次數來確定,實驗室的換氣次數取每小時10-12次,特殊情況可以相應增大。

[房間通風一般選擇500×500的鐵皮罩作為通風末端設備,每個通風罩通風量可達到600m3/h,房間的長×寬×高×10(換氣次數)=房間每小時的通風量,然后房間每小時的通風量除以600來確定通風罩的數量,支、干管風速按照6m/s計算]

2、通風柜支管風速

通風柜支管風速為6-10m/s(計算時一般選擇10m/s),特殊情況可超過10m/s,但不宜超過12m/s;

干管風速為10-14m/s(計算時一般選擇10m/s,如果管道比較長選擇12m/s,如果風量大選擇14m/s)。

3、通風柜面風速

通風柜面風速一般控制在0.375-0.75m/s之間,驗收標準一般取0.5m/s,最佳面風速為0.508m/s。

(測量面風速時,一般將拉門拉至5cm高度測量,風速達到0.3-0.5 m/s即算合格,如果拉門高度過大時,測量拉門下方5cm高度處風速,也可合格)。通風柜的危險等級 平均面風速(m/s) 最低面風速(m/s)

高 0.622-0.75m/s 0.5m/s

中 0.5m/s 0.4 m/s

低 0.375-0.4m/s 0.25m/s

4、 室外噪聲

室外噪聲應控制在70dB(A),實驗室內噪聲應控制在55dB(A),(室內噪聲GB60分貝超標,室外噪音大約為75分貝)。

風機的噪聲可以分為本身的機械噪聲(此噪聲主要由風扇質量不同引起)和風聲(為主要噪聲)。在風機功率不大的情況下,可通過在風機上方加防雨罩來消除風聲,在使用大功率風機時一般在風機進出口加消聲器來消除風聲,機械噪聲主要靠建隔音墻、小黑屋或在風機進出口加軟接頭來解決。減振的主要方法為風機底座做成減振底座并安裝減振器或加裝減振墊。

5、 通風量(Q)=表面風速(vs)×排毒柜開口面積。

電子調風閥的作用是通過調節每臺通風柜的風管半徑來調節每臺通風柜的通風量,來達到當通風柜開口面積變化時保持表面風速不變。

6、 排風量(Q)=表面風速(vs)×排毒柜開口面積。

變頻系統的作用是改變風機的轉速來改變風機的通風量,當一套通風系統中只有少量幾臺通風柜工作時,變頻系統自動調節風機的轉速,從而改變風機的通風量,從而保證通風柜的面風速恒定。變頻系統和調風閥的作用類似,但如果只使用調風閥,則當一套通風系統中只有少量幾臺通風柜工作時,風機仍然以最高轉速工作,而使用變頻系統后,調整風機轉速可節省能源。

 

八、實驗室通風管路設計

1、通風設備的選擇

先根據平面圖確定每個系統包括多少通風柜,再根據每個系統包括通風柜的數量確定本系統的大致通風量(每臺1200mm的通風柜設計風量為1300m3/h,每臺1500mm的通風柜設計風量為1700m3/h,每臺1800mm的通風柜設計風量為2100m3/h,每臺原子吸收罩的設計風量為600m3/h,每臺萬向排煙罩的設計風量為250或300m3/h),然后選擇通風量稍大于系統通風量的風機。

2、計算通風過程中損失的壓力

單臺排毒柜系統阻力約80-100Pa,一般1m的管道損失5-6Pa,一個彎頭損失40-50Pa,風機出口和抽風口各損失60Pa,消聲器損失50Pa,然后根據所計算出的風機的通風量和壓力在圖表曲線中選擇合適的風機(在計算過程中只計算最遠端通風柜的壓差,然后留200-300Pa的余量)。

3、通風量的計算

根據通風量=風管截面×管內風速來計算風管半徑(支管根據通風柜尺寸選擇315mm)

 

九、實驗室補風系統

1、補風系統

室內放置N臺通風柜或客戶要求時需要對室內進行補風,補風量一般為排風量的70%(門窗可補30%左右);補風系統應盡量靠近排毒柜,以免影響實驗室內空調、采暖系統,而且補風還需進行預處理,方可送入實驗室。

2、補風的方式有多種

①通過室內空調補風;

②在天花上放置一段風管與室外相連,達到自然補風;

③使用補風型通風柜;

④在通風系統外安裝補風系統。

3、補風量

如果做補風系統,根據房間的密閉情況確定補風量,最大補風量為通風量的70%,最小為20%,主管道的風速可設為8m∕s。

十、實驗室尾氣處理

1、 有機尾氣處理

采用活性碳吸附,其中國產活性炭每片數千元,吸附率達到70%;進口活性炭每片數萬元,吸附率可達到99%,且可以三次還原;一般一臺1800通風柜需要兩片活性炭。

2、 無機尾氣處理

采用水噴淋,用酸霧或堿霧來中和無機廢氣。

 

十一、實驗室通風現場條件

1、 建筑現場條件:

a.建筑物的總層數;

b.建筑物的層高;

c.建筑物內梁或其他對通風系統設置有影響的物體的具體位置及尺寸;

d.樓頂的現場條件,是否有空位安裝風機;

e.建筑物內是否有風井,如果有需要提供具體位置與尺寸;

f.建筑物內如果沒有風井,客戶同意建筑物外哪些部分可以走風管而不影響通風系統效果及其他設施與建筑物整體美觀。

2、 甲方要求:

a.甲方要求風機安裝位置(室內、側墻或樓頂);

b.甲方要求通風系統材質(PVC、玻璃鋼、鍍鋅鐵皮、不銹鋼、PP等)

c.甲方是否需要本公司提供墻體開孔、設備基礎、防水處理等服務;

d.甲方是否需要做通風系統尾氣處理;

e. 甲方要求通風末端設備達到的面風速等具體參數;

f. 客戶要求通風末端設備噪聲控制的范圍等。

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