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实验室通风(气流)控制系统设计分享_1

发布日期:2021-01-15  浏览次数:

  实验室通风(气流)控制系统设计分享-广州创泽工程科技有限公司

  实验室通风(气流)控制系统设计分享 随着国家经济实力的不断增强,构架对涉及的药品、食品安全的实验室进行了大量的投入,高校和研究所近年来对实验室的投入也不断加大,各类实验室的数目和规模都在进行不同的程度的扩张。针对实验室的各种安全控制设备和技术也随着实验室的发展二不断完,特别是是实验室通风设备和控制技术因为与实验室工作人员的安全密切相关,因为得到迅速的发展和完善。 实验室的安全是通过建筑结构的合理布局,实验室内合理的气流组织和房间之间有序的压力梯度,冰柜通过合理设置个人防护设施、;安装安全可靠的实验室涉笔(排风柜、生物安全柜等)及可靠的控制系统来共同保证的。

  一、实验室的气流组织设计原则 在建筑平面布局合理的前提下,应充分考虑送风口、回风口以及排风口的位置;送、回、排风量的匹配(为建立房间之间合理的压力梯度);合理的压差(保证空气有序流动,房子交叉污染)。在实验室的设计中不仅要考虑气流的流向,还要考虑流量【即压差值,不同洁净等级(或不同工)房间的压差通常为5Pa—15Pa】,送、回风末端的形式及送风速度对室内气流的影响等因素;同时,要充分考虑人流、物流的路线,最大限度的减少室内的回流和涡流,避免污染物扩散到室内,威海人员和环境的安全。特别要注意排风柜对室内气流组织的影响。

  二、实验室的气流控制目标 设计科学、合理的实验室气流系统,应重点解决以下几个方面的内容。 1、设计合理,确保操作人员的安全 应根据实验室所从事检测的工作类型、特点、流程等实际情况,严格控制实验过程中所产生的有毒颗粒或气溶胶在实验室内的产生和逸出,从而保证操作人员的安全。 2、房间压力,确保正确的气流方向 通过控制房间的压力来实现房间的正压来实现房间的正压或负压以及不同空间的压力梯度,形成合理的气流行程,避免污染区域向非污染区域的气体扩散,实现对操作人员的保护和实验环境的保证。 3、房间通风,设置合理的换气频率 通过通风换气,达到稀释或更换室内空气的目的,根据实验室的功能特点,确定合理的换风频率,防止室内有害气体累积达到一定浓度,从而对工作人员或环境造成不良影响。 4、安全舒适 通过通风、换气等措施为实验室工作人员营造健康、舒适、安全的工作环境,同时对实验室温度和湿度进行有效控制。 5、环保节能 在保证实验室安全性和舒适性的前提下,尽量减少日常维护费用和成本。特别是现在安装中央空调的实验室越来越多,实验设备大量排风所带来的高能耗与局部强排风之间的矛盾一直成为实验室设计的焦点。

  三、实验室的气流控制形式 实验室的气流控制形式经历了大约四个阶段,实验室目前依然存在这四种形式。 1、机械定风量气流控制系统 传统的实验室的标准控制方式是定风量气流控制(CV,20世纪40年代出现方式。许多国内的实验室都采用这种方式,将几台排风柜共用一条通风管道,楼顶设置定速风机。由于这种方式控制简单,初期投资较少,因而在许多旧实验室广泛存在,但该系统存在的许多缺点也非常明显(如风速不能恒定控制,耗能高等),因而现在的定风量(CAV)通风系统风量控制是通过定风量阀和送排风总管上的静压差传感器调节变频调速风机来保持室内相对负压恒定。其特点为系统简单,控制方便,造价低,但不节能。定风量(CAV)排风控制常使用于标准型、补风型、旁通型通风柜,适用于危险程度高和有特殊安全要求的实验室。 2、双稳态气流控制 双稳态气流控制(2S,20世纪70年代出现)方式,通过在特定条件下减少实验室气流以提高效益,例如降低夜间设定值或根据工作状态的不同进行差异化设置。双稳态空调通风系统通风柜的排风量只有高、低风量两种状态,较多使用于变风量型通风柜值班和操作切换情况,调节性能和投资费用介于定风量与变风量之间,有一定的节能性。 3、变风量气流控制系统 更加复杂的实验室气流控制方法是变风量气流控制(VAV,20世纪80年代出现)方式。在这种方式下,通风柜调节门位置被用来帮助确定空气流量。变风量(VAV)通风系统风量控制使通风柜的排风量随操作门不同开启位置(迎面风速保持恒定)呈线性变化,空调送风量在维持室内恒定相对负压的情况下随排风量自动调节,即满足实验室的安全且最节能,只适合变风量型通风柜。 4、适应性气流控制(usage basedcontrol,UBC)系统 在适应性气流控制(UBC,20世纪未出现,见图2-1)方式下,气流速率被保持在最低安全限上,仅在通风柜使用者存在后在需要时才增加。 (1) 适应性气流控制系统原理 在20世纪末,随着控制技术的不断完善,出现了适应性气流控制(UBC)系统。在变风量系统的基础上,将探测器或感应器(如红外)安装在排风柜、生物安全柜上,仅在人员使用或通过柜前时才调节送风量为最大风量,其余时间风量仅保持在安全设定的最小值,最大限度地降低了实验室采暖通风与空调系统(HVAC系统)的送、排风量,从而将能耗降至最低。 (2) 适应性气流控制系统组成 适应性气流控制系统一般由送风系统、排风系统和控制系统组成。 ① 送风系统:包括空调新风送风和为达到室内空气平衡而有组织地房间补风,以及无组织地通过门窗渗漏到室内的少量空气。送风系统主要依靠空调系统的新风系统来实现:根据各个房间的排风量及其变化情况,通过控制系统来操作文丘里阀门或电动蝶阀等设施来实现对送往每个房间的新风量和补风量的控制,从而达到对送风系统的控制。 ② 排风系统:包括通过通风柜的实验过程排风和通过万向排风罩的室内辅助排风、由于万向排气罩排风量较小,同时它可以由操作人员手动调节排气罩的空间位置和排风量,所以在计算风量时可以将它归到实验室的普通房间的排风量内。 具体到通风柜,目前有如下要求: a) 要求通风柜在其调节门调节到位后,1 S(或其他限定时间)内实现排气气流达到设定值,且气流对调节门开度无震荡或过冲的快速反应; b) 为防止通风柜调节过程中面风速的急剧变化对实验过程和实验器具的影响造成对实验结果的影响,要求通风柜的面风速始终保持在一定的波动范围,如通常保持在0.3m/s~0.6m/s之间。 只有达到上述要求,实验操作过程中才能避免有毒物逸出,并不影响实验结果。现在实验室中的适应性气流控制既要考虑到通风柜使用和不使用时的通风情况,又要考虑到通风柜在使用时有无操作人员在通风柜附近的情况,因为每种情况下通风柜的气流控制都不一样。例如,通风柜在不使用时通风量为最大气流量的20%,通风柜在使用但没有操作人员操作时通风量为最大气流量的60%,有人操作时才启动100%的通风量。实验室的适应性气流控制可以在双稳态气流控制和变频气流控制的基础上加上适应性气流控制系统来实现。 ③ 适应性气流控制系统还包括末端控制单元和中央控制单元。末端控制单元包括各个独立空间的通风柜的调节门传感器、区域存在传感器、通风柜监控器等探测感知机构和用于执行机构的各个独立空间的送风、排风的文丘里阀门或电动蝶阀等设施;中国控制单元是协调控制各个末端的中枢,同时,它可以依据BACnetTM[BACnet是美国暖通制冷和空调工程师协会(ASHRAE)制定的【楼宇自动控制网络数据通信协议】,是不同产品间数据通信的开放式系统协议标准技术]等协议与楼宇控制系统网,实现整个楼宇系统资源共享,行动协调。某一个单独房间的实验室气流控制系统的关系如图2-2,由此推广至各个单独房间组成的整个实验室,构成整个实验室的气流控制系统。

  人们对实验室的控制要求是随着人们认识的提高和所能够采取的手段而不断变化的:从需要通风而只能提供定风量机械通风到人们意识到通过工作或不工作时的两种不同稳定气流控制来节能,从通过应用变频技术实现即时的气流控制到根据操作人员的操作情况实现对气流的智能控制,每一次进步都是随着控制设备和技术的发展来实现的。目前国内的实验室气流控制大多停留在机械定风量气流控制系统和双稳态气流控制两种形式,近几年来随着节能和环保观念的深入人心和经济的发展,变风量气流控制两种形式,近几年来随着节能和环保观念的深入人心和经济的发展,变风量气流控制系统正逐渐被接受,但是适应性气流控制系统还很少被采用。国内现在依然缺少专业的实验室设计公司,因而许多采用变频控制系统的实验室由于设计缺陷而导致使用效果不尽如人意,这也是造成变频控制系统不能广泛推广的原因之一。

  广州创泽工程科技有限公司,专业承接实验室通风系统设计,实验室通风工程,实验室规划设计,实验室装修改造等。

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