工程概況
上海檢測中心位于上海市浦東新區(qū)張江高科技園內(nèi)，建筑總面積67190m2。其中工業(yè)品與原材料檢測技術(shù)中心（以下簡稱：本中心）建筑面積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(yù)處理實驗室、燃燒實驗室、成分化學(xué)處理實驗室、小型儀器間等。實驗室設(shè)有實驗臺、通風(fēng)柜、萬向罩等實驗設(shè)備，其對通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要求與舒適性空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要求不同，實驗室通風(fēng)設(shè)計主要目的：提供安全的工作環(huán)境，減少室內(nèi)空氣的污染。
2、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要求
2.1控制實驗室內(nèi)壓力
實驗室通風(fēng)系統(tǒng)基本原則：使實驗室相對辦公室、走道等相對清潔區(qū)域保持負(fù)壓，即實驗室排風(fēng)量大于送風(fēng)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(qū)流向污染區(qū)。
2.2確定合理的實驗室換氣次數(shù)
除通過局部通風(fēng)系統(tǒng)（如通風(fēng)柜、萬向罩等）排除有害有毒物質(zhì)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(shù)。
2.3實驗室排出的廢氣需進(jìn)行處理后，再高空排放。
3、實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計
3.1局部排風(fēng)
指在有害物產(chǎn)生后立即就近排出，這種方式能以較少的風(fēng)量排走大量有害物，能耗低、效果好。本中心根據(jù)實驗操作的工藝要求設(shè)置通風(fēng)柜、萬向罩等局部排風(fēng)設(shè)備。
3.1.1通風(fēng)柜排風(fēng)量可按公式(1) 計算:
L=L1+F×v×β(1)
式中:
L——通風(fēng)柜局部排風(fēng)量，m3/h；
L1——柜內(nèi)污染氣體發(fā)生量，m3/h；
F——操作口實際的開啟面積，m2；
v——操作口控制風(fēng)速，m/s，根據(jù)本中心污染物性質(zhì)（有害污染物），控制風(fēng)速通常按0.4～0.5m/s 選?。?nbsp;
β——安全系數(shù)，一般取1.1～1.2。
通常柜內(nèi)污染氣體發(fā)生量較小，相比通過通風(fēng)柜工作面的通風(fēng)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(fēng)量可按公式(2) 計算:
L=K×P×H×vx (3)
式中:
L——排風(fēng)罩局部排風(fēng)量， m3/h；
P——排風(fēng)罩敞開面的周長， m；
H——罩口至污染源的距離， m；
vx——邊緣控制點(diǎn)的控制風(fēng)速，m/s ，通常按0.25～0.35m/s 選?。?nbsp;
K——安全系數(shù)，一般取1.4。
本中心通風(fēng)柜、萬向罩排風(fēng)量根據(jù)業(yè)主提供設(shè)備參數(shù)，并按上述2個公式進(jìn)行校核，通風(fēng)柜排風(fēng)量按1350 m3/h計算，萬向罩排風(fēng)量按200 m3/h計算。
3.2全面排風(fēng)
實驗室及其輔助房間由于經(jīng)常散發(fā)有害物，需進(jìn)行全面通風(fēng)及時排除有害廢氣。
全面通風(fēng)風(fēng)量可根據(jù)消除室內(nèi)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(nèi)有害物的散發(fā)量， mg/h；
cy——室內(nèi)空氣中有害物的允許濃度， mg /m3；
cj——進(jìn)入空氣中有害物的濃度， mg /m3；
實際工程中，室內(nèi)有害物的散發(fā)量通常難以獲得。因此，全面通風(fēng)可按換氣次數(shù)進(jìn)行計算。目前國內(nèi)實驗室還沒有一個統(tǒng)一的換氣次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)以往其他的工程經(jīng)驗，本中心無實驗通風(fēng)設(shè)備的實驗室換氣次數(shù)按6h-1計算，含實驗通風(fēng)設(shè)備的實驗室如成分化學(xué)處理實驗室、燃燒實驗室換氣次數(shù)按12h-1計算，預(yù)處理實驗室、小型儀器間等實驗室換氣次數(shù)按8h-1計算。
3.3實驗室通風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量計算
實驗室通風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量可按以下2種情況分別計算。
3.3.1無實驗通風(fēng)設(shè)備的實驗室
此類實驗室的送、排風(fēng)風(fēng)管上均設(shè)定風(fēng)量閥，實驗室通風(fēng)量達(dá)到其房間換氣次數(shù)即可，詳見附圖1。
3.3.2含實驗通風(fēng)設(shè)備的實驗室
若此類實驗室全面換氣風(fēng)量大于實驗設(shè)備排風(fēng)量總和，或此類實驗室全面換氣風(fēng)量介于實驗通風(fēng)設(shè)備最小排風(fēng)量總和實驗通風(fēng)設(shè)備排風(fēng)量總和之間，則實驗室總通風(fēng)量按全面換氣風(fēng)量計算。實驗室的排風(fēng)風(fēng)管上設(shè)可動態(tài)調(diào)節(jié)的輔助全面排風(fēng)和實驗設(shè)備排風(fēng)2個排風(fēng)支路，支路上分別設(shè)變風(fēng)量閥，送風(fēng)管上設(shè)變風(fēng)量閥，詳見附圖2。
若此類實驗室全面換氣風(fēng)量小于實驗通風(fēng)設(shè)備最小排風(fēng)量總和，則實驗室總通風(fēng)量按實驗通風(fēng)設(shè)備排風(fēng)量總和計算。實驗室的送、排風(fēng)風(fēng)管上均設(shè)變風(fēng)量閥，詳見附圖3。
附圖3
3.4實驗室壓差的控制以及實驗室送風(fēng)量確定
實驗室壓差的控制主要有2種方式：
3.4.1余風(fēng)量法
采用房間總排風(fēng)量、總送風(fēng)量恒定風(fēng)量差的方法來保證實驗室的壓力梯度。該方式控制精度比較地低，但系統(tǒng)比較簡單。
3.4.2壓力控制法
采用房間壓力傳感器來測定實驗室室內(nèi)、外的壓力，通過比較實驗室室內(nèi)外實時壓力差與設(shè)定壓力差、并根據(jù)實驗室實時的總排風(fēng)量，來精確控制總送風(fēng)量。該方式控制比較精確，但控制系統(tǒng)復(fù)雜，對房間維護(hù)結(jié)構(gòu)的氣密性要求高。
根據(jù)業(yè)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制實驗室壓力梯度，可按公式(5)來確定實驗室總排風(fēng)量與總送風(fēng)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??；
f——門、窗縫隙面積， m2；
μ——流量系數(shù)，通常按0.3～0.5選??；
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(fēng)量與總送風(fēng)量的理論差值。
3.5實驗室通風(fēng)系統(tǒng)劃分與布置
本中心實驗室通風(fēng)系統(tǒng)劃分原則：將同類實驗性質(zhì)的實驗室排風(fēng)系統(tǒng)集中設(shè)置，即有機(jī)實驗室、無機(jī)實驗室、化學(xué)實驗室、普通實驗室分別設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)。本工程供分12個排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)機(jī)設(shè)置于大樓屋頂。
室外新風(fēng)經(jīng)空調(diào)處理機(jī)組過濾、降溫、除濕等處理后送至各層實驗室及走道。新風(fēng)空調(diào)機(jī)組設(shè)置于大樓屋頂。
由于實驗室層高只有4.2米，為凈量減少實驗室空中的管線對室內(nèi)凈高的影響，設(shè)計時，風(fēng)機(jī)盤管沿實驗室中心線布置，排風(fēng)系統(tǒng)主干管沿實驗室中心線2側(cè)布置，局部排風(fēng)設(shè)備如通風(fēng)柜、萬向罩排風(fēng)支管則從排風(fēng)主干管頂上接出，排風(fēng)支管呈“拱形”，以便局部排風(fēng)設(shè)備上空有足夠空間安裝變風(fēng)量閥。試驗設(shè)備的上下水管、各種氣體管道、電氣橋架均可在拱形排風(fēng)支管“橋洞”內(nèi)。同時，新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)口宜靠門邊設(shè)置，盡量遠(yuǎn)離局部排風(fēng)設(shè)備，以免造成送風(fēng)氣流將通風(fēng)柜內(nèi)氣體帶入室內(nèi)的危險，并保證室內(nèi)新風(fēng)氣流由清潔區(qū)流向污染區(qū)。詳見附圖4。
附圖4
3.6實驗室通風(fēng)系統(tǒng)控制
要實現(xiàn)實驗室理想的氣流組織，通風(fēng)系統(tǒng)的控制是關(guān)鍵。本中心實驗室排風(fēng)系統(tǒng)采用“變風(fēng)量通風(fēng)柜+變風(fēng)量閥+萬向罩+定風(fēng)量閥+風(fēng)道靜壓傳感器+變頻風(fēng)機(jī)”的控制模式。
實驗室內(nèi)4~6臺萬向罩排風(fēng)匯總風(fēng)管上安裝1臺定風(fēng)量閥，以保證實驗室萬向罩的恒定排風(fēng)量。通風(fēng)柜上設(shè)置面風(fēng)速傳感器，其排風(fēng)支管上設(shè)置變風(fēng)量閥，排風(fēng)風(fēng)機(jī)入口總管上設(shè)置風(fēng)道靜壓傳感器，風(fēng)機(jī)配置變頻控制器。面風(fēng)速傳感器實時監(jiān)測通風(fēng)柜面風(fēng)速，并將風(fēng)速值信號傳遞給監(jiān)控器；監(jiān)控器接受到信號后，與設(shè)定值比對，當(dāng)面風(fēng)速不在設(shè)定范圍內(nèi)時，監(jiān)控器發(fā)出聲光警報，同時調(diào)節(jié)變風(fēng)量閥上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)排風(fēng)量，使面風(fēng)速快速回歸安全值。通風(fēng)柜排風(fēng)量變化會改變總管的排風(fēng)量以及管內(nèi)靜壓，總排風(fēng)管上的風(fēng)道靜壓傳感器根據(jù)感應(yīng)結(jié)果與設(shè)定值比較，將結(jié)果傳遞給風(fēng)機(jī)變頻控制器，風(fēng)機(jī)變頻控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)管內(nèi)靜壓傳感器的實時監(jiān)測值回歸設(shè)定值，從而使排風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
實驗室送風(fēng)管上設(shè)變風(fēng)量閥，根據(jù)實驗室各排風(fēng)風(fēng)閥風(fēng)量，控制實驗室送風(fēng)量，以保證
實驗室壓差恒定。
3.7實驗室排風(fēng)處理
根據(jù)項目環(huán)評報告提供的檢測數(shù)據(jù)，本中心實驗室廢氣污染物主要包含：揮發(fā)性有機(jī)物、含一定量濃度的酸性氣體。有機(jī)廢氣經(jīng)活性炭吸附處理后排放（吸附效率可高于85%），酸性廢氣經(jīng)過干法脫酸處理后排放（處理效率為70%）。排放口高出屋頂女兒墻1米，且不朝向室外空氣動力陰影區(qū)和正壓區(qū)。
3.8其他注意事項
3.8.1排風(fēng)風(fēng)機(jī)選用耐腐蝕的玻璃鋼風(fēng)機(jī)，通風(fēng)系統(tǒng)各部件材料應(yīng)具有防腐性，或進(jìn)行防腐蝕處理，如風(fēng)管選用無機(jī)玻璃鋼風(fēng)管、風(fēng)閥噴涂環(huán)氧樹脂。
3.8.2當(dāng)實驗過程中產(chǎn)生的氣體密度大于空氣密度，實驗室應(yīng)設(shè)置下排風(fēng)口。
3.8.3設(shè)計時注意變風(fēng)量閥閥前的直管段要求。
3.8.4實驗室排風(fēng)量一般較大，限于建筑層高，風(fēng)管內(nèi)流速會較大，但一般不超過8m/s，以免氣流喘流產(chǎn)生較大噪聲。
4、結(jié)論
實驗室通風(fēng)系統(tǒng)是整個實驗室建設(shè)成敗的關(guān)鍵，設(shè)計過程中應(yīng)正確劃分通風(fēng)系統(tǒng)，精確計算系統(tǒng)通風(fēng)量，合理分布?xì)饬鹘M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(huán)境。
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