实验室通风系统设计应考虑通风量及风量平衡

实验室通风系统是实验室建筑中非常重要的一个系统。实验室的通风系统能否有效、稳定的运行,直接影响到实验室环境是否安全可靠,直接关系到实验人员的身体健康。有实验室建设方曾发出这样的感慨:对于一个实验室,通风系统做好了,项目成功了一半;通风系统没做好,项目就是失败的。本文将对实验室通风设计中比较重要的几个问题进行分析和探讨,为实验室建设方或设计方提供一些参考。

深圳实验室通风系统设计
深圳实验室通风系统设计

1、通风量的确定

通风量计算是通风系统设计最为核心的部分,如考虑不全面,则会影响通风系统的运行效果。对于实验室的通风量,往往会有多方面的要求。在计算实验室的通风量时,必须分别计算各方面要求的通风量,并在所有计算结果中选取最大值,作为该实验室的设计通风量。

常见的有如下一些方面会对实验室的通风量做出相关要求。

(1)实验室规范要求。例如《科研建筑设计标准》、《生物安全实验室建筑设计规范》等等,都会对特定实验室的最小换气次数做出相关的规定,在设计中应当参照相关的要求进行通风量计算。

(2)企业标准要求。对于一些大型企业,也会对实验室的最小换气次数有自己的企业标准。这些企业标准也应当在项目设计中被充分考虑。

(3)人员卫生要求。与其他类型的建筑一样,实验室的通风量也应当满足人员卫生所需要的基本新风需求。

(4)局部排风设备要求。实验室内经常会有很多的局部排风设备,如通风橱、生物安全柜、万象吸气罩、试剂柜、防爆柜等等,这些局部排风设备总的排风量也需要进行计算。而且在很多实验室中,局部设备的计算出的排风量往往会很大。对于一个局部排风设备较多的实验室,通风量可能达到五十次甚至更高。

(5)空调负荷要求。对于全新风系统,新风送风除了满足补充排风的需求,还要承担室内的空调负荷,控制房间的温度和湿度。此时,还需要根据房间的空调负荷,计算送风量。

(6)洁净度要求。对于一些有洁净要求的实验室,实验室的换气次数还需要满足洁净度的相关要求。

(7)其他要求。例如,对于某些想要美国LEED(Leadership in Energy and Environmental Design 能源与环境设计先锋)认证的实验室项目。它的设计通风量也需要满足LEED的相关要求,才可以拿到相关的认证得分。

2、排风系统的划分

排风系统的划分,在实验室通风设计中是一个非常重要,同时也是比较复杂的一个问题。

对于一栋实验建筑来讲,通常会有大量的排风点,而且种类各不相同,对于这些排风点,应当进行合理的排风系统划分,才能使系统能够有效工作。

下面举例几个系统划分的原则:

(1)特殊性排风需考虑单独设置排风系统。包括一些剧毒的、易燃易爆的、含粉尘的排风,他们需要独立设置排风系统,不和其他的排风混在一起。比如如果剧毒性排风和其他排风共用了同一套系统,当这个系统发生故障,排风机停止运行的时候,剧毒物质就可能会通过共用的排风管道进入其他房间,并产生严重后果。

(2)万象吸气罩可考虑单独设置排风系统。因为万象吸气罩的风阻比较大,一般在300Pa以上,如果把万象吸气罩和别的通风橱、房间排风串在一起,那么就会造成整个系统的压损增大,整个系统的排风机静压增大,一方面不利于节能,另一方面也会造成系统噪音的升高。所以当系统中万象吸气罩数量有一定数量时候,可以考虑单独设置一个排风系统的。

(3)房间排风可考虑单独设置排风系统。在合理的情况下,房间排风可单独设置系统,不和局部排风系统共用。这是因为,实验室局部排风中污染物浓度较高,通常需要进行处理后才能够排放到大气。而除特殊情况外,实验室房间内的空气一般是安全和干净的,房间排风是不需要废气处理的。如果房间排风和局部排风并为同一系统,那么废气处理设备的处理风量则会增大为两者之和,也就增大了废气处理设备的成本。

(4)不同处理方式的排风。实验室内的污染性排风,通常需要经过有效的废气处理后才能够对大气排放。不同性质的污染物,需要不同的废气处理方式,有的排风需要活性碳吸附,有的需要洗涤塔洗涤,有的需要高效过滤器过滤等等。需要不同废气处理的排风一般也需要分别设置。

3、风量平衡

对于实验室的通风系统,有一个非常重要的设计原则,就是“风量平衡”。从物质守恒的角度来讲,对于一间实验室,排出多少空气,就会进入多少空气;进入多少空气,就会排出多少空气。

这看似一个比较常识的概念,但在实际项目中,甚至是一些大企业项目中,已经有太多相关的失败案例,并且仍在连续不断的出现。就是在通风系统的设计中没有考虑风量平衡的概念。

在某些项目中,排风系统的风量按局部排风设备需求计算,整个房间的排风量达到了二三十次,而送风却只考虑了人员卫生所需新风量,每人30CMH。这样设计最后出来的效果就是,实验室处于非常大的负压中,在负压的影响下,通风橱等排风设备的排风量也无法到达设计值,降低了污染物的控制率,造成了污染物外泄。并且由于巨大的负压,也经常造成实验室门、窗、吊顶等设施被负压吸坏的现象。

因此在实验室设计中一定要充分考虑风量平衡的原则,使整个实验室压力处于合理的范围内。

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