無塵實驗室通風系統的設計應用

1 通風柜的介紹

通風柜是一種特殊的密閉罩，產生有害物的操作過程*在罩內進行，為了防止有害物逸出，必須對通風柜進行抽風使柜內形成負壓。通風柜在安裝調試時應按柜門位移為信號來確定排風量，接受調節門感應器信號后可以計算調節門開啟面積（即排風量），室內送風量跟隨排風量即刻變化。實驗室內壓力梯度控制和zui小通風量的控制也是很關鍵的，否則也會導致通風柜排風不穩定。

2 通風柜的應用設計

實驗室或廠房里經常會使用很多通風柜，往往多臺通風柜并聯至排風主管進行排風，且通風柜的使用時間和狀態變化會比較大。這就需要對排風風機的風量進行適應性調節。比如使用的通風柜較少時自動降低風機頻率，使用的通風柜較多時提高排風機頻率。由于很難直接讀取各風柜的使用狀態，所以必須根據其它的參數來調節風機頻率。在風柜使用的變化過程中，改變風機頻率，來改變排風量以滿足使用要求。

采用計算機監控DDC（Direct Digitial Control）系統（見圖1），把系統控制調風閥開或關（通風柜使用狀態）排列成不同組合，按設計風量設定各組風閥控制角度，風機頻率控制運行（組合與頻率保存在智能控制器）。當系統進入變頻運行時智能控制器自動檢測風閥開 /關狀態，自動輸出此組合頻率控制風機運行，自動調整風閥控制角度；風柜自動達到設計面風速。

3 工程實例通風系統

（1）潔凈實驗室為全新風系統，根據工藝要求和功能布置選擇一定數量的通風柜，有的還兼有部分局部排風罩。通常校核下來換氣次數遠遠大于10 次，一般在 20~30 次，以滿足潔凈實驗室的換氣次數要求。但是此換氣次數是按照通風柜zui大開啟面積計算的通風量，資料和經驗表明100臺通風柜 99% 的時間只有 18 個或更少的人在使用。故還應校核通風柜zui小開啟面積時的通風量和換氣次數，若小于換氣次數要求，則增加綜合排風系統的排風量以滿足潔凈的要求。

（2）實驗室通風采用全新風系統，通風柜的排氣不在室內循環。由于實驗室要求房間相對其他輔助區域為負壓。所以實驗室的新風量設計為排風量的 70%-80%。另外20%~30%的新風送至實驗室的緩沖間和其他的潔凈輔助房間，再由門窗縫隙補充到實驗室內。

（3）通風柜的風量平衡可以采用定風量控制系統（見圖2），即排風量恒定，送風量和門窗縫隙補充風量恒定。此方法適用于zui大排風量滿足凈化要求的zui小換氣次數要求的實驗室。

（4）對于排風量遠大于zui小通風量要求的房間還可以采用兩段式通風控制系統保證風量平衡，即根據通風柜的位移信號，排風機、送風機有2種送風工況，低風量工況應用于維持要求的zui小換氣次數，節約能耗。通風柜風量變化時，排風量也會相對變小，此時要求放置在屋頂的排風機隨著通風柜柜門的位置變化而變頻，降低風量，保證通風柜面風速恒定。同時自控系統改變全新風風機的頻率，降低風量，維持潔凈室的負壓平衡。變風量系統（見圖3）可以降低系統能耗。系統zui大、zui小換氣次數接近則考慮采用定風量系統，使得系統簡單，降低初投資。例如江蘇某藥廠潔凈實驗室系統中的通風柜的通風系統，這個藥廠的潔凈空調系統中某房間有 4臺通風柜，且4臺通風柜開啟時間均不定，使用時間也不定。每臺通風柜的排風量均為1500 m³/h，通風柜內所排放的氣體為易爆氣體，但濃度不大。該房間正常送風量為9000 m³/h。考慮若 4 臺通風柜開啟時，則該房間的空調冷、熱量將波動很大，整個系統也會隨之不穩定，因此將排風柜系統獨立設置，盡量避免影響整個空調系統的穩定性。設置防爆型排風機將排風柜內所排放易爆氣體排至室外，盡量高排，以避免排入其他非防爆區域。排風量為4 臺同時開啟的風量 6000 m³/h。另外根據潔凈度要求設置組合式空調柜補充排風柜排走的風量，但由于補充給排風柜的風量為排風量的70%，因此將剩余的 30% 風量，通過送風口送入房間。該房間的送、回風系統按正常設計布置。一般潔凈空調房間會保持相對正壓，而通風柜內一般為負壓，因此這種獨立設置送、排風系統的方式能夠保證通風柜內保持負壓，能保證潔凈房間所需的正壓要求，又能保證通風實驗柜內的負壓要求。

當通風柜運行時，連鎖開啟與其相對應的電動閥和排風機、組合式空調柜，關閉通風柜時關閉相應電動閥和排風機、組合式空調柜。排風機及組合式空調柜需3檔變頻，以便滿足開啟不同數量通風柜時所需的風量要求。當該藥廠只開啟一臺通風柜時，風機只需變頻到 1500 m³/h 的檔位，全部風柜開啟時，則需要開啟全檔風機，才能達到要求。除了連鎖的要求，在管道中還需設壓力控制裝置，通過該裝置，保證管道的壓力，以確保4臺通風柜不同頻率使用時，阻力波動不會太大。

4 結語

實驗室房間內通風的安全性要足夠重視，通風柜的能力要符合現行標準和規定，不僅保證潔凈度要求的一定數量的換氣次數，讓送風氣流流向實驗室。保持實驗室的正壓或負壓。另外，為實驗人員創造安全舒適的工作環境，降低噪聲。系統要容易控制，易于管理，能穩定、低能耗運行。