一、實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)
風(fēng)量(Airflow Rate)
風(fēng)量是排風(fēng)系統(tǒng)的核心參數(shù),指單位時(shí)間內(nèi)排出的空氣體積。設(shè)計(jì)排風(fēng)系統(tǒng)時(shí),需要計(jì)算實(shí)驗(yàn)室需要的風(fēng)量,確保有足夠的空氣流通來稀釋并排除污染物。
實(shí)驗(yàn)室的換氣次數(shù)(Air Changes per Hour, ACH):每小時(shí)更換實(shí)驗(yàn)室空氣的次數(shù),是風(fēng)量設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。不同類型實(shí)驗(yàn)室的換氣次數(shù)要求不同。
單位風(fēng)量(CFM或L/s):風(fēng)量通常以立方米每小時(shí)(m3/h)、立方英尺每分鐘(CFM)或升每秒(L/s)表示。
排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速
風(fēng)速指的是空氣流動的速度,影響排風(fēng)效果,過高或過低的風(fēng)速都可能影響空氣流動與污染物排放的效率。風(fēng)速過大會造成噪音與能量浪費(fèi),過低則可能無法有效帶走污染物。
通風(fēng)柜(Fume Hood)風(fēng)速:實(shí)驗(yàn)室中最重要的排風(fēng)設(shè)施之一。根據(jù)《美國通風(fēng)規(guī)范》規(guī)定,通風(fēng)柜前方的風(fēng)速應(yīng)在0.3米/秒到0.5米/秒之間。
負(fù)壓(Negative Pressure)
實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)系統(tǒng)需要保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài),尤其是涉及危險(xiǎn)物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室。負(fù)壓有助于防止污染空氣外泄,確保實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣不會外流到其他區(qū)域。
負(fù)壓控制:實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持適度的負(fù)壓,通常為0.01 - 0.03英寸水柱(0.25-0.75 mm H?O)之間。
空氣更替次數(shù)(Air Changes per Hour, ACH)
換氣次數(shù)表示實(shí)驗(yàn)室每小時(shí)的空氣交換次數(shù),通常以“每小時(shí)換氣多少次”來計(jì)算。不同的實(shí)驗(yàn)室換氣次數(shù)不同,高潔凈度的實(shí)驗(yàn)室如生物安全實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等需要較高的換氣頻率。
一般實(shí)驗(yàn)室:4-6次/小時(shí)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室:10-12次/小時(shí)
生物安全實(shí)驗(yàn)室(BSL-3、BSL-4):15-20次/小時(shí)
無塵室或高潔凈實(shí)驗(yàn)室:30次/小時(shí)或更高
排風(fēng)溫濕度控制
實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)系統(tǒng)還需要考慮溫濕度的控制,特別是對濕度變化敏感的實(shí)驗(yàn)。溫濕度的穩(wěn)定有助于保障實(shí)驗(yàn)環(huán)境的一致性。
濕度控制:濕度通常要求在40%~60%之間。
溫度控制:溫度要維持在20°C ± 2°C的范圍內(nèi)。
污染物濃度(Contaminant Concentration)
排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮空氣中的污染物濃度,尤其是化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)中的有害氣體、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)或生物氣溶膠。計(jì)算污染物的濃度有助于確定排風(fēng)量和排風(fēng)設(shè)備的規(guī)格。
通風(fēng)柜設(shè)計(jì):通風(fēng)柜的設(shè)計(jì)要確保有足夠的風(fēng)速和換氣次數(shù),能夠及時(shí)帶走實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有害氣體,減少污染物在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的積聚。
二、排風(fēng)系統(tǒng)的計(jì)算方法
確定排風(fēng)量(風(fēng)量)
排風(fēng)量通常依賴于實(shí)驗(yàn)室的面積、所需換氣次數(shù)(ACH)以及具體的設(shè)備要求。基本的計(jì)算公式如下:
計(jì)算通風(fēng)柜的排風(fēng)量
通風(fēng)柜的排風(fēng)量計(jì)算需要考慮其風(fēng)速和操作開口面積。常用的公式為:
風(fēng)速控制
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室類型和設(shè)備要求,需要設(shè)定排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速。對于通風(fēng)柜,風(fēng)速一般保持在0.3米/秒到0.5米/秒之間,過快的風(fēng)速會增加能耗且?guī)碓胍簦^慢的風(fēng)速則可能無法有效帶走污染物。
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