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1變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)

通?；?yàn)室內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備包括：通風(fēng)柜（落地）、萬(wàn)向排風(fēng)罩、原子吸收罩、氣瓶柜、試劑柜等。通風(fēng)柜作為化驗(yàn)室內(nèi)最重要的一級(jí)防護(hù)設(shè)備，通常要求維持通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定為0.5m/s，過(guò)高或者過(guò)低的面風(fēng)速，均會(huì)發(fā)生污染氣體泄漏的危險(xiǎn)。對(duì)于萬(wàn)向排風(fēng)罩、原子吸收罩、氣瓶柜、試劑柜等局部排風(fēng)設(shè)施，應(yīng)能夠持續(xù)高效地控制，安全迅速地將氣體排出。變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)就是為了能夠達(dá)到這些設(shè)計(jì)要求，并保證整個(gè)化驗(yàn)室內(nèi)的空氣質(zhì)量，做到化驗(yàn)區(qū)域相對(duì)于區(qū)域之外為負(fù)壓，以免對(duì)周?chē)霓k公休息區(qū)造成污染。在充分滿足室內(nèi)環(huán)境安全的前提下，大幅降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗，包括空調(diào)及排風(fēng)機(jī)的能耗。與定風(fēng)量系統(tǒng)相比，變風(fēng)量系統(tǒng)加大了單臺(tái)排風(fēng)機(jī)攜帶的通風(fēng)柜或其他通風(fēng)設(shè)備的數(shù)量，為實(shí)現(xiàn)風(fēng)量、壓力控制，除配備常規(guī)設(shè)備外，還需要增加一些通風(fēng)及控制設(shè)備，如變風(fēng)量風(fēng)閥、定風(fēng)量風(fēng)閥、壓差變送器、風(fēng)速控制器等。中心化驗(yàn)室變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)的控制原理如圖1所示。

1.1通風(fēng)柜的控制化驗(yàn)室內(nèi)每臺(tái)通風(fēng)柜的排風(fēng)支管上安裝與壓力無(wú)關(guān)的變風(fēng)量風(fēng)閥，通過(guò)通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門(mén)旁邊的風(fēng)速控制器控制風(fēng)閥來(lái)調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排風(fēng)量，使通風(fēng)柜在有人操作時(shí)的面風(fēng)速維持在0.5m/s左右，當(dāng)無(wú)人操作時(shí)能夠降低到0.3m/s（用于特殊控制需要，一般化驗(yàn)室較少設(shè)置此功能）；在通風(fēng)柜關(guān)閉時(shí)，保證通風(fēng)柜的最小排風(fēng)量。

1.2萬(wàn)向排風(fēng)罩等固定通風(fēng)設(shè)施的控制化驗(yàn)室內(nèi)萬(wàn)向排風(fēng)罩、吸氣罩、試劑柜等的排風(fēng)匯總管上安裝與壓力無(wú)關(guān)的定風(fēng)量風(fēng)閥，保證在通風(fēng)柜風(fēng)量發(fā)生變化時(shí)，這些排風(fēng)設(shè)施的排風(fēng)量保持不變。一般萬(wàn)向排風(fēng)罩的排風(fēng)量按150m3/h計(jì)算，試劑柜的通風(fēng)柜按75m3/h計(jì)算，吸氣罩則根據(jù)罩口尺寸和罩口吸口風(fēng)速具體計(jì)算，化驗(yàn)室內(nèi)操作的對(duì)象大部分為有毒或有危險(xiǎn)的有害物，罩口風(fēng)速按規(guī)定不小于0.5m/s。

1.3室內(nèi)換氣次數(shù)的控制為保證化驗(yàn)室內(nèi)排風(fēng)效果和維持室內(nèi)溫濕度要求，SH/T3103-2009《石油化工中心化驗(yàn)室設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，對(duì)于產(chǎn)生有毒有害氣體的分析房間換氣次數(shù)不應(yīng)小于7次/h。若化驗(yàn)室內(nèi)通風(fēng)柜和萬(wàn)向排風(fēng)罩等其他通風(fēng)設(shè)施最小排風(fēng)量不能滿足化驗(yàn)室的最小換氣次數(shù)時(shí)，需在化驗(yàn)室內(nèi)增加室內(nèi)排風(fēng)口，并在此排風(fēng)口的排風(fēng)支管上安裝與壓力無(wú)關(guān)的變風(fēng)量閥門(mén)，用于保證化驗(yàn)室的最低換氣次數(shù)要求。

1.4室內(nèi)壓力檢測(cè)控制為避免化驗(yàn)室氣流滲出實(shí)驗(yàn)室，造成交叉污染，應(yīng)控制化驗(yàn)室內(nèi)氣壓使其相對(duì)于走廊和辦公休息區(qū)域?yàn)樨?fù)壓。在化驗(yàn)室內(nèi)設(shè)計(jì)送風(fēng)管，并在送風(fēng)管上安裝與壓力無(wú)關(guān)的變風(fēng)量風(fēng)閥，送風(fēng)管上的變風(fēng)量風(fēng)閥與排風(fēng)管上的變風(fēng)量風(fēng)閥聯(lián)鎖控制，使得化驗(yàn)室內(nèi)的送風(fēng)量與排風(fēng)量的差值保持恒定，保持化驗(yàn)室負(fù)壓，空氣從走廊流入化驗(yàn)室，避免有害物的散出。同時(shí)，在確保安全的前提下，使通風(fēng)柜能以最小的排風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)風(fēng)量操作，節(jié)省能源。

2送風(fēng)、排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)化驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)如圖2所示。

2.1風(fēng)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)在化驗(yàn)室建筑面積越來(lái)越大，房間越來(lái)越多，合理的送排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就尤為重要。在定風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)連接4臺(tái)左右的通風(fēng)柜或氣體通風(fēng)設(shè)施，這在變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)不太適用，會(huì)造成資金和能源的浪費(fèi)。變風(fēng)量系統(tǒng)根據(jù)建筑物的類型一般可以按橫向或豎向分區(qū)，橫向分區(qū)即按每層來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)或幾個(gè)送、排風(fēng)系統(tǒng)，每層的排風(fēng)機(jī)和新風(fēng)機(jī)集中布置，排風(fēng)機(jī)和新風(fēng)機(jī)均設(shè)置在各自獨(dú)立的風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)；豎向分區(qū)是把一個(gè)或幾個(gè)建筑跨度內(nèi)的各個(gè)樓層的房間劃分成一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)，通過(guò)匯總立管引至屋面，所有的排風(fēng)機(jī)在屋頂或頂層機(jī)房?jī)?nèi)統(tǒng)一布置，但是送風(fēng)系統(tǒng)仍按橫向劃分。橫向分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有豎向立管，減少了風(fēng)管穿越樓板和屋面的次數(shù)，但由于變風(fēng)量系統(tǒng)風(fēng)量大，計(jì)算出的風(fēng)管管徑也會(huì)相應(yīng)較大，橫向分區(qū)系統(tǒng)難免會(huì)出現(xiàn)排風(fēng)管和送風(fēng)管交叉現(xiàn)象，這樣就要求建筑物的層高很高，以滿足房間上部區(qū)域風(fēng)管的布置需要，一般采用變風(fēng)量通風(fēng)設(shè)計(jì)的化驗(yàn)室最低建筑層高取4.8m；另一方面，有些化驗(yàn)室屋頂在建筑設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)為坡屋頂，這樣就無(wú)法在屋頂設(shè)置風(fēng)機(jī)，只能按照橫向來(lái)分區(qū)設(shè)計(jì)。豎向分區(qū)避免了排風(fēng)管和送風(fēng)管在室內(nèi)交叉的情況，但是現(xiàn)在的化驗(yàn)室建筑面積普遍較大，在進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，通常會(huì)把每一層設(shè)計(jì)為一個(gè)防火分區(qū)或幾個(gè)防火分區(qū)，這樣在每層的排風(fēng)支管上就必須要增加防火閥，以滿足建筑防火規(guī)范的要求；此外排風(fēng)立管還會(huì)占用化驗(yàn)室內(nèi)的空間，在有些實(shí)驗(yàn)設(shè)備較多面積緊張的化驗(yàn)室內(nèi)，可能會(huì)造成擁擠的感覺(jué)。圖2所示就是豎向分區(qū)實(shí)例。在設(shè)計(jì)中，不管是橫向分區(qū)還是豎向分區(qū)，都必須按照設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)進(jìn)行劃分：（1）同一類型的房間宜劃分在同一系統(tǒng)。（2）排出氣體性質(zhì)相同的房間或通風(fēng)設(shè)備應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)系統(tǒng)。（3）對(duì)于有極度、高度危害物質(zhì)或極難聞氣體物質(zhì)必須單獨(dú)設(shè)計(jì)成一個(gè)系統(tǒng)，不應(yīng)和其他通風(fēng)系統(tǒng)合用。

2.2系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)要真正實(shí)現(xiàn)化驗(yàn)室理想的氣流組織，排風(fēng)量、送風(fēng)量以及房間的壓差控制尤為關(guān)鍵。在定風(fēng)量系統(tǒng)和有些傳統(tǒng)的變風(fēng)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，一般在通風(fēng)柜連接的管道上設(shè)置蝶閥，依靠手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)大或減少風(fēng)閥來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)風(fēng)量，這樣不僅會(huì)造成風(fēng)量的浪費(fèi)，更重要的是還會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)柜面風(fēng)速不穩(wěn)定，這對(duì)化驗(yàn)室的安全非常不利。有些傳統(tǒng)的變風(fēng)量系統(tǒng)即使是已經(jīng)采用風(fēng)速控制系統(tǒng)，也只是在通風(fēng)柜面風(fēng)速改變之后才會(huì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制緩慢且頻繁。所以，不管是采用定風(fēng)量系統(tǒng)還是變風(fēng)量系統(tǒng)，室內(nèi)的壓差都不穩(wěn)定，氣流組織難達(dá)到理想效果。因此，在變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就需要采用合理的風(fēng)量控制閥和室內(nèi)壓差控制系統(tǒng)來(lái)解決系統(tǒng)管網(wǎng)風(fēng)量變化和室內(nèi)壓差變化這一類問(wèn)題。風(fēng)量控制閥包括變風(fēng)量控制閥和定風(fēng)量控制閥，它們的特點(diǎn)是：（1）壓力無(wú)關(guān)性。在通風(fēng)柜運(yùn)行過(guò)程中對(duì)通風(fēng)柜面風(fēng)速影響最大的因素就是通風(fēng)系統(tǒng)管網(wǎng)壓力，由于其他通風(fēng)柜或通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)閉，或管網(wǎng)其他方面變化會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)柜管路壓力發(fā)生變化，而且這種變化是會(huì)經(jīng)常發(fā)生的。風(fēng)量控制閥能根據(jù)管網(wǎng)壓力變化自動(dòng)調(diào)整，這個(gè)過(guò)程是伴隨管網(wǎng)壓力變化同時(shí)發(fā)生的，實(shí)現(xiàn)了快速穩(wěn)定的風(fēng)量控制。（2）反應(yīng)速度快。系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間短，達(dá)到要求的風(fēng)量值所用時(shí)間一般在1s以內(nèi)，在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門(mén)到位后的1s以內(nèi)即可達(dá)到指令值，同時(shí)化驗(yàn)室送風(fēng)和總的排風(fēng)控制系統(tǒng)也快速響應(yīng)以維持正確的房間壓力。（3）風(fēng)量控制精度高。風(fēng)量控制精度在±5%以內(nèi)，在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門(mén)變化時(shí)，通風(fēng)柜的面風(fēng)速可保持在（0.5±0.1）m/s。（4）風(fēng)量可調(diào)節(jié)比高。最大風(fēng)量和最小風(fēng)量比例為20∶1，高的調(diào)節(jié)比使系統(tǒng)可利用的參差系數(shù)大，適用于通風(fēng)柜數(shù)量多的大通風(fēng)系統(tǒng)。當(dāng)化驗(yàn)室房間較多，通風(fēng)柜數(shù)量也相應(yīng)較多時(shí)，風(fēng)量控制閥的調(diào)節(jié)比高，就可以降低通風(fēng)柜最低運(yùn)行風(fēng)量，有效降低通風(fēng)柜的運(yùn)行能耗。大的排風(fēng)系統(tǒng)還可減少風(fēng)機(jī)的數(shù)量，減少風(fēng)管的數(shù)量，減少風(fēng)管占用建筑物內(nèi)的空間。控制系統(tǒng)其他的部件包括風(fēng)速傳感器、管道壓力傳感器、房間壓差變送器、中央控制器等，加上風(fēng)量控制閥，它們一同構(gòu)成了整個(gè)變風(fēng)量系統(tǒng)的控制神經(jīng)。具體控制系統(tǒng)的安裝方式為：每臺(tái)通風(fēng)柜排風(fēng)支管上安裝1臺(tái)變風(fēng)量控制閥，它會(huì)依據(jù)通風(fēng)柜上的監(jiān)視器反饋數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)啟的大小和運(yùn)行狀態(tài)，以此來(lái)控制通風(fēng)柜的排風(fēng)量；風(fēng)速傳感器會(huì)一直檢測(cè)通風(fēng)柜的面風(fēng)速，以使其保持在0.5m/s左右。在化驗(yàn)室其他通風(fēng)設(shè)備（萬(wàn)向排風(fēng)罩、原子吸氣罩、氣瓶柜、試劑柜等）的排風(fēng)匯總管上安裝1臺(tái)定風(fēng)量風(fēng)閥，保證這些通風(fēng)設(shè)備在系統(tǒng)運(yùn)行中保持排風(fēng)量始終不變。在新風(fēng)送風(fēng)支管上安裝1臺(tái)變風(fēng)量風(fēng)閥，并且與排風(fēng)管上的變風(fēng)量風(fēng)閥聯(lián)鎖，根據(jù)室內(nèi)的排風(fēng)量控制化驗(yàn)室的送風(fēng)量，以保持室內(nèi)壓力恒定。化驗(yàn)室內(nèi)安裝房間壓差變送器，與系統(tǒng)聯(lián)鎖，檢查室內(nèi)壓力，同樣用于保證室內(nèi)的壓力恒定。最后所有的控制信號(hào)均傳送給中央控制器，當(dāng)發(fā)現(xiàn)風(fēng)量變化時(shí)，中央控制器會(huì)給機(jī)房?jī)?nèi)的排風(fēng)機(jī)或新風(fēng)機(jī)發(fā)出信號(hào)，調(diào)整其排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量或新風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量。

3其他方面

由于化驗(yàn)室的特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)于會(huì)排出含有濃度較高的爆炸危險(xiǎn)性物質(zhì)的通風(fēng)柜，應(yīng)采用防爆風(fēng)機(jī)?；?yàn)室中一般需要設(shè)置防爆風(fēng)機(jī)的房間有：樣品分析室、液化氣分析室、試劑儲(chǔ)存室、焦炭硫磺分析室、樣品留樣間、辛烷值機(jī)室、藥品庫(kù)等。（2）當(dāng)排出的氣體含有極度、高度危害物質(zhì)或者極難聞氣體物質(zhì)且濃度超過(guò)規(guī)定允許排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)采取凈化處理措施，排放口高度應(yīng)符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定。化驗(yàn)室排放的廢氣主要有無(wú)機(jī)酸廢氣和有機(jī)廢氣，由于化驗(yàn)室場(chǎng)地有限，不方便采用大型凈化裝置，而且化驗(yàn)室的廢氣量相對(duì)較小，通常都是稀釋后直接排放，若必須使用凈化裝置時(shí)，也只使用小型的廢氣凈化裝置。處理無(wú)機(jī)酸廢氣時(shí)可采用酸氣吸附劑，處理有機(jī)廢氣時(shí)可采用活性炭吸附劑。（3）化驗(yàn)室一般都必須采用防腐蝕的通風(fēng)設(shè)備，風(fēng)管應(yīng)采用無(wú)機(jī)玻璃鋼管或其他塑料等防腐蝕管；風(fēng)量控制閥、萬(wàn)向排風(fēng)罩等也必須有相應(yīng)的防腐蝕措施。（4）現(xiàn)在的變風(fēng)量系統(tǒng)均設(shè)計(jì)為全新風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)機(jī)和新風(fēng)機(jī)均采用變頻控制，在滿足化驗(yàn)室內(nèi)通風(fēng)量的前提下，盡可能地減少系統(tǒng)送風(fēng)量，從而節(jié)約化驗(yàn)室空調(diào)能耗。另一方面，在一些南方潮濕地區(qū)還需要控制好新風(fēng)機(jī)的機(jī)械露點(diǎn)，防止出現(xiàn)化驗(yàn)室內(nèi)濕度過(guò)大的現(xiàn)象。

作者：楊輝史永果單位：洛陽(yáng)瑞澤石化工程有限公司中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司