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通風(fēng)柜（排風(fēng)柜）的設(shè)計
【實驗室臺柜】排風(fēng)柜(又稱通風(fēng)柜)是實驗室使用zui多的通風(fēng)設(shè)施.它對保護實驗室環(huán)境,尤其對在排風(fēng)柜前操作有毒有害物質(zhì)的科研人員起到直接的保護作用.
目前常用的排風(fēng)柜有以下幾種:
(1)標準型:排風(fēng)柜【通風(fēng)柜】的面風(fēng)速是隨操作門的啟閉而變化的,但排風(fēng)量幾乎是恒定的.排風(fēng)柜的操作門是可以垂直或水平方向移動以及垂直和水平兩個方向均能移動.
(2)旁通型:排風(fēng)柜的面風(fēng)速和風(fēng)量幾乎是恒定的.在操作門的上方或下方設(shè)置進風(fēng)百葉,排風(fēng)柜的操作門只能垂直移動,通過操作門的開啟大小來修正進風(fēng)百葉的進風(fēng)量.進風(fēng)百葉的進風(fēng)面積是根據(jù)操作面風(fēng)速zui小變化的要求來確定,當操作門處于低位時(即處于關(guān)閉狀態(tài))進風(fēng)百葉的進風(fēng)速度一般是操作門全開時面風(fēng)速的3-4倍.
(3)變風(fēng)量型:排風(fēng)柜的面風(fēng)速是恒定的.排風(fēng)柜設(shè)有當操作門關(guān)閉時提供規(guī)定的zui小風(fēng)量的旁通進風(fēng)百葉,實際上該排風(fēng)柜與標準型排風(fēng)柜差別不大,但要求排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量隨排風(fēng)柜操作門不同開啟度而變化的變風(fēng)量系統(tǒng).
(4)補風(fēng)型:排風(fēng)柜柜面上部設(shè)有進風(fēng)靜壓箱,通過靜壓箱向柜內(nèi)補人部分經(jīng)空調(diào)處理或未經(jīng)處理的室外新風(fēng).這種型式的排風(fēng)柜由于能通過補風(fēng)系統(tǒng)補入一部分室外新風(fēng)從而減少了室內(nèi)的排風(fēng)量.
上述四種通風(fēng)柜是實驗室內(nèi)使用zui多的幾種型式,其中變風(fēng)量型和補風(fēng)型均從節(jié)能的角度進行了考慮.
補風(fēng)型排風(fēng)柜由于涉及到下列的要求和問題而受到了使用上的限制:必須協(xié)調(diào)控制排風(fēng),補償風(fēng)和室內(nèi)送風(fēng)的氣流,在排風(fēng)柜內(nèi)提供輔助風(fēng)量的同時,必須通過排風(fēng)柜操作門流人一定的風(fēng)量以保持一個合適的面風(fēng)速,使研究人員處于安全的操作位置.補償風(fēng)的氣流型式不能影響排風(fēng)柜的封閉效果.
冬季為了避免室外冷空氣進人柜內(nèi)直接接觸正在做實驗的研究人員,必須加熱處理補償風(fēng).夏季補償風(fēng)亦常需要冷卻處理以保持排風(fēng)柜內(nèi)的溫度要求,但對柜內(nèi)的濕度要求很難滿足.增加的風(fēng)管系統(tǒng)會占用更多的空間.據(jù)ASHARE手冊介紹,美國工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(AI-HA)標準Z9.5就不鼓勵使用補風(fēng)型排風(fēng)柜.
排風(fēng)柜的封閉效果是衡量實驗室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)成功與否的一個重要環(huán)節(jié).排風(fēng)柜的封閉效果除了受旁通百葉的位置(旁通型)和補償空氣氣流(補風(fēng)型)的影響外,還受到室內(nèi)干擾氣流的影響.為了達到排風(fēng)柜的封閉效果,在設(shè)計中必須考慮到室內(nèi)千擾氣流對通風(fēng)柜柜面風(fēng)速的影響,產(chǎn)生干擾氣流的因素有:
(1)實驗室內(nèi)送回風(fēng)口的型式與布置;
(2)做試驗人員的動作及通風(fēng)柜前人員的走動;
(3)室內(nèi)熱對流;
(4)門窗的開啟.
國外學(xué)者曾于1977,1978年做過實驗室室內(nèi)氣流與排風(fēng)柜柜面風(fēng)速兩者的相互作用對排風(fēng)柜封閉效果影響的試驗.試驗表明室內(nèi)氣流會對排風(fēng)柜面風(fēng)*果產(chǎn)生影響.設(shè)計中如果考慮不周或者室內(nèi)送風(fēng)口位置安裝不恰當都會削弱排風(fēng)柜的作用.通過試驗得出排風(fēng)柜前的擾動氣流的速度應(yīng)不大于柜面風(fēng)速的二分之一,其速度是柜面風(fēng)速的五分之一,但如果按柜面風(fēng)速是擾動氣流五倍考慮則將造成排風(fēng)柜面風(fēng)速過大的后果,因此一般按柜面風(fēng)速是擾動氣流一倍考慮.例如排風(fēng)柜柜面風(fēng)速是0.5m/s,則柜前能允許的干擾風(fēng)速zui大為0.25m/s,在可能的情況下排風(fēng)柜應(yīng)該設(shè)置在干擾氣流zui小的位置處.避開從室外進人的氣流或送風(fēng)口送風(fēng)氣流的干擾.對排風(fēng)柜的設(shè)計不僅僅是簡單地考慮每個排風(fēng)柜多少排風(fēng)量,而是應(yīng)從室內(nèi)氣流組織,柜前干擾氣流的速度等因素來確定排風(fēng)柜面風(fēng)速.排風(fēng)柜面風(fēng)速的取值除了從封閉效果來考慮,還應(yīng)從節(jié)能這個角度去看問題.例如一個標準的排風(fēng)柜,它的操作面的zui大開啟面積大約是1.16平方米,當排風(fēng)柜前的室內(nèi)干擾氣流速度為0.4m/s,為了達到排風(fēng)柜的封閉效果,柜面風(fēng)速設(shè)定為0.8m/s,那么排風(fēng)量將是3340m'/h,在上海地區(qū)夏季(室內(nèi)溫度:26`C,室內(nèi)相對濕度:55%)的條件下,其冷負荷大約是50kW,如果柜面風(fēng)速設(shè)定為0.5m/s,其冷負荷大約是26kW,冷負荷僅為0.8m/:的50%,考慮到風(fēng)機的運行能耗等,兩者之間的能耗差距將更大.國外在實驗室空調(diào)通風(fēng)工程設(shè)計中對通風(fēng)柜柜面風(fēng)速的取值在0.6m/s-0.3m/s之間.在一般情況下面風(fēng)速取值為0.5m/s,也就是說室內(nèi)干擾氣流的流速必須控制在0.25m/s以下.在設(shè)計中除應(yīng)使排風(fēng)柜處于合適的位置外.還應(yīng)正確選擇空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)送風(fēng)的方式,盡可能地限制室內(nèi)氣流的速度,以確保在zui大送風(fēng)量時,不會因氣流干擾而造成有害氣體在室內(nèi)擴散.國外實驗室調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)口除了采用散流器外還經(jīng)常采用孔板送風(fēng)方式.送風(fēng)口的位置應(yīng)避免直接對著排風(fēng)柜的操作門,生物安全柜及其它排風(fēng)設(shè)施,以免由于風(fēng)口布置不當而造成降低排風(fēng)設(shè)施排風(fēng)效果的后果.