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北京中科斯麥實驗室設(shè)備有限公司
北京市房山區(qū)良鄉(xiāng)拱辰大街98號財富廣場1062室
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實驗室通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化實例
隨著生產(chǎn)安全意識的不斷提高，以及對空氣質(zhì)量環(huán)境的高度關(guān)注，作為一個現(xiàn)代化的實驗室，除了關(guān)注部分有潔凈度、恒溫恒濕等特殊要求的實驗室外，一些試劑使用種類較多、使用量較大的實驗室更應(yīng)該得到重視。這部分實驗室作為高污染區(qū)域，產(chǎn)生的廢氣容易造成室內(nèi)空氣污染，對檢驗人員的安全與健康造成不可估量的影響。而實驗室通風(fēng)系統(tǒng)則是實驗室廢氣收集和凈化的主體，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)運行效果，提高實驗室安全性是未來實驗室發(fā)展的重要方向之一。
1.1
實驗室廢氣的主要來源于試驗過程中使用的各種化學(xué)試劑的揮發(fā)，產(chǎn)生的廢氣主要有乙醚、醛類、酮類、四氯化乙烯、酸霧氣體等各種有機或無機廢氣，大部分都會對人體產(chǎn)生不同程度影響。
本項目主要是針對新建實驗室的通風(fēng)系統(tǒng)進行研究，通過前期的設(shè)計優(yōu)化以及后期調(diào)整、調(diào)試和試驗，結(jié)合智能化的控制，改善實驗室通風(fēng)系統(tǒng)的整體性能，提高實驗室內(nèi)部空氣質(zhì)量，創(chuàng)造一個更舒適、更安全的試驗環(huán)境，并通過實驗室空氣質(zhì)量、通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)等進行對比，檢驗通風(fēng)及控制系統(tǒng)的實際效果，總結(jié)相關(guān)實踐經(jīng)驗，為以后實驗室建設(shè)提供重要的經(jīng)驗參考。
項目選取了干洗檢驗以及生態(tài)前處理的舊有和新建實驗室作為主要的研究對象，通過以下手段，包括：針對性配置末端排風(fēng)設(shè)備、新風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)合理配置、實驗室微負(fù)壓控制、排風(fēng)系統(tǒng)管道壓力控制等，實現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化，達到改善實驗室空氣環(huán)境質(zhì)量的目的。
從新建和舊有實驗室通風(fēng)系統(tǒng)運行參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)的對比來看（具體參數(shù)見表1），新建實驗室通風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量和房間換氣系數(shù)并沒有增加很多，但是房間的廢氣濃度卻有了明顯的改善，基本達到國家室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定VOC的推薦濃度限值（0.6mg/m3）要求。而其主要的使用感受差異如下：舊有實驗室產(chǎn)生的廢氣沒有得到很好的收集，即使在室外過道上也能聞到室內(nèi)散發(fā)出的刺激性氣味，在實驗室內(nèi)必須佩戴安全防護器具才能長時間停留，否則會引起不適。而新建的實驗室明顯減輕了以上情況，并且有效地解決了內(nèi)廢氣溢出到室外的問題，在為檢驗人員提供更安全工作環(huán)境的同時，避免廢氣影響到室外的其他人員。
二、相關(guān)的實踐經(jīng)驗總結(jié)
每一種類型的檢驗工作所采用的試劑、儀器、工藝流程都存在一定的差異，相對應(yīng)其產(chǎn)生廢氣的成分以及廢氣的擴散形式與速率均不相同，針對不同的需求配置相應(yīng)的排風(fēng)設(shè)備，才能使效果更優(yōu)化。如生態(tài)前處理室的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在使用過程會揮發(fā)出大量乙醚，并且經(jīng)過加熱后，擴散速度加快。使用傳統(tǒng)的通風(fēng)柜，由于空間相對狹小，放置這類體積較大的設(shè)備不方便操作。而采用普通排氣罩其廢氣收集效率又難以得到保證。為了更好地改善以上問題，新建的生態(tài)前處理室采用一種較為新型的集氣柜，即在普通實驗臺上增加類似通風(fēng)柜上部結(jié)構(gòu)的密閉罩，將實驗臺表面以上的空間圍閉，并設(shè)置柜門方便操作。集氣柜結(jié)合通風(fēng)柜的密閉性和普通實驗臺的空間利用率，既能提高廢氣收集效率，又能確保操作空間滿足檢驗需求。
傳統(tǒng)的實驗室通風(fēng)系統(tǒng)一般只設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng)，但在實踐當(dāng)中單純通過強力的排風(fēng)帶走室內(nèi)廢氣的效果并不理想。主要的原因是廢氣排走必然帶動空氣的流動，而空氣流動是否順暢則直接影響著廢氣收集的效率。排風(fēng)系統(tǒng)在帶走室內(nèi)空氣的同時，室外的空氣則經(jīng)過門窗等地方進入到房間，但由于補進的氣流無法均勻，導(dǎo)致效率降低。
而當(dāng)增加新風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)則可以根據(jù)現(xiàn)有的排風(fēng)系統(tǒng)布置進行針對性的布置，帶動整個房間的空氣流動，提高均勻性，從而提升廢氣收集效率。同時，新鮮空氣的補充可以進一步降低房間廢氣濃度，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障檢驗人員安全。從上文附表數(shù)據(jù)可以看出，實驗室在增加或完善補風(fēng)系統(tǒng)后，對實驗室廢氣濃度的降低起到一定的作用。
上面提到增加新風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)可以提高房間的空氣質(zhì)量，但是如果控制不好，同樣會衍生出其他問題。傳統(tǒng)的實驗室雖然也有部分配置有新風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)，但基本上是排風(fēng)系統(tǒng)配置了多少排風(fēng)量，補風(fēng)系統(tǒng)則相應(yīng)地配置了略低的補風(fēng)量，從而保持實驗室微負(fù)壓狀態(tài)。但是這種方式一旦排風(fēng)系統(tǒng)因為設(shè)備老化、配套廢氣處理裝置堵塞導(dǎo)致阻力增大等問題造成排風(fēng)量降低，則有可能出現(xiàn)排風(fēng)量低于補風(fēng)量的情況，過多的新風(fēng)會把廢氣帶出到室外，威脅到室外人員的安全。
故此新建的實驗室采用負(fù)壓控制方式進行排風(fēng)及補風(fēng)系統(tǒng)的配合，利用傳感器實時監(jiān)測實驗室內(nèi)與外界的壓差值，調(diào)節(jié)新風(fēng)補風(fēng)量，使之保持略低于排風(fēng)量，從而保持房間微負(fù)壓，確保廢氣不會外溢到室外影響其他人員的安全。由于該控制模式為實時調(diào)節(jié)，可以較為穩(wěn)定地實現(xiàn)微負(fù)壓控制，能進一步提高實驗室的安全性。
正如上文所提到的，排風(fēng)系統(tǒng)會隨著使用時間的推移，引起設(shè)備老化、配套廢氣處理裝置堵塞等問題，導(dǎo)致排風(fēng)量不足。為了解決這一問題，排風(fēng)系統(tǒng)中引入管道壓力控制，即當(dāng)實驗室內(nèi)的排風(fēng)量調(diào)節(jié)至理想狀態(tài)后，監(jiān)測排風(fēng)主管道內(nèi)的壓力值，并將其設(shè)定為固定的調(diào)節(jié)目標(biāo)值，即排風(fēng)設(shè)備根據(jù)設(shè)定的管道壓力目標(biāo)值調(diào)節(jié)運行頻率，從而保持管道內(nèi)的壓力在恒溫范圍內(nèi)，使實驗室內(nèi)的排風(fēng)量處于更優(yōu)狀態(tài)。如當(dāng)廢氣處理裝置堵塞，管道阻力增大，處理裝置前的管道壓力降低，隨即升高排風(fēng)設(shè)備的運行頻率，使管道壓力保持穩(wěn)定。此項措施有利于提高排風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，使實驗室內(nèi)的廢氣能隨時得到有效的收集。
實驗室通風(fēng)系統(tǒng)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，包含了排風(fēng)、新風(fēng)、控制、處理等多種構(gòu)成要素，不同的配置、組合、協(xié)調(diào)配合都影響其實際效果。但目前很多的實驗室對其通風(fēng)系統(tǒng)的要求只停留在有或沒有的概念上，并沒有真正了解其中的重要性。且不論忽略通風(fēng)系統(tǒng)所帶來的空氣污染問題會不會對試驗結(jié)果造成影響，但一定會對工作人員的安全和健康造成威脅。以人為本是社會發(fā)展的一個重要方向，未來的實驗室必然向更加安全及人性化的方向發(fā)展，而通風(fēng)系統(tǒng)作為實驗室重要的組成部分，也應(yīng)該得到更多的重視。