实验室通风房的设计
山东鑫广实验设备科技有限公司实验室通风房的设计
实验室通风房(通常称为“通风橱”或“实验室”,但您指的更可能是包含通风橱等设备的“通风实验室”)的设计是一个复杂且至关重要的工程。它直接关系到实验人员的安全、实验的准确性以及设备的寿命。
下面我将从核心原则、关键组成部分、设计流程和注意事项四个方面,为您全面解析实验室通风房的设计。
一、核心设计原则
1. 安全
保护人员: 首要目标是防止实验人员吸入有毒、有害、易燃易爆或具有异味的化学气体。
保护环境: 将实验产生的污染物经过有效处理后安全排放到大气中,符合环保法规。
设备防护: 避免腐蚀性气体对实验室仪器和设备造成损害。
2. 功能性与效率
满足实验需求: 通风系统必须能处理实验过程中可能产生的大污染物负荷。
气流控制: 保证足够的排风量和风速(通常为0.3-0.5 m/s),确保污染物被有效捕获,不发生逸散。
能效与可持续性: 在保证安全的前提下,采用变风量(VAV)系统、补风型通风橱等技术,降低能耗。
3. 合规性
设计必须符合国家和地方的建筑规范、消防法规、环保要求以及行业标准(如美国的OSHA、NFPA,中国的《科研建筑设计标准》JGJ 91等)。
二、关键组成部分
一个完整的通风实验室设计包括以下几个核心部分:
1. 通风橱与局部排风设备
通风橱: 是核心安全设备。类型包括:
标准型: 通用型,适用于大多数化学实验。
旁通型: 当视窗关闭时,仍有部分风量从上方固定开口通过,节能且安全。
补风型: 从室外引入一部分空气直接送到操作者呼吸区,减少对室内空调风的消耗,适用于对室内温湿度要求高或排风量巨大的实验室。
放射性/高氯酸专用: 使用特殊材质和设计,处理特定危险品。
万象抽气罩/原子吸收罩: 用于排放定点产生的高热或高浓度气体(如马弗炉、ICP-MS)。
试剂柜/药品储存柜: 带有排风功能,用于储存挥发性化学品。
2. 房间整体通风系统
送风系统:
来源: 通常来自大楼的空调系统或独立的空调机组。
布局: 送风口应布置在远离排风设备(如通风橱)的区域,通常在天花板或侧墙高处,引导气流从清洁区(走廊、办公区)流向污染区(实验区),再流向排风设备。
排风系统:
排风机: 需要有足够的静压来克服管道阻力,通常一用一备。
排风管道: 材质需耐腐蚀(如PP、PVC、不锈钢),设计需平滑以减少阻力,并有一定坡度以便排出冷凝液。
排风口: 位于屋顶,应高于邻近建筑物,并考虑废气处理装置(如洗涤塔、活性炭过滤器)的需要。
3. 气流组织与压差控制
气流组织: 必须保证气流模式是定向流,即从走廊(相对清洁区)流入实验室(相对污染区)。这通过控制送风量和排风量的差值来实现。
房间压差:
负压实验室: 绝大多数化学、生物实验室要求为负压(排风量 > 送风量),防止污染物外泄。
压差传感器与控制系统: 实时监测并自动调节送/排风量,以维持压差(通常-5 to -15 Pa)。
4. 控制系统
现代实验室通风系统依赖于复杂的自动化控制系统:
变风量(VAV)系统: 根据通风橱视窗的开启高度,自动调节排风量和送风量,在保证安全面风速的同时,大幅节约能源。
监视与报警: 系统应能监控通风橱面风速、房间压差、风机状态等关键参数,并在出现异常时(如面风速过低)发出声光报警。
5. 基础设施与布局
空间规划: 通风橱不应放置在门口、人员走动频繁或气流紊乱的区域。实验台、水池、气瓶柜、紧急冲淋器等需合理布局,形成合理的工作流线。
水、电、气: 预留充足的实验用气体管道、纯水和废水接口、不同电压的电源插座。
建筑材料: 墙面、地面、天花板应使用耐腐蚀、易清洁的材料(如环氧树脂地面、玻镁板墙面)。
三、设计流程
1. 需求评估:
明确实验类型(化学、生物、物理?)。
确定使用的化学品类型、数量和危险性。
统计所需的通风橱数量、类型和其他局部排风设备。
确定实验室的人员密度和设备发热量。
2. 概念设计:
确定实验室的平面布局,定位通风橱、实验台、安全设施。
确定气流组织方案和房间压力要求。
初步选择通风系统类型(定风量CAV vs. 变风量VAV)。
3. 详细设计:
暖通设计: 计算总排风量和送风量,设计风管路径,选型风机和空调机组。
自控设计: 设计控制系统原理图,确定监控点和报警逻辑。
结构与电气设计: 协调管道穿墙、开洞,预留设备电源和照明。
4. 施工与调试:
在施工过程中严格监督,确保按图施工。
系统安装完成后,进行严格的平衡调试,使用风速仪、压差计等工具测试每个通风橱的面风速、每个房间的压差,确保所有参数符合设计标准。
对实验人员进行系统操作培训。
四、重要注意事项
灵活性: 设计时应考虑未来可能的变化,为增加设备或改变布局留有余地。
噪音控制: 大风量系统会产生噪音,需选用低噪音设备并采取消音措施。
应急处理: 需有紧急排风方案,例如在火灾或电源故障时,排风机应能持续工作或由备用电源驱动。
维护便利性: 风管、风机、过滤器等设备必须易于接近,以便日常维护和检修。
专业团队: 务必聘请有丰富实验室设计经验的建筑师、暖通工程师和实验室顾问共同完成项目。
总结而言,一个成功的实验室通风房设计,是一个将安全、功能、能效和合规性深度融合的系统工程。它始于对实验需求的深刻理解,成于多专业团队的协作,终通过严格的调试和持续的维护来保障其长期可靠运行。
山东鑫广实验设备科技有限公司成立于2007年,作为实验室整体解决方案服务商,提供从实验室设计、实验室工程、实验室家具、实验室设备、实验室耗材、到实验室服务等实验室建造一站式服务,致力于研发、设计、生产实验室家具等产品及相关配套设备,并提供实验室建设解决方案的新型高科技企业。公司下设研发生产车间,在各地拓展网络和办事处,为客户提供产品和服务。
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