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1、 通風(fēng)柜的功能和應用場(chǎng)合

通風(fēng)柜最主要的功能是將實(shí)驗操作時(shí)產(chǎn)生的各種有害氣體、水蒸汽、氣味、余熱等，控制在通風(fēng)柜內并排至室外，達到為了保護使用者的安全，防止實(shí)驗中的污染物質(zhì)向實(shí)驗室擴散的目的。
通風(fēng)柜在各種生化和理化實(shí)驗室中有著(zhù)非常廣泛的應用，在保護實(shí)驗樣品的純度、保證實(shí)驗結果的準確、維護實(shí)驗室環(huán)境的清潔、改善勞動(dòng)衛生條件和提高工作效率等方面，發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。
通風(fēng)柜可用于理化實(shí)驗室和生物實(shí)驗室，也可以用于潔凈實(shí)驗室，但不適用于生物安全三級和四級實(shí)驗室。

2、國內外關(guān)于通風(fēng)柜的標準
    國外關(guān)于通風(fēng)柜的標準主要有：德國標準DIN12927(1990年)，法國標準NFX15-211(1996年)，英國標準BS7989：2001(2001年)，澳大利亞標準AS／NZS2243．9：2003(2003年)，美國標準ANSI／AIHAZ9．5：2003(2003)和SEFA一9。我國關(guān)于通風(fēng)柜的標準都是行業(yè)標準，包括：《排風(fēng)柜》JB／T6412．1999，《實(shí)驗室變風(fēng)量排風(fēng)柜》JG／T222．2007，《無(wú)風(fēng)管自?xún)粜团棚L(fēng)柜》(報審稿)JB／Txxxx.2011。

3、通風(fēng)柜的性能
    通常以3個(gè)參數衡量通風(fēng)柜的性能：捕捉效率、抑制效率和排除有害氣體的效率。良好的捕捉效率可以通過(guò)2個(gè)途徑來(lái)獲得，首先是保持通風(fēng)柜開(kāi)口合理的面風(fēng)速，其次是合理布置通風(fēng)柜。合理的通風(fēng)柜柜體設計以及保持通風(fēng)柜開(kāi)口合理的面風(fēng)速是獲得較高抑制效率的關(guān)鍵。排除有害氣體的效率則是通過(guò)室外排放口的高度和適當風(fēng)速來(lái)達到。
3．1設計原則
    通風(fēng)柜在工作場(chǎng)所的配置數量依實(shí)驗研究類(lèi)型而定，差別較大。一般在研究所和大學(xué)的配置是，化學(xué)研究實(shí)驗室按每位研究者l臺通風(fēng)柜，生物學(xué)研究實(shí)驗室6～10位研究者共用1臺通風(fēng)柜，物理學(xué)實(shí)驗室可能整個(gè)部門(mén)設1臺通風(fēng)柜。應根據實(shí)驗性質(zhì)和實(shí)驗室工藝要求，選擇通風(fēng)柜類(lèi)型，確定通風(fēng)柜數量。綜合考慮各項因素，確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統和補風(fēng)系統形式，確定通風(fēng)機房和通風(fēng)豎井的位置。應以安全、實(shí)用、有效、經(jīng)濟為原則，使有害氣體在盡快就近排走，不至污染環(huán)境和操作者，并使實(shí)驗中的氣態(tài)污染物全部控制在通風(fēng)柜以?xún)?。應與工藝和建筑專(zhuān)業(yè)結合，合理確定通風(fēng)柜在實(shí)驗室的位置。通風(fēng)柜應設置在受氣流干擾少的地方，盡量遠離門(mén)口、送風(fēng)口和人員頻繁往來(lái)的通道，避免無(wú)組織氣流對通風(fēng)柜排風(fēng)流場(chǎng)形成干擾；同時(shí)，也應遠離精密儀器，避免通風(fēng)柜排風(fēng)影響儀器操作。根據BS7258標準，通風(fēng)柜平行于穿堂風(fēng)時(shí)，其前端距門(mén)邊應保持1m的距離；通風(fēng)柜垂直于穿堂風(fēng)時(shí)，其近端距門(mén)邊應保持lm的距離，相向布置的通風(fēng)柜之間應保持3m的凈距。應根據建設項目環(huán)境影響評價(jià)報告書(shū)及其審批意見(jiàn)，以及污染氣體成分，確定需要采取的廢氣處理措施，選擇處理設備，并滿(mǎn)足排放口的設置要求。例如，法國標準XPX15-203要求排放口至少高出房頂3m；或者至少是建筑高度的125％。我國《全國民用建筑工程設計技術(shù)措施：暖通空調·動(dòng)力》規定：查措施。合理布置風(fēng)管，盡量縮短管道長(cháng)度，減少風(fēng)管阻力，降低風(fēng)機功率和噪聲。由于實(shí)驗時(shí)常常有水蒸汽或試劑蒸發(fā)到排風(fēng)中，在嚴寒和寒冷地區冬季的排風(fēng)管中會(huì )出現冷凝現象，因此，水平排風(fēng)管宜設坡度29／00～3‰，并盡量避免風(fēng)管上、下翻彎，以免冷凝液積聚；必要時(shí)應在排風(fēng)管和排風(fēng)機最低點(diǎn)分別設置帶手動(dòng)密閉閥的泄水管。
合理選擇和布置排風(fēng)機。排風(fēng)機選擇和布置應考慮以下因素：
(1)首先排風(fēng)機材質(zhì)應耐腐蝕，一般應選擇離心風(fēng)機，使電動(dòng)機置于排風(fēng)氣體以外。
(2)考慮施工和今后實(shí)驗室變化的可能性，風(fēng)機風(fēng)量和壓頭均要考慮一定的余量。
(3)為減少噪聲和振動(dòng)，風(fēng)機的轉速不應高于1450r／min。合理確定風(fēng)機安裝位置，風(fēng)機位置應考慮以下因素：
①由于風(fēng)機的噪聲和振動(dòng)，其安裝地點(diǎn)應盡量遠離對噪聲和振動(dòng)有限制的房間，并相對集中布置；便于安裝和維護。
②風(fēng)機盡量布置在機房?jì)?，尤其是在嚴寒和寒冷地區，既便于隔聲減振，又可防凍。
③排風(fēng)機盡量布置在靠近排放口處，如頂層或屋頂，使室內的排風(fēng)管道保持負壓，避免漏風(fēng)對風(fēng)管穿越的其它房間產(chǎn)生不利影響。
④確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統和補風(fēng)系統的控制方式?？照{房間應考慮房間壓力控制，并與整個(gè)實(shí)驗樓的樓宇控制系統相結合。
3．2系統設計
3.2.1面風(fēng)速的確定
目前，我國沒(méi)有國家標準和規范對于通風(fēng)柜面風(fēng)速做出明確規定，工程設計通常按照設計手冊的推薦值，或者甲方和工藝要求確定，見(jiàn)表1。

3．2．2排風(fēng)系統形式
通風(fēng)柜排風(fēng)系統常見(jiàn)形式主要有以下幾種，見(jiàn)表2。
3．2．3補風(fēng)系統形式通風(fēng)柜補風(fēng)系統常見(jiàn)形式見(jiàn)表3。
3．2．4控制系統形式通風(fēng)柜控制系統常見(jiàn)形式見(jiàn)表4。
3.2．5廢氣處理
通常理化實(shí)驗會(huì )采用多種試劑，通風(fēng)柜的排風(fēng)中氣體成分復雜且多變，有害物濃度不高，一般能夠直接排放。只有在一些特殊情況下需要進(jìn)行排風(fēng)處理。
(1)實(shí)驗中大量使用高濃強酸、強堿時(shí)，可以采用廢氣凈化塔，以酸堿中和的原理處理排風(fēng)。
(2)實(shí)驗中使用放射性核元素時(shí)，排風(fēng)應經(jīng)過(guò)高效空氣過(guò)濾器處理后排放。
(3)實(shí)驗中使用氨或實(shí)驗產(chǎn)物含有氨、惡臭或痕量致癌物時(shí)，排風(fēng)應經(jīng)過(guò)活性炭過(guò)濾后排放。用于吸附氣態(tài)物質(zhì)時(shí)應選擇粒狀活性炭，其四氯化碳的活性應高于60％。
(4)通風(fēng)柜內做標記實(shí)驗時(shí)，排風(fēng)口應設除碘過(guò)濾裝置。
(5)通風(fēng)柜做含汞實(shí)驗時(shí)，排風(fēng)口應設高錳酸鉀和次氯酸鈉溶液吸收裝置或載硫活性炭吸附后排放。

4通風(fēng)柜應用實(shí)例分析

4．1一對一系統
某大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院總建筑面積27000mz，設有102臺通風(fēng)柜，所有通風(fēng)柜的排風(fēng)機均置于屋頂5個(gè)風(fēng)機房?jì)?，?shí)驗室設有新風(fēng)和全面排風(fēng)系統，通風(fēng)柜排風(fēng)時(shí)采取自然補風(fēng)。
某大學(xué)理科樓，總建筑面積380O0m2。通風(fēng)柜共47臺，主要集中在11—14層的化學(xué)、生物和環(huán)境實(shí)驗室，通風(fēng)柜排風(fēng)機均置于15層屋頂。
這種一臺排風(fēng)機對應一臺通風(fēng)柜的系統，使用靈活，互不干擾，得到實(shí)驗人員的好評。這兩所大學(xué)，通風(fēng)柜在一天中的使用時(shí)間不長(cháng)，因而實(shí)驗室的環(huán)境參數基本不受影響。如果通風(fēng)柜長(cháng)時(shí)間集中使用時(shí)，實(shí)驗室的舒適度可能會(huì )受到影響。

4．2共用系統
某大學(xué)化學(xué)學(xué)院的新樓總建筑面積19700m2。采用的是2~4臺通風(fēng)柜共設l臺排風(fēng)機的一對多系統。每間實(shí)驗室的標準配置是設3個(gè)通風(fēng)柜(1．8m的2個(gè)，1．5m或1．2rn的1個(gè))，和2個(gè)房間排風(fēng)口(設于吊頂上)，每個(gè)實(shí)驗室配置1臺排風(fēng)機和1個(gè)變頻控制器。每個(gè)通風(fēng)柜都裝有位移傳感器，隨著(zhù)玻璃柜門(mén)開(kāi)啟(升降)幅度的變化自動(dòng)調整系統的排風(fēng)量，以維持通風(fēng)柜正面的面風(fēng)速基本不變(風(fēng)速為0．5m／s~0．1m／s)。當所有通風(fēng)柜的玻璃柜門(mén)都關(guān)閉(降到底)時(shí)，吊頂上排風(fēng)口的電動(dòng)風(fēng)閥隨即自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)吊頂上的2個(gè)排風(fēng)口進(jìn)行全面排風(fēng)。當任一通風(fēng)柜的柜門(mén)開(kāi)啟時(shí)，吊頂排風(fēng)口隨即關(guān)閉。
每層設有新風(fēng)系統，新風(fēng)一部分送至走廊，一部分通過(guò)吊頂上送風(fēng)口送入實(shí)驗室。新風(fēng)系統夏季送冷風(fēng)，過(guò)渡季可送自然風(fēng)，冬季不送風(fēng)。
通風(fēng)柜與房間共用排風(fēng)系統的特點(diǎn)是：
(1)通過(guò)位移傳感器直接控制變頻器，風(fēng)管內不裝傳感器，避免了傳感器被腐蝕和污染，在較低成本下實(shí)現變風(fēng)量控制。
(2)通過(guò)玻璃門(mén)的升降直接調整排風(fēng)量，控制簡(jiǎn)單。
(3)節能效果好，小風(fēng)量排風(fēng)時(shí)既可省電，又可減少冷、熱量損失。
(4)低速排風(fēng)時(shí)，室內外噪聲降低。
(5)通風(fēng)柜柜門(mén)半開(kāi)至全開(kāi)時(shí)面風(fēng)速約為0．5m／s，柜門(mén)開(kāi)啟高度小于300mill時(shí)面風(fēng)速約為1m／s，風(fēng)速增大。面風(fēng)速不穩定。
4.3變風(fēng)量系統
變風(fēng)量系統在外企研發(fā)實(shí)驗室大量應用，僅以國內某生命科學(xué)研究所實(shí)驗及辦公樓和某出入境檢疫檢驗局大樓采用的是變風(fēng)量通風(fēng)柜控制系統。
某生命科學(xué)研究所實(shí)驗及辦公樓總建筑面積18000mE。設有變風(fēng)量通風(fēng)柜的通風(fēng)系統8個(gè)，每個(gè)系統并聯(lián)6臺通風(fēng)柜，送、排風(fēng)機均變頻控制，送、排風(fēng)之間設有空氣熱交換器，回收排風(fēng)能量。
某出入境檢疫檢驗局大樓14—19層為實(shí)驗室。全樓設有36臺通風(fēng)柜，排風(fēng)系統根據走廊、房間和通風(fēng)柜的壓力梯度，采用變風(fēng)量閥和變頻器，控制通風(fēng)柜的排風(fēng)和補風(fēng)。同時(shí)，通風(fēng)柜排風(fēng)經(jīng)酸霧吸收塔凈化處理后排放。
變風(fēng)量通風(fēng)柜系統的面風(fēng)速控制和實(shí)驗室環(huán)境舒適度較好，但如果按照每臺通風(fēng)柜面風(fēng)速進(jìn)行變頻控制，則出現風(fēng)閥頻繁動(dòng)作、調節滯后、風(fēng)機振動(dòng)和噪聲大等現象，實(shí)際應用時(shí)變頻器往往難以做到無(wú)級調節。
4．4無(wú)管過(guò)濾系統
當實(shí)驗規模不大、實(shí)驗強度和頻度不高時(shí)，無(wú)管過(guò)濾型通風(fēng)柜以安裝簡(jiǎn)便、使用靈活、安全節能的特性成為首選。由于無(wú)管過(guò)濾型通風(fēng)柜配裝了分子過(guò)濾器、排風(fēng)機和風(fēng)速儀，還可以選配亞高效過(guò)濾器或高效過(guò)濾器[5]，只要排風(fēng)中的污染物能夠被過(guò)濾器吸收，出風(fēng)口污染物的濃度低于GBZ2．1—2007、GBZ2．2—2007中的規定值(PC-TWA、PC-STEL、PC．MAC中的最嚴格值)，過(guò)濾后的空氣不需排出室外而在實(shí)驗室內再循環(huán)，運行可以取得顯著(zhù)的節能效果。同濟大學(xué)李強民等人曾經(jīng)以上海為例，計算一臺排風(fēng)量為2300m3／h的無(wú)管過(guò)濾型通風(fēng)柜節約的能耗及費用，共節省全年新風(fēng)耗冷量79207kWh，全年新風(fēng)耗熱量34106kWh，能耗費用55170元。
這種無(wú)管過(guò)濾系統的凈氣型通風(fēng)柜已在中國科學(xué)院上海藥物研究所、北京獸藥監察所，北京四環(huán)制藥廠(chǎng)等多家單位使用。

5總結
通風(fēng)柜排風(fēng)系統的選擇受到諸多因素響，應用時(shí)需要根據具體情況分析后確定。只要系統合理，哪種系統都能夠取得令人滿(mǎn)意的使用效果。