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实验室通风系统优化研究

 

随着生产安全意识的不断提高,以及对空气质量环境的高度关注,作为一个现代化的实验室,除了关注部分有洁净度、恒温恒湿等特殊要求的实验室外,一些试剂使用种类较多、使用量较大的实验室更应该得到重视。这部分实验室作为高污染区域,产生的废气容易造成室内空气污染,对检验人员的安全与健康造成不可估量的影响。而实验室通风系统则是实验室废气收集和净化的主体,优化通风系统运行效果,提高实验室安全性是未来实验室发展的重要方向之一。 
  1 通风系统优化 
  1.1 优化方向 
  实验室废气的主要来源于试验过程中使用的各种化学试剂的挥发,产生的废气主要有乙醚、醛类、酮类、四氯化乙烯、酸雾气体等各种有机或无机废气,大部分都会对人体产生不同程度影响。 
  本项目主要是针对新建的实验室的通风系统进行研究,通过前期的设计优化以及后期调整、调试和试验,结合智能化的控制,改善通风系统的整体性能,提高实验室内部空气质量,创造一个更舒适、更安全的试验环境,并通过实验室空气质量、通风系统参数等进行对比,检验通风及控制系统的实际效果,总结相关实践经验,为以后实验室建设提供重要的经验参考。 
  1.2 实现的效果 
  项目选取了干洗检验以及生态前处理的旧有和新建实验室作为主要的研究对象,通过以下手段,包括:针对性配置末端排风设备、新风补风系统合理配置、实验室微负压控制、排风系统管道压力控制等,实现通风系统的优化,达到改善实验室空气环境质量的目的。 
  从新建和旧有实验室通风系统运行参数以及环境参数的对比来看(具体参数见表1),新建实验室通风系统的排风量和房间换气系数并没有增加很多,但是房间的废气浓度却有了明显的改善,基本达到国家室内空气质量标准所规定VOC的推荐浓度限值(0.6mg/m?)要求。而其主要的使用感受差异如下:旧有实验室产生的废气没有得到很好的收集,即使在室外过道上也能闻到室内散发出的刺激性气味,在实验室内必须佩戴安全防护器具才能长时间停留,否则会引起不适。而新建的实验室明显减轻了以上情况,并且有效地解决了内废气溢出到室外的问题,在为检验人员提供更安全工作环境的同时,避免废气影响到室外的其他人员。 
  2 相关的实践经验总结 
  2.1 针对性配置末端排风设备 
  每一种类型的检验工作所采用的试剂、仪器、工艺流程都存在一定的差异,相对应其产生废气的成分以及废气的扩散形式与速率均不相同,针对不同的需求配置相应的排风设备,才能使效果最大化。如生态前处理室的旋转蒸发仪在使用过程会挥发出大量乙醚,并且经过加热后,扩散速度加快。使用传统的通风柜,由于空间相对狭小,放置这类体积较大的设备不方便操作。而采用普通排气罩其废气收集效率又难以得到保证。为了更好地改善以上问题,新建的生态前处理室采用一种较为新型的集气柜,即在普通实验台上增加类似通风柜上部结构的密闭罩,将实验台表面以上的空间围闭,并设置柜门方便操作。集气柜结合通风柜的密闭性和普通实验台的空间利用率,既能提高废气收集效率,又能确保操作空间满足检验需求。 
  2.2 新风补风系统的作用 
  传统的实验室通风系统一般只设有排风系统,但在实践当中单纯通过强力的排风带走室内废气的效果并不理想。主要的原因是废气排走必然带动空气的流动,而空气流动是否顺畅则直接影响着废气收集的效率。排风系统在带走室内空气的同时,室外的空气则经过门窗等地方进入到房间,但由于补进的气流无法均匀,导致效率降低。 
  而当增加新风补风系统则可以根据现有的排风系统布置进行针对性的布置,带动整个房间的空气流动,提高均匀性,从而提升废气收集效率。同时,新鲜空气的补充可以进一步降低房间废气浓度,提高室内空气质量,保障检验人员安全。从上文附表数据可以看出,实验室在增加或完善补风系统后,对实验室废气浓度的降低起到一定的作用。 
  2.3 实验室微负压控制的作用 
  上面提到增加新风补风系统可以提高房间的空气质量,但是如果控制不好,同样会衍生出其他问题。传统的实验室虽然也有部分配置有新风补风系统,但基本上是排风系统配置了多少排风量,补风系统则相应地配置了略低的补风量,从而保持实验室微负压状态。但是这种方式一旦排风系统因为设备老化、配套废气处理装置堵塞导致阻力增大等问题造成排风量降低,则有可能出现排风量低于补风量的情况,过多的新风会把废气带出到室外,威胁到室外人员的安全。 
  故此新建的实验室采用负压控制方式进行排风及补风系统的配合,利用传感器实时监测实验室内与外界的压差值,调节新风补风量,使之保持略低于排风量,从而保持房间微负压,确保废气不会外溢到室外影响其他人员的安全。由于该控制模式为实时调节,可以较为稳定地实现微负压控制,能进一步提高实验室的安全性。 
  2.4 排风系统管道压力控制的作用 
  正如上文所提到的,排风系统会随着使用时间的推移,引起设备老化、配套废气处理装置堵塞等问题,导致排风量不足。为了解决这一问题,排风系统中引入管道压力控制,即当实验室内的排风量调节至理想状态后,监测排风主管道内的压力值,并将其设定为固定的调节目标值,即排风设备根据设定的管道压力目标值调节运行频率,从而保持管道内的压力在恒温范围内,使实验室内的排风量处于最优状态。如当废气处理装置堵塞,管道阻力增大,处理装置前的管道压力降低,随即升高排风设备的运行频率,使管道压力保持稳定。此项措施有利于提高排风系统稳定性,使实验室内的废气能随时得到有效的收集。 
  3 小结 
  实验室通风系统是一项复杂的系统工程,包含了排风、新风、控制、处理等多种构成要素,不同的配置、组合、协调配合都影响其实际效果。但目前很多的实验室对其通风系统的要求只停留在有或没有的概念上,并没有真正了解其中的重要性。且不论忽略通风系统所带来的空气污染问题会不会对试验结果造成影响,但一定会对工作人员的安全和健康造成威胁。以人为本是社会发展的一个重要方向,未来的实验室必然向更加安全及人性化的方向发展,而通风系统作为实验室重要的组成部分,也应该得到更多的重视。

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