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實驗室通風係統優化研究

 

隨著生產安全意識的不斷提高,以及對空氣質量環境的高度關注,作為一個現代化的實驗室,除了關注部分有潔淨度、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該得到重視。這部分實驗室作為高汙染區域,產生的廢氣容易造成室內空氣汙染,對檢驗人員的安全與健康造成不可估量的影響。而實驗室通風係統則是實驗室廢氣收集和淨化的主體,優化通風係統運行效果,提高實驗室安全性是未來實驗室發展的重要方向之一。 
  1 通風係統優化 
  1.1 優化方向 
  實驗室廢氣的主要來源於試驗過程中使用的各種化學試劑的揮發,產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生不同程度影響。 
  本項目主要是針對新建的實驗室的通風係統進行研究,通過前期的設計優化以及後期調整、調試和試驗,結合智能化的控製,改善通風係統的整體性能,提高實驗室內部空氣質量,創造一個更舒適、更安全的試驗環境,並通過實驗室空氣質量、通風係統參數等進行對比,檢驗通風及控製係統的實際效果,總結相關實踐經驗,為以後實驗室建設提供重要的經驗參考。 
  1.2 實現的效果 
  項目選取了幹洗檢驗以及生態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設備、新風補風係統合理配置、實驗室微負壓控製、排風係統管道壓力控製等,實現通風係統的優化,達到改善實驗室空氣環境質量的目的。 
  從新建和舊有實驗室通風係統運行參數以及環境參數的對比來看(具體參數見表1),新建實驗室通風係統的排風量和房間換氣係數並沒有增加很多,但是房間的廢氣濃度卻有了明顯的改善,基本達到國家室內空氣質量標準所規定VOC的推薦濃度限值(0.6mg/m?)要求。而其主要的使用感受差異如下:舊有實驗室產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散發出的刺激性氣味,在實驗室內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,並且有效地解決了內廢氣溢出到室外的問題,在為檢驗人員提供更安全工作環境的同時,避免廢氣影響到室外的其他人員。 
  2 相關的實踐經驗總結 
  2.1 針對性配置末端排風設備 
  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,相對應其產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的排風設備,才能使效果最大化。如生態前處理室的旋轉蒸發儀在使用過程會揮發出大量乙醚,並且經過加熱後,擴散速度加快。使用傳統的通風櫃,由於空間相對狹小,放置這類體積較大的設備不方便操作。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,新建的生態前處理室采用一種較為新型的集氣櫃,即在普通實驗台上增加類似通風櫃上部結構的密閉罩,將實驗台表麵以上的空間圍閉,並設置櫃門方便操作。集氣櫃結合通風櫃的密閉性和普通實驗台的空間利用率,既能提高廢氣收集效率,又能確保操作空間滿足檢驗需求。 
  2.2 新風補風係統的作用 
  傳統的實驗室通風係統一般隻設有排風係統,但在實踐當中單純通過強力的排風帶走室內廢氣的效果並不理想。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。排風係統在帶走室內空氣的同時,室外的空氣則經過門窗等地方進入到房間,但由於補進的氣流無法均勻,導致效率降低。 
  而當增加新風補風係統則可以根據現有的排風係統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,提高室內空氣質量,保障檢驗人員安全。從上文附表數據可以看出,實驗室在增加或完善補風係統後,對實驗室廢氣濃度的降低起到一定的作用。 
  2.3 實驗室微負壓控製的作用 
  上麵提到增加新風補風係統可以提高房間的空氣質量,但是如果控製不好,同樣會衍生出其他問題。傳統的實驗室雖然也有部分配置有新風補風係統,但基本上是排風係統配置了多少排風量,補風係統則相應地配置了略低的補風量,從而保持實驗室微負壓狀態。但是這種方式一旦排風係統因為設備老化、配套廢氣處理裝置堵塞導致阻力增大等問題造成排風量降低,則有可能出現排風量低於補風量的情況,過多的新風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壓控製方式進行排風及補風係統的配合,利用傳感器實時監測實驗室內與外界的壓差值,調節新風補風量,使之保持略低於排風量,從而保持房間微負壓,確保廢氣不會外溢到室外影響其他人員的安全。由於該控製模式為實時調節,可以較為穩定地實現微負壓控製,能進一步提高實驗室的安全性。 
  2.4 排風係統管道壓力控製的作用 
  正如上文所提到的,排風係統會隨著使用時間的推移,引起設備老化、配套廢氣處理裝置堵塞等問題,導致排風量不足。為了解決這一問題,排風係統中引入管道壓力控製,即當實驗室內的排風量調節至理想狀態後,監測排風主管道內的壓力值,並將其設定為固定的調節目標值,即排風設備根據設定的管道壓力目標值調節運行頻率,從而保持管道內的壓力在恒溫範圍內,使實驗室內的排風量處於最優狀態。如當廢氣處理裝置堵塞,管道阻力增大,處理裝置前的管道壓力降低,隨即升高排風設備的運行頻率,使管道壓力保持穩定。此項措施有利於提高排風係統穩定性,使實驗室內的廢氣能隨時得到有效的收集。 
  3 小結 
  實驗室通風係統是一項複雜的係統工程,包含了排風、新風、控製、處理等多種構成要素,不同的配置、組合、協調配合都影響其實際效果。但目前很多的實驗室對其通風係統的要求隻停留在有或沒有的概念上,並沒有真正了解其中的重要性。且不論忽略通風係統所帶來的空氣汙染問題會不會對試驗結果造成影響,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展,而通風係統作為實驗室重要的組成部分,也應該得到更多的重視。

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