一、實驗室排風(fēng)設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)
風(fēng)量(Airflow Rate)
風(fēng)量是排風(fēng)系統(tǒng)的核心參數(shù),指單位時間內(nèi)排出的空氣體積。設(shè)計排風(fēng)系統(tǒng)時,需要計算實驗室需要的風(fēng)量,確保有足夠的空氣流通來稀釋并排除污染物。
實驗室的換氣次數(shù)(Air Changes per Hour, ACH):每小時更換實驗室空氣的次數(shù),是風(fēng)量設(shè)計的基本依據(jù)。不同類型實驗室的換氣次數(shù)要求不同。
單位風(fēng)量(CFM或L/s):風(fēng)量通常以立方米每小時(m3/h)、立方英尺每分鐘(CFM)或升每秒(L/s)表示。
排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速
風(fēng)速指的是空氣流動的速度,影響排風(fēng)效果,過高或過低的風(fēng)速都可能影響空氣流動與污染物排放的效率。風(fēng)速過大會造成噪音與能量浪費,過低則可能無法有效帶走污染物。
通風(fēng)柜(Fume Hood)風(fēng)速:實驗室中最重要的排風(fēng)設(shè)施之一。根據(jù)《美國通風(fēng)規(guī)范》規(guī)定,通風(fēng)柜前方的風(fēng)速應(yīng)在0.3米/秒到0.5米/秒之間。

負(fù)壓(Negative Pressure)
實驗室的排風(fēng)系統(tǒng)需要保證實驗室內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài),尤其是涉及危險物質(zhì)的實驗室。負(fù)壓有助于防止污染空氣外泄,確保實驗室內(nèi)的空氣不會外流到其他區(qū)域。
負(fù)壓控制:實驗室應(yīng)保持適度的負(fù)壓,通常為0.01 - 0.03英寸水柱(0.25-0.75 mm H?O)之間。
空氣更替次數(shù)(Air Changes per Hour, ACH)
換氣次數(shù)表示實驗室每小時的空氣交換次數(shù),通常以“每小時換氣多少次”來計算。不同的實驗室換氣次數(shù)不同,高潔凈度的實驗室如生物安全實驗室、化學(xué)實驗室等需要較高的換氣頻率。
一般實驗室:4-6次/小時
化學(xué)實驗室:10-12次/小時
生物安全實驗室(BSL-3、BSL-4):15-20次/小時
無塵室或高潔凈實驗室:30次/小時或更高

排風(fēng)溫濕度控制
實驗室的排風(fēng)系統(tǒng)還需要考慮溫濕度的控制,特別是對濕度變化敏感的實驗。溫濕度的穩(wěn)定有助于保障實驗環(huán)境的一致性。
濕度控制:濕度通常要求在40%~60%之間。
溫度控制:溫度要維持在20°C ± 2°C的范圍內(nèi)。
污染物濃度(Contaminant Concentration)
排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計必須考慮空氣中的污染物濃度,尤其是化學(xué)、生物實驗中的有害氣體、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)或生物氣溶膠。計算污染物的濃度有助于確定排風(fēng)量和排風(fēng)設(shè)備的規(guī)格。
通風(fēng)柜設(shè)計:通風(fēng)柜的設(shè)計要確保有足夠的風(fēng)速和換氣次數(shù),能夠及時帶走實驗產(chǎn)生的有害氣體,減少污染物在實驗室內(nèi)的積聚。
二、排風(fēng)系統(tǒng)的計算方法
確定排風(fēng)量(風(fēng)量)
排風(fēng)量通常依賴于實驗室的面積、所需換氣次數(shù)(ACH)以及具體的設(shè)備要求。基本的計算公式如下:

計算通風(fēng)柜的排風(fēng)量
通風(fēng)柜的排風(fēng)量計算需要考慮其風(fēng)速和操作開口面積。常用的公式為:

風(fēng)速控制
根據(jù)實驗室類型和設(shè)備要求,需要設(shè)定排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)速。對于通風(fēng)柜,風(fēng)速一般保持在0.3米/秒到0.5米/秒之間,過快的風(fēng)速會增加能耗且?guī)碓胍簦^慢的風(fēng)速則可能無法有效帶走污染物。
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