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【實(shí)驗(yàn)室臺(tái)柜】排風(fēng)柜(又稱(chēng)通風(fēng)柜)是實(shí)驗(yàn)室使用zui多的通風(fēng)設(shè)施.它對(duì)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,尤其對(duì)在排風(fēng)柜前操作有毒有害物質(zhì)的科研人員起到直接的保護(hù)作用.
目前常用的排風(fēng)柜有以下幾種:
(1)標(biāo)準(zhǔn)型:排風(fēng)柜【通風(fēng)柜】的面風(fēng)速是隨操作門(mén)的啟閉而變化的,但排風(fēng)量幾乎是恒定的.排風(fēng)柜的操作門(mén)是可以垂直或水平方向移動(dòng)以及垂直和水平兩個(gè)方向均能移動(dòng).
(2)旁通型:排風(fēng)柜的面風(fēng)速和風(fēng)量幾乎是恒定的.在操作門(mén)的上方或下方設(shè)置進(jìn)風(fēng)百葉,排風(fēng)柜的操作門(mén)只能垂直移動(dòng),通過(guò)操作門(mén)的開(kāi)啟大小來(lái)修正進(jìn)風(fēng)百葉的進(jìn)風(fēng)量.進(jìn)風(fēng)百葉的進(jìn)風(fēng)面積是根據(jù)操作面風(fēng)速zui小變化的要求來(lái)確定,當(dāng)操作門(mén)處于低位時(shí)(即處于關(guān)閉狀態(tài))進(jìn)風(fēng)百葉的進(jìn)風(fēng)速度一般是操作門(mén)全開(kāi)時(shí)面風(fēng)速的3-4倍.
(3)變風(fēng)量型:排風(fēng)柜的面風(fēng)速是恒定的.排風(fēng)柜設(shè)有當(dāng)操作門(mén)關(guān)閉時(shí)提供規(guī)定的zui小風(fēng)量的旁通進(jìn)風(fēng)百葉,實(shí)際上該排風(fēng)柜與標(biāo)準(zhǔn)型排風(fēng)柜差別不大,但要求排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量隨排風(fēng)柜操作門(mén)不同開(kāi)啟度而變化的變風(fēng)量系統(tǒng).
(4)補(bǔ)風(fēng)型:排風(fēng)柜柜面上部設(shè)有進(jìn)風(fēng)靜壓箱,通過(guò)靜壓箱向柜內(nèi)補(bǔ)人部分經(jīng)空調(diào)處理或未經(jīng)處理的室外新風(fēng).這種型式的排風(fēng)柜由于能通過(guò)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)入一部分室外新風(fēng)從而減少了室內(nèi)的排風(fēng)量.
上述四種通風(fēng)柜是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用zui多的幾種型式,其中變風(fēng)量型和補(bǔ)風(fēng)型均從節(jié)能的角度進(jìn)行了考慮.
補(bǔ)風(fēng)型排風(fēng)柜由于涉及到下列的要求和問(wèn)題而受到了使用上的限制:必須協(xié)調(diào)控制排風(fēng),補(bǔ)償風(fēng)和室內(nèi)送風(fēng)的氣流,在排風(fēng)柜內(nèi)提供輔助風(fēng)量的同時(shí),必須通過(guò)排風(fēng)柜操作門(mén)流人一定的風(fēng)量以保持一個(gè)合適的面風(fēng)速,使研究人員處于安全的操作位置.補(bǔ)償風(fēng)的氣流型式不能影響排風(fēng)柜的封閉效果.
冬季為了避免室外冷空氣進(jìn)人柜內(nèi)直接接觸正在做實(shí)驗(yàn)的研究人員,必須加熱處理補(bǔ)償風(fēng).夏季補(bǔ)償風(fēng)亦常需要冷卻處理以保持排風(fēng)柜內(nèi)的溫度要求,但對(duì)柜內(nèi)的濕度要求很難滿(mǎn)足.增加的風(fēng)管系統(tǒng)會(huì)占用更多的空間.據(jù)ASHARE手冊(cè)介紹,美國(guó)工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)(AI-HA)標(biāo)準(zhǔn)Z9.5就不鼓勵(lì)使用補(bǔ)風(fēng)型排風(fēng)柜.
排風(fēng)柜的封閉效果是衡量實(shí)驗(yàn)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)成功與否的一個(gè)重要環(huán)節(jié).排風(fēng)柜的封閉效果除了受旁通百葉的位置(旁通型)和補(bǔ)償空氣氣流(補(bǔ)風(fēng)型)的影響外,還受到室內(nèi)干擾氣流的影響.為了達(dá)到排風(fēng)柜的封閉效果,在設(shè)計(jì)中必須考慮到室內(nèi)千擾氣流對(duì)通風(fēng)柜柜面風(fēng)速的影響,產(chǎn)生干擾氣流的因素有:
(1)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)送回風(fēng)口的型式與布置;
(2)做試驗(yàn)人員的動(dòng)作及通風(fēng)柜前人員的走動(dòng);
(3)室內(nèi)熱對(duì)流;
(4)門(mén)窗的開(kāi)啟.
國(guó)外學(xué)者曾于1977,1978年做過(guò)實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)氣流與排風(fēng)柜柜面風(fēng)速兩者的相互作用對(duì)排風(fēng)柜封閉效果影響的試驗(yàn).試驗(yàn)表明室內(nèi)氣流會(huì)對(duì)排風(fēng)柜面風(fēng)*果產(chǎn)生影響.設(shè)計(jì)中如果考慮不周或者室內(nèi)送風(fēng)口位置安裝不恰當(dāng)都會(huì)削弱排風(fēng)柜的作用.通過(guò)試驗(yàn)得出排風(fēng)柜前的擾動(dòng)氣流的速度應(yīng)不大于柜面風(fēng)速的二分之一,其速度是柜面風(fēng)速的五分之一,但如果按柜面風(fēng)速是擾動(dòng)氣流五倍考慮則將造成排風(fēng)柜面風(fēng)速過(guò)大的后果,因此一般按柜面風(fēng)速是擾動(dòng)氣流一倍考慮.例如排風(fēng)柜柜面風(fēng)速是0.5m/s,則柜前能允許的干擾風(fēng)速zui大為0.25m/s,在可能的情況下排風(fēng)柜應(yīng)該設(shè)置在干擾氣流zui小的位置處.避開(kāi)從室外進(jìn)人的氣流或送風(fēng)口送風(fēng)氣流的干擾.對(duì)排風(fēng)柜的設(shè)計(jì)不僅僅是簡(jiǎn)單地考慮每個(gè)排風(fēng)柜多少排風(fēng)量,而是應(yīng)從室內(nèi)氣流組織,柜前干擾氣流的速度等因素來(lái)確定排風(fēng)柜面風(fēng)速.排風(fēng)柜面風(fēng)速的取值除了從封閉效果來(lái)考慮,還應(yīng)從節(jié)能這個(gè)角度去看問(wèn)題.例如一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的排風(fēng)柜,它的操作面的zui大開(kāi)啟面積大約是1.16平方米,當(dāng)排風(fēng)柜前的室內(nèi)干擾氣流速度為0.4m/s,為了達(dá)到排風(fēng)柜的封閉效果,柜面風(fēng)速設(shè)定為0.8m/s,那么排風(fēng)量將是3340m'/h,在上海地區(qū)夏季(室內(nèi)溫度:26`C,室內(nèi)相對(duì)濕度:55%)的條件下,其冷負(fù)荷大約是50kW,如果柜面風(fēng)速設(shè)定為0.5m/s,其冷負(fù)荷大約是26kW,冷負(fù)荷僅為0.8m/:的50%,考慮到風(fēng)機(jī)的運(yùn)行能耗等,兩者之間的能耗差距將更大.國(guó)外在實(shí)驗(yàn)室空調(diào)通風(fēng)工程設(shè)計(jì)中對(duì)通風(fēng)柜柜面風(fēng)速的取值在0.6m/s-0.3m/s之間.在一般情況下面風(fēng)速取值為0.5m/s,也就是說(shuō)室內(nèi)干擾氣流的流速必須控制在0.25m/s以下.在設(shè)計(jì)中除應(yīng)使排風(fēng)柜處于合適的位置外.還應(yīng)正確選擇空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)送風(fēng)的方式,盡可能地限制室內(nèi)氣流的速度,以確保在zui大送風(fēng)量時(shí),不會(huì)因氣流干擾而造成有害氣體在室內(nèi)擴(kuò)散.國(guó)外實(shí)驗(yàn)室調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)口除了采用散流器外還經(jīng)常采用孔板送風(fēng)方式.送風(fēng)口的位置應(yīng)避免直接對(duì)著排風(fēng)柜的操作門(mén),生物安全柜及其它排風(fēng)設(shè)施,以免由于風(fēng)口布置不當(dāng)而造成降低排風(fēng)設(shè)施排風(fēng)效果的后果.