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通風(fēng)櫥作為一個(gè)至關(guān)重要的安全裝置使用在大多數(shù)的現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室，因?yàn)闉榱舜_保實(shí)驗(yàn)室人員的安全，適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和性能評估很有必要——歐標(biāo)（EN14175－1 2003 ）關(guān)于通風(fēng)柜的定義是一種保護(hù)性的裝置，通過移門可調(diào)節(jié)的開度來進(jìn)行空氣誘導(dǎo)風(fēng)的排放，能夠提供一定程度的機(jī)械保護(hù)，提供受污染氣體的可控制的釋放。隨著現(xiàn)代檢測和評估技術(shù)，我們完全可以設(shè)計(jì)出這種安全、高效的關(guān)鍵性設(shè)備。本文介紹的通風(fēng)柜設(shè)計(jì)概念以及性能測試以臺式的普通化學(xué)用通風(fēng)柜為主，并不適用于可循環(huán)過濾型、走入式、高溫型或同位素輻射型通風(fēng)柜...

移門開度

通風(fēng)柜的移門(也稱Sash)設(shè)計(jì)通常是由操作者來開啟和關(guān)閉。通風(fēng)柜移門最大的開啟度通常取決于制造商的設(shè)計(jì)，然而大多數(shù)通風(fēng)柜移門的操作高度被設(shè)計(jì)在500?mm。這個(gè)操作高度通常會(huì)有一個(gè)限位器來限制移門繼續(xù)往上或在通風(fēng)柜一邊立柱上貼有限位標(biāo)識，還有種做法就是安裝移門報(bào)警器，當(dāng)移門超過安全工作高度后會(huì)自動(dòng)報(bào)警。正常操作下的通風(fēng)柜設(shè)計(jì)風(fēng)量就是移門開度面積乘以設(shè)計(jì)的面風(fēng)速。

面風(fēng)速

很多情況下人們會(huì)以為面風(fēng)速越高，通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體的排放就越徹底，這更可能是一種心理上的暗示，因?yàn)樵谝郧笆菦]有測試手段來檢測通風(fēng)柜的污染物泄漏率的，但其實(shí)這是一個(gè)錯(cuò)誤的觀點(diǎn)?，F(xiàn)代測試技術(shù)表明在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境,可以通過降低面風(fēng)速來提高有害氣體的排放性能或通過“多樣性操作”來實(shí)現(xiàn)。在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中低面風(fēng)速或部署操作的多樣性會(huì)導(dǎo)致在實(shí)驗(yàn)室空間減少氣流，同時(shí)也能導(dǎo)致渦流的減少，因此通風(fēng)柜的有害氣體排放性能也由此得到改善。世界上大部分地區(qū)仍然是將0.5?m/s的面風(fēng)速作為一個(gè)“通常”通風(fēng)柜的使用標(biāo)準(zhǔn)，中國也選用了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。然而在歐洲,設(shè)計(jì)師和制造商們將通風(fēng)柜的運(yùn)行面風(fēng)速設(shè)定到更低的0.3 m/s，并且在大多數(shù)應(yīng)用中已經(jīng)被廣泛接受，同時(shí)也被證明其安全性和高效性。低面風(fēng)速情況下的泄漏性測試已經(jīng)在測試實(shí)驗(yàn)室被證明良好的性能，并且在一些暖通系統(tǒng)都調(diào)試好的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室區(qū)域也被證明其良好的表現(xiàn)。

通風(fēng)柜類型

定風(fēng)量(CAV)類型

所謂的CAV設(shè)計(jì)的通風(fēng)柜就是一個(gè)在恒定風(fēng)量情況下運(yùn)行的通風(fēng)柜。當(dāng)移門在一個(gè)很低的位置時(shí)，通風(fēng)柜上端的進(jìn)風(fēng)口(也稱旁通補(bǔ)風(fēng))會(huì)開始進(jìn)風(fēng)以確保流入的風(fēng)速不會(huì)增加到一個(gè)不可接受的水平。當(dāng)移門的位置完全下來的時(shí)候,設(shè)計(jì)提供了足夠的氣流來在工作臺面附近有效地分散和疏散低水平氣體和污染物。

變風(fēng)量類型

變風(fēng)量通風(fēng)柜的設(shè)計(jì)用以適應(yīng)不同品牌的實(shí)驗(yàn)室變風(fēng)量控制系統(tǒng)，當(dāng)然這些VAV控制品牌需要是可靠的并且是有著良好聲譽(yù)基礎(chǔ)。這些VAV控制的供應(yīng)商部署各種傳感器和流量控制裝置以確保安全高效運(yùn)行。然而最大和最小風(fēng)量需要在安全和高效的設(shè)置基礎(chǔ)上仔細(xì)考慮,設(shè)計(jì)和明確。大多數(shù)新的實(shí)驗(yàn)室設(shè)施目前都是采用變風(fēng)量設(shè)計(jì)以達(dá)到最大效率和最小的運(yùn)營成本。從初期看，投入會(huì)增加，但從長期的運(yùn)行費(fèi)用來看則是節(jié)約了成本。

變風(fēng)量設(shè)計(jì)

變風(fēng)量通風(fēng)柜的最大風(fēng)量是面風(fēng)速乘以移門安全工作高度(通常高度設(shè)定在500?mm)任何“泄漏”,此將歸結(jié)于通風(fēng)柜的設(shè)計(jì)。變風(fēng)量控制系統(tǒng)在經(jīng)過調(diào)試和認(rèn)證后，其實(shí)際風(fēng)量與計(jì)算風(fēng)量的誤差值應(yīng)該在±?5?%以內(nèi)。變風(fēng)量通風(fēng)柜操作的最小風(fēng)量需要非常謹(jǐn)慎地考慮?？蛻魹槭裁匆黾右还P不菲的費(fèi)用來選擇VAV控制系統(tǒng)，原因有以下幾點(diǎn)：1.當(dāng)通風(fēng)柜移門關(guān)閉時(shí)或通風(fēng)柜不在使用狀態(tài)時(shí)，減少風(fēng)量以達(dá)到節(jié)能的作用。2.讓暖通設(shè)計(jì)師有能力來多樣化地操作應(yīng)用通風(fēng)柜,從而減少管道和風(fēng)機(jī)尺寸并相應(yīng)減少服務(wù)和平臺上的風(fēng)機(jī)存放空間，伴隨著還有在噪音和能耗成本上的降低。

根據(jù)上述的分析是否我們可以認(rèn)為當(dāng)客戶選用VAV控制系統(tǒng)時(shí)得到的最大益處是，當(dāng)通風(fēng)柜運(yùn)行時(shí)移門處在一個(gè)盡量低的位置。根據(jù)已經(jīng)開展的各種各樣的研究，其中許多是在公共領(lǐng)域，都已經(jīng)證明了合理正確的使用通風(fēng)柜和VAV控制系統(tǒng)對能耗的節(jié)約有多重要。比如說在一個(gè)典型的制藥研發(fā)實(shí)驗(yàn)室正常使用情況下，通風(fēng)柜的移門在開啟的情況下的工作時(shí)間只是占了約25%的時(shí)間。如果我們假設(shè)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)施運(yùn)行5個(gè)工作日/周和每天10?h的正常運(yùn)轉(zhuǎn),那么通風(fēng)柜的移門將有90%的時(shí)間是在關(guān)閉狀態(tài)下的。因此,通風(fēng)柜的最小風(fēng)量需要正確的設(shè)立，明確并且在調(diào)試時(shí)需要得到驗(yàn)證。而這是用戶在通風(fēng)柜運(yùn)行過程中經(jīng)常忽視的一個(gè)問題，而卻對能耗產(chǎn)生很大影響的一個(gè)因素。

建立最小風(fēng)量應(yīng)足以滿足控制污染物的濃度水平和控制易燃蒸汽的濃度水平不會(huì)引起爆炸。

美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AIHAZ9.5- 2012 STANDARD FOR LABORATORY VENTILATION建議對于化學(xué)用通風(fēng)柜的最低風(fēng)量應(yīng)該處于150- 375A?CH(每小時(shí)換氣次數(shù)的范圍(Air Changes per Hour))。顯然如果選用150ACH的最小風(fēng)量設(shè)計(jì)可以最大限度地降低能耗,但是建議客戶全面評估他們的流程,以確保選擇最合適的最小風(fēng)量。一旦仔細(xì)地評估后,該最小風(fēng)量應(yīng)該明確指定給暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者(它會(huì)影響設(shè)計(jì)的多樣性操作)，同時(shí)還應(yīng)該指定給變風(fēng)量控制系統(tǒng)供應(yīng)商,以確保他們的設(shè)備能夠提供所需的調(diào)節(jié)。

總之,如何將通風(fēng)柜變風(fēng)量控制調(diào)試到設(shè)計(jì)所要求的最大風(fēng)量和最小風(fēng)量是極其重要的，而不僅僅是保持通常所說的0.5?m/s的面風(fēng)速。這是極其重要的，通風(fēng)櫥變風(fēng)量空調(diào)控制正確委托最大和最小設(shè)計(jì)體積流動(dòng)。

歐洲通風(fēng)柜的測試方法(歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN 14175)

面風(fēng)速測試

當(dāng)移門打開時(shí)，在這個(gè)移門以下的空間平面內(nèi)做一系列的面風(fēng)速測試讀數(shù)。

內(nèi)平面密閉度測試

當(dāng)失蹤氣體在通風(fēng)柜內(nèi)部開始釋放期間，移門打開并在移門以下的平面空間內(nèi)進(jìn)行空氣采樣。在形式測試(測試間)的條件下，任何通風(fēng)柜在任何的面風(fēng)速下(最低不會(huì)低于0.3?m/s)泄漏率≤0.005?ppm是可以預(yù)期的。

外平面密閉度測試

當(dāng)失蹤氣體在通風(fēng)柜內(nèi)部開始釋放期間，當(dāng)移門以某特定的速度/次數(shù)進(jìn)行開和關(guān)的動(dòng)作時(shí)，在移門前面50?mm的外平面上進(jìn)行空氣采樣(見圖1)。

這個(gè)測試將有助于認(rèn)定當(dāng)移門打開狀態(tài)下的這款通風(fēng)柜的性能,并且也非常有助于去評估變風(fēng)量控制條件下通風(fēng)柜運(yùn)行的安全和可靠。良好的性能是泄漏率≤0.005 ppm。

穩(wěn)健性密閉度測試

空氣采樣點(diǎn)在移門前面50?mm的位置，移門保持正常的操作高度(通常在500?mm高)。在通風(fēng)柜前面設(shè)置一塊移動(dòng)板，以1.0?m/s的速度從一邊移動(dòng)到另一邊，累計(jì)6次，從而記錄氣體的泄漏濃度以做評估(見圖2)。

這個(gè)測試將允許設(shè)計(jì)師和用戶來評估當(dāng)通風(fēng)柜受到外部影響的條件下是否具有良好的密閉性。在穩(wěn)健性密閉性能測試中，良好的通風(fēng)柜性能測試數(shù)據(jù)如下：0.5?m/s的面風(fēng)速≤0.020?ppm(平均);0.4?m/s的面速度≤0.040 ppm (平均);0.3?m/s的面速度≤0.060 ppm (平均)。

空氣交換效率

關(guān)閉移門并讓氣流穩(wěn)定在最小風(fēng)量，在通風(fēng)柜內(nèi)釋放示蹤氣體讓濃度穩(wěn)定下來。測量管道內(nèi)的示蹤氣體濃度水平。關(guān)掉示蹤氣體,繼續(xù)跟蹤測量和記錄示蹤氣體的濃度(見圖3)。這個(gè)測試顯示了通風(fēng)柜如何在合理的時(shí)間內(nèi)適當(dāng)有效的排放污染物的能力。