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1、化学实验室通风设计方案SICOLAB 1、为创造良好的科研教育环境，近年来我国加大对科教领域的投入，改建、新建的实验楼项目较多。实验室通风尤其是化学实验室的通风设计是保证实验人员身心健康、创造舒适安全实验环境的重要一环。下面从几个方面谈谈实验室的通风系统设计。 2、通风方式 2.1化学实验室的实验操作一般是以在实验台上进行实验反应的形式进行，这就为设置局部通风系统创造了有利的实施条件：在有害物产生的局部地点直接将其捕集，经过净化处理排至室外。因此化学实验室的通风设计应以局部排风系统为主，尽量不使用全面通风。因为全面通风采用稀释的原理，不仅所需风量远大于局部排风，而且在气流组织不合理的情况下还会
2、适得其反，造成有害气体扩散至操作区。以往在设计中采用较多的在实验室外墙上设轴流风机或换气扇的做法，就常会造成气流的短路，出现有害气体被排出后又从外窗逸入的情况。 2.2实验室通风还应考虑送风的设计。以往设计中常常存在“重排风，轻送风”的倾向。但从空气平衡的角度来说，送风不良，最终亦会导致排风不畅。在排风量不大的情况下，采用门窗缝隙补风尚可以满足所需补风量的要求；但在一些通风柜数量较多的实验室里，如果仍不对进风途径加以考虑的话，最终的结果就会增大排风系统阻力，造成排风量不足。现行的科学实验建筑设计规范(JGJ91.93)6. 3.4条就明确规定：“：工作时间连续使用排风系统的实验室应设置送风系统
3、，送风量寅为排风量的70%，并应根据工艺要求对送风进行空气净化处理。对于采暖地区，冬季应对送风进行加热。送风气流不应破坏实验室排风装置的正常工作。间歇使用排风系统且排风量大于每小时两次换气的实验室，应设置有组织的自然进风。对于采暖地区，冬季应由建筑的采暖系统补充加热进风的耗热量。，这也更加说明了送风的必要性与重要性。从笔者与业主的交流中发现，一般化学实验在通风柜内的操作常是间断性的(比如说药品的混合，反应的加热等)，因此局部排风系统大多是间歇运行的，这样就可以通过在实验室外墙的适当位置设百叶窗来解决进风。这种方式不仅节省初投资和运行费用，而且在与建筑师积极配合、应用得当的情况下，还会成为建筑造
4、型上的亮点：条缝形百叶的特殊质感与明暗效果丰富了建筑外观，体现了形式对功能的追随，成为一个阐述机器美学的小语素。 3、局部排风设备 化学实验室使用较多的局部排风设备是通风柜。通风柜可以说是操作孔增大的密闭罩，它把污染源围在罩内，只需较小的排风量就能有效控制有害物扩散。除开口面附近之外，柜内不受外部干扰气流的影响。同时实验人员可把手伸入柜内操作，使用也较方便。以下对通风柜的配置、排风量确定及几种主要型式加以介绍。 3.1通风柜的配置 成品通风柜内部台面上设有水槽、冷热水龙头、真空、压缩空气龙头，顶部设有灯光照明，柜侧有通风机开关及指示灯，台面板下部还可用作物品储存，这些配置都极大地提高了实验操作
5、的便利度。由此可以看出，通风柜在实验室内不仅作为局部排风设备使用，在很大程度上还是实验室内进行实验操作的重要设备。 3.2通风柜的排风量确定 3.3通风柜的几种主要型式 3.3.1条缝式通风柜 通风柜操作孔的气流速度分布对其工作效果有很大影响。操作孔气流速度分布不均匀，即使操作孔的平均风速达到所需控制风速，有害气体亦可能从速度小的地点逸入室内。采用上部吸气的通风柜用于热过程和有害气体密度小的场合，采用下部吸气的通风柜用于冷过程和有害气体密度大的场合，都是为了获得更加均匀的控制风速和更好的捕集效果。目前实验室使用较多的是条缝式通风柜。这种通风柜的特点是在其顶部和背部均有挡板形成排风通道，背部挡板
6、上设两道通槽。这样柜内就形成了上、中、下三个吸风口，从而使通风柜操作口处的风速均匀，不会形成涡旋。通过调节通槽的长度，还可调节上、下排风量的比例，以适应柜内不同化学反应发热量的变化、有害气体相对比重的变化。 3.3.2旁通式通风柜 美国、澳大利亚等国还广泛使用一种旁通式通风柜，这种通风柜的设计是为了解决操作孔面积缩小导致风速增大的问题。在实验正常进行不需人操作时，实验人员常会把柜门放剑低位或关闭，这时操作口的风速就会增大为设计风速的数倍。这样虽然有利于有害气体的捕集，但对某些采用火焰加热的实验则会产生不利影响，造成火焰晃动甚至熄灭。旁通式通风柜是在上下推拉式柜门门洞上部设有数条旁通进气缝。当门
7、全部升起时，旁通进气缝被门挡住，全部空气都从门孔操作口进入；当门下放时，旁通进气缝开启，空气从进气缝和门孔两处进入，从而保证了不论门在什么位置，操作口的风速稳定，通风柜的总排风量不变。这种通风柜不仅可保证实验的正常进行，对同一实验室数台通风柜共用风机系统的风量平衡也是很有利的。 3.3.3供气型通风柜 对设有空调系统的实验室，通常采用供气型通风柜，把占总排气量60%70%的室外空气供至通风柜，以减少室内空气的排出量，从而减少空调负荷，节约运行费用。值得探讨的是供气口的位置：一种是辅助空气通过通风柜门洞上挑出于通风柜的百叶板进入，一种是辅助空气送至柜内。详见下图示意： 澳大利亚某化学公司的一项研
8、究报告指出：带有内部进气口的通风柜对保证操作口控制速度，减少从室内抽用的空气量完全不起作用，而且会把空气从通风柜中“弹”出来；而辅助空气从柜门外进入的供气方式则更为合适。但这种说法是否准确，到底哪种供气口位置更能在保证供气量的同时使开口面保持适当而均匀的气流速度，不造成柜内紊流，目前尚无定论，有待在今后的使用中进一步探讨。 4、局部排风系统设计及有害气体排放 4.1通风柜宜设独立的排风系统，即通风柜与排风机一一对应，这样就可根据通风柜的工作需要来启闭通风机，相互不受干扰，运行管理方便。但在一个实验室内有数台通风柜的情况下，所有通风柜宜合用一台排风机，以防止通风柜未同时使用时造成室内空气污染。
9、4.2通风柜的放置位置应满足以下要求：无对流风以防止通风柜操作口气流被干扰；排风管道的弯头、水平管道尽可能最少。因此通风柜宣布置在墙角，不宜布置在门窗附近和空调送风口附近。这样才能使通风柜的工作更有效，系统更经济。 4.3局部排风系统中排风机应设置在接近排气出口处(如屋面、顶层风机房等)，不可直接设在通风柜上部。这样做的原因是为了保证通风柜与风机之间的管道(通常贯穿于建筑内部)处于负压状态，防止管道不严密或破损时，有害气体扩散至建筑内部，同时还可使风机的振动和噪声对室内的干扰降到最小。 4.4当实验室建筑所处区域为人员密集的地区或实验室产生有害气体量大或为剧毒性气体时，一般应经净化后再排至人气
10、。净化设备通常采刚喷淋塔、填料塔等。对于一些有害气体排放量小、毒性不大的实验楼，也可采用直接高空排放的方式。影响有害气体在大气中扩散的因素主要有：排气口高度，烟气上升高度，大气温度分布，大气风速，烟气温度，周围建筑的高度及布置等。而作为设计人员能控制的仅仅是排气口高度及烟气上升高度。排气口必要高度的计算可通过简化的萨顿扩散式计算。应该说明的是排气口的高度不仅应满足上式计算结果，而且还应高出周围50m范围内最高建筑物0.5m1.5m，以避免有害气体卷入周围建筑物造成的涡流区。在排气立管上还应设置止回阀，以防止本系统排风机未运行时邻近排气口排出的有害气体通过排气管逸入室内。 5、与建筑的配合 5.
11、1实验楼应该属于工艺性建筑的范畴。但在设计中我rj仍应在满足实验室通风设计要求的前提下，与建筑师密切地合作。良好的沟通可以帮助建筑师在方案阶段就了解我们的需要，从而理陛地思考，用合理的平面和美观的体量体现技术与艺术的完美结合。如我院设计的某高校化学实验楼采用的管廊设计就是较为成功的范例。该实验楼建筑面积约8000rn2，地上六层，主要为化学系的教学、科研用实验室。 5.2以下为五层的局部平面： 这一平面布置的特点是在各实验室内与走道相邻部位设置设备专业的管道井，形成管廊。这样的布置不仅可使各设备专业的管道在实验室内的敷设更便捷，而且使平面显得相当干净利落。由于排风机集中设置于屋面，就会造成下部楼层比上部楼层所需通风管道井截面小。为了充分利用室内面积，在下部各层管道井截面缩小形成的凹槽处做成壁橱，既美观又实用。SICOLAB总结 化学实验室的通风设计应同时考虑送风和排风设计。排风方式优先采用局部排风，建议国内厂商和设计人员推广生产、使用旁通式通风柜；并在实际使用中测定何种供气型通风柜的送风口位置更为合理。在实验室集中布置的建筑物内，建议在各实验室内设管道井。