某实验室通风系统改造与优化
0 引言
实验室是用于完成各种实验工作的特殊场所,其通风系统设计的好坏,直接关系到实验人员的身体健康,实验数据的准确性,实验室的初投资及运行费用。已建成的某中医药大学实验室通风系统,其实验室多为化学实验室。在实验操作过程中会产生大量有毒有害气体,为确保实验人员安全,能产生有毒有害气体的实验要尽量在排风柜或生物安全柜内进行,产生的有毒有害气体要通过排风柜、万向排气罩等局部排风设施迅速的排至室外。
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本项目由于在设计过程中和实验室通风设备提供商沟通不畅,施工过程中又经过多次修改,最终导致完工后系统运行存在种种问题,难以满足实验室的使用要求。
本文通过对所研究项目通风系统运行中存在的问题进行分析,提出了相应的解决方案,并对实验室通风设计中的不足之处进行了总结。
1 某中医药大学实验室通风系统概述和存在问题
为排除实验过程中产生的大量有毒有害气体,实验室中设置了通风柜(图1)、万向排气罩(图2)、原子罩等局部排风设备对这些有毒有害气体进行控制,通过设置在屋面的有毒有害气体处理设备处理后由排风机将其排至室外大气。
图1 实验室通风柜现场图
图2 实验室万向罩现场图
②在每个连接通风柜的支管上装设电动风阀,风阀与通风柜连锁启闭。
后期验收中发现的问题主要有:
1)部分实验室排风柜,万向罩无风或风量极小,致使实验无法进行。
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2)部分顶层的实验室排风罩风量过大,风管振动严重,有较大的噪音。
方案一:采用定风量。
4)施工质量差。屋面排风机出口处的做法未按图施工,由风帽改为了风口。风机与风管的连接处漏风严重。
5)部分实验室通风柜不能有效控制有害气体,难以满足实验要求。
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2 中医药大学实验室通风系统问题的原因分析
通过查看设计图纸和在现场对系统开启时各个排风设备的通风效果、风管风速、风机风量等参数进行测试,分析导致上述问题的主要原因如下:
1)接实验室设备的分支管上未合理设置调节阀,阻力不平衡,导致近排风机的设备排风量过大,末端的风量过小。
2)设计过程中与实验室设备提供商沟通不畅,设备布置调整后未能及时提供给设计院,导致部分系统排风机选型风量偏小,难以满足所带排风设备的风量要求,其结果就是部分排风设备风量很小甚至无风。
3)施工质量较差,采用的无机玻璃钢风管现场制作,制作工艺落后,风管阻力大,漏风严重。
4)系统划分不合理,一个系统所带通风设备过多,一个实验室做实验需要几个实验室的通风设备同时开启,风机运行能耗高,造成很大的浪费。
5)部分通风系统风管设置不合理,有的风管风速过高,导致风管的噪音过大。
6)实验通风柜的设计本身存在着缺陷,从而导致不能有效地控制有毒有害气体。
(4) 干字型输电塔x向和y向的位移响应极值分别出现在风向角15°和60°,且风场类型并不改变这一最不利的风向。B类风场的位移响应约介于两冲击风场间,且风速越大、测点高度越高,这一特征越明显。
3 中医药大学实验室通风系统问题的解决方案
经过跟实验室设备供应商重新核对实验室设备平面布置,分析测试数据,通过综合比较,提出两个整改方案。
3)一个实验室做实验多个实验室同时排风,风机运行能耗高。
①根据实际情况重新划分系统,适当增加风机、增设立管,减少通风系统所带的实验室通风设备,解决系统过大而调节不便、部分排风设备风量小、风机能耗高、风管风速过大等问题。
④检查漏风严重的地方,进行整改。
③对风机出口处的风管进行改造,将原来的百叶风口改为风帽,减少风机出口阻力。
②连接排风设备的支管上增加手动调节阀,进行了风量平衡的调节,解决了近端风量大,远端风量小的问题。
方案二:采用变风量。
⑤对部分存在设计缺陷,不能满足实验要求的排风柜进行更换。
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系统运行时,排风柜根据实际需要开启,联动开启电动风阀(图3),排风机根据压差控制变频运行,风机风量与实验室实际使用所需风量的相匹配,降低风机能耗,达到节能的目的。
选取2017年2月~2018年2月我院接收的88例秋季腹泻患儿,将其随机分为观察组与对照组,各组44例,观察组男23例,女21例,年龄7个月~5.6岁,平均年龄为(2.86±0.43)岁;对照组男24例,女20例,年龄6个月~5.5岁,平均年龄为(2.89±0.46)岁。所有患儿及其家长均自愿签订知情同意书。两组患儿年龄、性别等一般资料比较(P>0.05)。
①排风机增加变频器,在排风主风道上设压力传感器,将压力传感器测得的压力与设定压力值比较,由变频器调节风机转速,达到调节风量的目的[1]。
通风系统采用定风量,系统所带排风设备较多,有的系统所带实验室甚至多达五六个、跨三四个楼层,风机开启时排风设备全部开启运行,对共用系统的实验室同时进行排风。
其余措施同方案一③~⑤。
1)为了保证试验结果的准确性,试验前必须要对空坩埚进行灼烧至恒重,为了节省时间和避免返潮,空坩埚灼烧时间30 min即可达到恒重,置于干燥器中冷却时间30 min即可进行称重。
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图3 变风量系统控制原理图
对方案一和方案二的优缺点和改造投资费用等方面进行综合对比,甲方最终选用方案一,并据此方案实施了改造,改造之后系统运行稳定,通风效果良好,均能满足实验时的通风要求。
表1 方案对比
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4 实验室通风系统设计中需注意的问题
通过对本案例设计中的不足之处进行总结,得出如下一般性的注意事项,在以后的设计中应避免犯类似的错误,保证实验室通风系统合理运行。
1)实验室通风系统的设计与工艺的要求有密切的关系,设计之初一定要明确工艺的需求,与实验室通风厂家密切配合,详细了解工艺要求,确定实验室通风设备的布置,以此作为通风系统设计的基础。
2)合理配置通风系统,系统较大时推荐采用变风量系统,风机装设变频器,采用压差控制风机变频运行,能保证风机运行时的风量与实际需求的风量相匹配,减少风机能耗。
3)系统不宜过大,尽量减少不同实验室之间的相互影响,小而灵活,使用更为方便。
糖尿病是常见的一种代谢性疾病,以消瘦、乏力、多饮等症状为主要表现,并且患者发病后,其机体组织的抗感染能力和愈合能力明显下降,在一定程度上增加了患者发生骨科疾病如骨质疏松、骨折的风险[1]。当前在治疗糖尿病骨折患者时,通常以手术为主,但是因为患者的伤口愈合能力较差,如果护理不当,则容易出现诸多并发症如感染、压疮等,不利于改善患者预后。因此,2015年4月—2016年4月间该文对针对性护理运用在糖尿病患者106例骨科手术围手术期中的临床价值进行了探讨,如下报道。
4)对实验通风设备要详细了解其性能,采取措施平衡风量,满足每个通风设备运行时的需求,从而有效的排除有毒有害气体。
5)噪音问题要足够的重视。
对于化学实验室,一般排风量比较大,限于建筑空间,风管内风速可能会取值较大,一般不应大于8m/s,否则气流喘流噪声会较高。
另外,实验室内一般没有吊顶,通风管道也没有保温,使得噪声的衰减量较小,而且风速过大,消声器会失去作用,使实验室内噪声超标,不能够正常使用[1]。
因此,在设计中要合理选择风管流速,主管流速不应大于8m/s,并且要准确计算风管阻力,否则风机压头选择过大会导致风管内实际流速偏高,产生“呼啸”噪声。同时做好屋面风机的减震,防止风机的振动直接传递到实验室内[2]。
5 结论
本文对中医药大学实验室通风系统运行中存在的问题进行了分析,找到了问题存在的原因,并对症下药提出了相应解决方案,经过对方案的综合比较采用了合理的整改方案,改造后的效果也是令人满意的,为解决类似工程问题提供了解决思路。
通过对本项目通风设计中的不足之处进行总结,得出了设计类似项目时需要注意的一些问题,为以后类似项目的设计积累了宝贵的经验。
参考文献
[1] 李伯军,李蔚,徐国珍.谈实验室通风系统设计[J].公用工程设计,2009,57(4):57-60.
[2] 张伟伟.化学实验室通风设计相关问题分析[J].建筑热能通风空调,2010,29(1):97-100.
[3] 彭家型,黄舜金.化学实验室的通风与噪声研究[J].深圳教育学院学报,2000,(1):91-93.
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