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1、 通風(fēng)柜的功能和應(yīng)用場(chǎng)合

通風(fēng)柜最主要的功能是將實(shí)驗(yàn)操作時(shí)產(chǎn)生的各種有害氣體,、水蒸汽,、氣味、余熱等,，控制在通風(fēng)柜內(nèi)并排至室外,，達(dá)到為了保護(hù)使用者的安全，防止實(shí)驗(yàn)中的污染物質(zhì)向?qū)嶒?yàn)室擴(kuò)散的目的,。
通風(fēng)柜在各種生化和理化實(shí)驗(yàn)室中有著非常廣泛的應(yīng)用,，在保護(hù)實(shí)驗(yàn)樣品的純度、保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確,、維護(hù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的清潔,、改善勞動(dòng)衛(wèi)生條件和提高工作效率等方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。
通風(fēng)柜可用于理化實(shí)驗(yàn)室和生物實(shí)驗(yàn)室,，也可以用于潔凈實(shí)驗(yàn)室，但不適用于生物安全三級(jí)和四級(jí)實(shí)驗(yàn)室,。

2,、國內(nèi)外關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)
    國外關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)主要有：德國標(biāo)準(zhǔn)DIN12927(1990年)，法國標(biāo)準(zhǔn)NFX15-211(1996年),，英國標(biāo)準(zhǔn)BS7989：2001(2001年),，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS／NZS2243．9：2003(2003年)，美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI／AIHAZ9．5：2003(2003)和SEFA一9,。我國關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)都是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),，包括：《排風(fēng)柜》JB／T6412．1999，《實(shí)驗(yàn)室變風(fēng)量排風(fēng)柜》JG／T222．2007,，《無風(fēng)管自凈型排風(fēng)柜》(報(bào)審稿)JB／Txxxx.2011,。

3、通風(fēng)柜的性能
    通常以3個(gè)參數(shù)衡量通風(fēng)柜的性能：捕捉效率,、抑制效率和排除有害氣體的效率,。良好的捕捉效率可以通過2個(gè)途徑來獲得,，首先是保持通風(fēng)柜開口合理的面風(fēng)速，其次是合理布置通風(fēng)柜,。合理的通風(fēng)柜柜體設(shè)計(jì)以及保持通風(fēng)柜開口合理的面風(fēng)速是獲得較高抑制效率的關(guān)鍵,。排除有害氣體的效率則是通過室外排放口的高度和適當(dāng)風(fēng)速來達(dá)到。
3．1設(shè)計(jì)原則
    通風(fēng)柜在工作場(chǎng)所的配置數(shù)量依實(shí)驗(yàn)研究類型而定,，差別較大,。一般在研究所和大學(xué)的配置是，化學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室按每位研究者l臺(tái)通風(fēng)柜,，生物學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室6～10位研究者共用1臺(tái)通風(fēng)柜,，物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室可能整個(gè)部門設(shè)1臺(tái)通風(fēng)柜。應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)室工藝要求,，選擇通風(fēng)柜類型,，確定通風(fēng)柜數(shù)量。綜合考慮各項(xiàng)因素,，確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)形式,，確定通風(fēng)機(jī)房和通風(fēng)豎井的位置。應(yīng)以安全,、實(shí)用,、有效、經(jīng)濟(jì)為原則,，使有害氣體在盡快就近排走,，不至污染環(huán)境和操作者，并使實(shí)驗(yàn)中的氣態(tài)污染物全部控制在通風(fēng)柜以內(nèi),。應(yīng)與工藝和建筑專業(yè)結(jié)合,，合理確定通風(fēng)柜在實(shí)驗(yàn)室的位置。通風(fēng)柜應(yīng)設(shè)置在受氣流干擾少的地方,，盡量遠(yuǎn)離門口,、送風(fēng)口和人員頻繁往來的通道，避免無組織氣流對(duì)通風(fēng)柜排風(fēng)流場(chǎng)形成干擾,；同時(shí),，也應(yīng)遠(yuǎn)離精密儀器，避免通風(fēng)柜排風(fēng)影響儀器操作,。根據(jù)BS7258標(biāo)準(zhǔn),，通風(fēng)柜平行于穿堂風(fēng)時(shí)，其前端距門邊應(yīng)保持1m的距離,；通風(fēng)柜垂直于穿堂風(fēng)時(shí),，其近端距門邊應(yīng)保持lm的距離，相向布置的通風(fēng)柜之間應(yīng)保持3m的凈距,。應(yīng)根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告書及其審批意見,，以及污染氣體成分,，確定需要采取的廢氣處理措施，選擇處理設(shè)備,，并滿足排放口的設(shè)置要求,。例如，法國標(biāo)準(zhǔn)XPX15-203要求排放口至少高出房頂3m,；或者至少是建筑高度的125％,。我國《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施：暖通空調(diào)·動(dòng)力》規(guī)定：查措施。合理布置風(fēng)管,，盡量縮短管道長度,，減少風(fēng)管阻力，降低風(fēng)機(jī)功率和噪聲,。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)常常有水蒸汽或試劑蒸發(fā)到排風(fēng)中,，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季的排風(fēng)管中會(huì)出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象,，因此,，水平排風(fēng)管宜設(shè)坡度29／00～3‰，并盡量避免風(fēng)管上,、下翻彎,，以免冷凝液積聚；必要時(shí)應(yīng)在排風(fēng)管和排風(fēng)機(jī)最低點(diǎn)分別設(shè)置帶手動(dòng)密閉閥的泄水管,。
合理選擇和布置排風(fēng)機(jī),。排風(fēng)機(jī)選擇和布置應(yīng)考慮以下因素：
(1)首先排風(fēng)機(jī)材質(zhì)應(yīng)耐腐蝕，一般應(yīng)選擇離心風(fēng)機(jī),，使電動(dòng)機(jī)置于排風(fēng)氣體以外,。
(2)考慮施工和今后實(shí)驗(yàn)室變化的可能性，風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭均要考慮一定的余量,。
(3)為減少噪聲和振動(dòng),，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不應(yīng)高于1450r／min。合理確定風(fēng)機(jī)安裝位置,，風(fēng)機(jī)位置應(yīng)考慮以下因素：
①由于風(fēng)機(jī)的噪聲和振動(dòng),，其安裝地點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離對(duì)噪聲和振動(dòng)有限制的房間，并相對(duì)集中布置,；便于安裝和維護(hù),。
②風(fēng)機(jī)盡量布置在機(jī)房內(nèi)，尤其是在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū),，既便于隔聲減振,，又可防凍。
③排風(fēng)機(jī)盡量布置在靠近排放口處,，如頂層或屋頂,，使室內(nèi)的排風(fēng)管道保持負(fù)壓,，避免漏風(fēng)對(duì)風(fēng)管穿越的其它房間產(chǎn)生不利影響。
④確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的控制方式,?？照{(diào)房間應(yīng)考慮房間壓力控制，并與整個(gè)實(shí)驗(yàn)樓的樓宇控制系統(tǒng)相結(jié)合,。
3．2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.2.1面風(fēng)速的確定
目前,，我國沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)于通風(fēng)柜面風(fēng)速做出明確規(guī)定，工程設(shè)計(jì)通常按照設(shè)計(jì)手冊(cè)的推薦值,，或者甲方和工藝要求確定,，見表1。

3．2．2排風(fēng)系統(tǒng)形式
通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)常見形式主要有以下幾種,，見表2,。
3．2．3補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)形式通風(fēng)柜補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)常見形式見表3。
3．2．4控制系統(tǒng)形式通風(fēng)柜控制系統(tǒng)常見形式見表4,。
3.2．5廢氣處理
通常理化實(shí)驗(yàn)會(huì)采用多種試劑,，通風(fēng)柜的排風(fēng)中氣體成分復(fù)雜且多變，有害物濃度不高,，一般能夠直接排放,。只有在一些特殊情況下需要進(jìn)行排風(fēng)處理。
(1)實(shí)驗(yàn)中大量使用高濃強(qiáng)酸,、強(qiáng)堿時(shí),，可以采用廢氣凈化塔，以酸堿中和的原理處理排風(fēng),。
(2)實(shí)驗(yàn)中使用放射性核元素時(shí),，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過高效空氣過濾器處理后排放。
(3)實(shí)驗(yàn)中使用氨或?qū)嶒?yàn)產(chǎn)物含有氨,、惡臭或痕量致癌物時(shí),，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過活性炭過濾后排放。用于吸附氣態(tài)物質(zhì)時(shí)應(yīng)選擇粒狀活性炭,，其四氯化碳的活性應(yīng)高于60％,。
(4)通風(fēng)柜內(nèi)做標(biāo)記實(shí)驗(yàn)時(shí)，排風(fēng)口應(yīng)設(shè)除碘過濾裝置,。
(5)通風(fēng)柜做含汞實(shí)驗(yàn)時(shí),，排風(fēng)口應(yīng)設(shè)高錳酸鉀和次氯酸鈉溶液吸收裝置或載硫活性炭吸附后排放。

4通風(fēng)柜應(yīng)用實(shí)例分析

4．1一對(duì)一系統(tǒng)
某大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院總建筑面積27000mz,，設(shè)有102臺(tái)通風(fēng)柜,，所有通風(fēng)柜的排風(fēng)機(jī)均置于屋頂5個(gè)風(fēng)機(jī)房內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室設(shè)有新風(fēng)和全面排風(fēng)系統(tǒng),，通風(fēng)柜排風(fēng)時(shí)采取自然補(bǔ)風(fēng),。
某大學(xué)理科樓,，總建筑面積380O0m2。通風(fēng)柜共47臺(tái),，主要集中在11—14層的化學(xué),、生物和環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，通風(fēng)柜排風(fēng)機(jī)均置于15層屋頂,。
這種一臺(tái)排風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)一臺(tái)通風(fēng)柜的系統(tǒng),，使用靈活，互不干擾,，得到實(shí)驗(yàn)人員的好評(píng),。這兩所大學(xué)，通風(fēng)柜在一天中的使用時(shí)間不長,，因而實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境參數(shù)基本不受影響,。如果通風(fēng)柜長時(shí)間集中使用時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的舒適度可能會(huì)受到影響,。

4．2共用系統(tǒng)
某大學(xué)化學(xué)學(xué)院的新樓總建筑面積19700m2,。采用的是2~4臺(tái)通風(fēng)柜共設(shè)l臺(tái)排風(fēng)機(jī)的一對(duì)多系統(tǒng)。每間實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)配置是設(shè)3個(gè)通風(fēng)柜(1．8m的2個(gè),，1．5m或1．2rn的1個(gè)),，和2個(gè)房間排風(fēng)口(設(shè)于吊頂上)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室配置1臺(tái)排風(fēng)機(jī)和1個(gè)變頻控制器,。每個(gè)通風(fēng)柜都裝有位移傳感器，隨著玻璃柜門開啟(升降)幅度的變化自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的排風(fēng)量,，以維持通風(fēng)柜正面的面風(fēng)速基本不變(風(fēng)速為0．5m／s~0．1m／s),。當(dāng)所有通風(fēng)柜的玻璃柜門都關(guān)閉(降到底)時(shí)，吊頂上排風(fēng)口的電動(dòng)風(fēng)閥隨即自動(dòng)開啟,，通過吊頂上的2個(gè)排風(fēng)口進(jìn)行全面排風(fēng),。當(dāng)任一通風(fēng)柜的柜門開啟時(shí)，吊頂排風(fēng)口隨即關(guān)閉,。
每層設(shè)有新風(fēng)系統(tǒng),，新風(fēng)一部分送至走廊，一部分通過吊頂上送風(fēng)口送入實(shí)驗(yàn)室,。新風(fēng)系統(tǒng)夏季送冷風(fēng),，過渡季可送自然風(fēng)，冬季不送風(fēng),。
通風(fēng)柜與房間共用排風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：
(1)通過位移傳感器直接控制變頻器,，風(fēng)管內(nèi)不裝傳感器，避免了傳感器被腐蝕和污染,，在較低成本下實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量控制,。
(2)通過玻璃門的升降直接調(diào)整排風(fēng)量,，控制簡(jiǎn)單。
(3)節(jié)能效果好,，小風(fēng)量排風(fēng)時(shí)既可省電,，又可減少冷、熱量損失,。
(4)低速排風(fēng)時(shí),，室內(nèi)外噪聲降低。
(5)通風(fēng)柜柜門半開至全開時(shí)面風(fēng)速約為0．5m／s,，柜門開啟高度小于300mill時(shí)面風(fēng)速約為1m／s,，風(fēng)速增大。面風(fēng)速不穩(wěn)定,。
4.3變風(fēng)量系統(tǒng)
變風(fēng)量系統(tǒng)在外企研發(fā)實(shí)驗(yàn)室大量應(yīng)用,，僅以國內(nèi)某生命科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)及辦公樓和某出入境檢疫檢驗(yàn)局大樓采用的是變風(fēng)量通風(fēng)柜控制系統(tǒng)。
某生命科學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)及辦公樓總建筑面積18000mE,。設(shè)有變風(fēng)量通風(fēng)柜的通風(fēng)系統(tǒng)8個(gè),，每個(gè)系統(tǒng)并聯(lián)6臺(tái)通風(fēng)柜，送,、排風(fēng)機(jī)均變頻控制,，送、排風(fēng)之間設(shè)有空氣熱交換器,，回收排風(fēng)能量,。
某出入境檢疫檢驗(yàn)局大樓14—19層為實(shí)驗(yàn)室。全樓設(shè)有36臺(tái)通風(fēng)柜,，排風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)走廊,、房間和通風(fēng)柜的壓力梯度，采用變風(fēng)量閥和變頻器,，控制通風(fēng)柜的排風(fēng)和補(bǔ)風(fēng),。同時(shí)，通風(fēng)柜排風(fēng)經(jīng)酸霧吸收塔凈化處理后排放,。
變風(fēng)量通風(fēng)柜系統(tǒng)的面風(fēng)速控制和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境舒適度較好,，但如果按照每臺(tái)通風(fēng)柜面風(fēng)速進(jìn)行變頻控制，則出現(xiàn)風(fēng)閥頻繁動(dòng)作,、調(diào)節(jié)滯后,、風(fēng)機(jī)振動(dòng)和噪聲大等現(xiàn)象，實(shí)際應(yīng)用時(shí)變頻器往往難以做到無級(jí)調(diào)節(jié),。
4．4無管過濾系統(tǒng)
當(dāng)實(shí)驗(yàn)規(guī)模不大,、實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度和頻度不高時(shí)，無管過濾型通風(fēng)柜以安裝簡(jiǎn)便、使用靈活,、安全節(jié)能的特性成為首選,。由于無管過濾型通風(fēng)柜配裝了分子過濾器、排風(fēng)機(jī)和風(fēng)速儀,，還可以選配亞高效過濾器或高效過濾器[5],，只要排風(fēng)中的污染物能夠被過濾器吸收，出風(fēng)口污染物的濃度低于GBZ2．1—2007,、GBZ2．2—2007中的規(guī)定值(PC-TWA,、PC-STEL、PC．MAC中的最嚴(yán)格值),，過濾后的空氣不需排出室外而在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)再循環(huán),，運(yùn)行可以取得顯著的節(jié)能效果。同濟(jì)大學(xué)李強(qiáng)民等人曾經(jīng)以上海為例,，計(jì)算一臺(tái)排風(fēng)量為2300m3／h的無管過濾型通風(fēng)柜節(jié)約的能耗及費(fèi)用,，共節(jié)省全年新風(fēng)耗冷量79207kWh，全年新風(fēng)耗熱量34106kWh,，能耗費(fèi)用55170元,。
這種無管過濾系統(tǒng)的凈氣型通風(fēng)柜已在中國科學(xué)院上海藥物研究所、北京獸藥監(jiān)察所,，北京四環(huán)制藥廠等多家單位使用,。

5總結(jié)
通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)的選擇受到諸多因素響，應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)具體情況分析后確定,。只要系統(tǒng)合理,，哪種系統(tǒng)都能夠取得令人滿意的使用效果。