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技術(shù)導(dǎo)航 | 淺談實驗室新風(fēng)處理

作者:CEO 時間:2023-04-12

信息摘要:摘要:本文論述了實驗室新風(fēng)處理的基本方法和注意事項,確保補入室內(nèi)的新風(fēng)是潔凈、舒適的,對室內(nèi)環(huán)境不會產(chǎn)生影響。1實驗室新風(fēng)在分析化驗過程中,難以避免的會產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì),為了保護(hù)科研人員的身心健康,通常在室內(nèi)設(shè)置大量的局部排風(fēng)設(shè)備,如通風(fēng)柜、集氣罩、原子罩、萬向罩

技術(shù)導(dǎo)航 | 淺談實驗室新風(fēng)處理

技術(shù)導(dǎo)航 | 淺談實驗室新風(fēng)處理

  摘要:本文論述了實驗室新風(fēng)處理的基本方法和注意事項,確保補入室內(nèi)的新風(fēng)是潔凈、舒適的,對室內(nèi)環(huán)境不會產(chǎn)生影響。

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  實驗室新風(fēng)

  在分析化驗過程中,難以避免的會產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì),為了保護(hù)科研人員的身心健康,通常在室內(nèi)設(shè)置大量的局部排風(fēng)設(shè)備,如通風(fēng)柜、集氣罩、原子罩、萬向罩、通風(fēng)藥品柜等,且當(dāng)局部排風(fēng)設(shè)備的排風(fēng)量不能滿足實驗室相關(guān)規(guī)范對最小換氣次數(shù)的要求時,還需增設(shè)一些環(huán)境排風(fēng)口進(jìn)行全室通風(fēng),進(jìn)而造成實驗室內(nèi)的排風(fēng)量較大。

  現(xiàn)代化的實驗室,為了創(chuàng)造一個舒適的工作環(huán)境,提高科研人員的工作效率,對于設(shè)置排風(fēng)的實驗房間,通常按照風(fēng)平衡、熱平衡設(shè)計對應(yīng)的新風(fēng)系統(tǒng)

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  新風(fēng)過濾

  2.1粉塵過濾

  室外空氣中含有大量的粉塵,如果僅在新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)設(shè)置一道粗效過濾器,實踐證明,粗效過濾器通常1個月就要更換一次。對于我國北方等有風(fēng)沙的地區(qū),由于地理位置的特殊性,新風(fēng)中還夾帶著大量的沙塵,使得粗效過濾器的更換周期更短,一周需要更換一次。

  使用方如果不能及時更換過濾器,會使新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)換熱器盤管表面很快結(jié)垢,降低換熱效率。同時空氣中的粉塵與送風(fēng)機長期磨損,使得送風(fēng)機壽命大為縮短。當(dāng)過濾器阻塞到一定程度時,會形成一道“泥墻”,即使送風(fēng)機滿負(fù)荷運轉(zhuǎn),也無法將新風(fēng)送入室內(nèi),造成實驗室內(nèi)負(fù)壓過大。

  為了延長新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)的過濾器使用壽命,可現(xiàn)場制作或與建筑專業(yè)相配合,在新風(fēng)空調(diào)機組的入口處增設(shè)一個截面積較大的新風(fēng)采風(fēng)箱或新風(fēng)采風(fēng)室,使大量的大顆粒沙塵在此沉降和阻隔,從而延長新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)的過濾器使用壽命,大大節(jié)省后期運行維護(hù)費用。

  由于粗效過濾器僅能過濾一定范圍內(nèi)的粉塵,對于一些要求較高的實驗室,還可在新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)增設(shè)凈化級別更高的過濾器,如中效袋式過濾器、駐電極高效凈化過濾器等。

  2.2鹽霧過濾

  沿海地區(qū),空氣中含有大量的鹽分,如果不經(jīng)過濾處理,直接送入室內(nèi),易對新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)的表冷器、送風(fēng)機、變頻電機和室內(nèi)儀器設(shè)備等造成嚴(yán)重的腐蝕和破壞。

  為了降低鹽霧的危害,提高設(shè)備的使用壽命,通常在新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)設(shè)置一道中高效過濾器,對鹽霧進(jìn)行過濾。

  當(dāng)空氣中鹽霧成分較多時,考慮到中高效過濾器的使用壽命較短,后期的維護(hù)成本較高,也可采用專用的鹽霧過濾機組,通過過濾、噴淋等原理對鹽霧進(jìn)行過濾。

  2.3化學(xué)污染物過濾

  當(dāng)實驗室周邊空氣質(zhì)量較差時,如空氣中存在含硫氣體、含氯氣體、含氮氣體等化學(xué)物質(zhì)或空氣中存在刺激性氣味時,新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)除設(shè)置常規(guī)的粉塵過濾器外,尚需設(shè)置專用的活性炭或化學(xué)過濾模塊對新風(fēng)進(jìn)行吸附、化學(xué)催化、除臭等處理,從而保證送入室內(nèi)的空氣是高品質(zhì)的新鮮空氣。

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  新風(fēng)溫濕度控制

  3.1溫度控制

  對于夏季采用冷凍水進(jìn)行降溫處理的新風(fēng)空調(diào)機組,在送風(fēng)總管內(nèi)設(shè)置一個溫度傳感器,實時監(jiān)測送風(fēng)溫度,當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定值時,通過控制冷水電動水閥執(zhí)行器調(diào)大電動水閥的開度,加大表冷器的水流量來保證送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定要求。反之減小表冷器的水流量來保證送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定要求。

  對于冬季采用熱水進(jìn)行加熱處理的新風(fēng)空調(diào)機組,利用送風(fēng)總管內(nèi)已有的溫度傳感器,實時監(jiān)測送風(fēng)溫度,當(dāng)送風(fēng)溫度高于設(shè)定值時,通過控制熱水電動水閥執(zhí)行器調(diào)小電動水閥的開度,減小加熱器的水流量來保證送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定要求。反之加大加熱器的水流量來保證送風(fēng)溫度達(dá)到設(shè)定要求。

  3.2濕度控制

  首先查閱相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),了解項目所處地區(qū)冬夏季室外空調(diào)計算參數(shù),然后有針對性的進(jìn)行濕度控制。

  當(dāng)夏季空氣中濕度較大時,可采用冷凍除濕+再熱的方式進(jìn)行除濕;當(dāng)冬季空氣中濕度較小時,可選用濕膜加濕、高壓微霧加濕、干蒸汽加濕、電極加濕等方式對新風(fēng)進(jìn)行加濕處理。

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  新風(fēng)風(fēng)量控制

  由于實驗室內(nèi)存在大量的變風(fēng)量局部排風(fēng)設(shè)備,如變風(fēng)量通風(fēng)柜、變風(fēng)量中央集氣罩等,造成末端風(fēng)量存在變化的可能。而在設(shè)計之初,按照考慮了一定同時使用系數(shù)后進(jìn)行設(shè)備選型,即所選設(shè)備通常風(fēng)量較大。當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)量需求較小時,就需要新風(fēng)空調(diào)機組降低頻率運行。

  目前常見的風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制方式有:定靜壓控制、變靜壓控制和總風(fēng)量控制三種基本方法。在實驗室通風(fēng)領(lǐng)域,常用的是定靜壓控制方法,即在最不利環(huán)路的末端定風(fēng)量壓力無關(guān)型閥門前后設(shè)置一個靜壓傳感器,保持該點靜壓值在設(shè)定值,并以此為基準(zhǔn)點進(jìn)行風(fēng)機變頻調(diào)節(jié)。當(dāng)室內(nèi)排風(fēng)變風(fēng)量壓力無關(guān)型閥門的風(fēng)量發(fā)生變化時,為了保證實驗室內(nèi)始終處于微負(fù)壓,必然連鎖調(diào)節(jié)對應(yīng)的送風(fēng)變風(fēng)量壓力無關(guān)型閥門的開度,進(jìn)而造成新風(fēng)風(fēng)道壓差發(fā)生變化。通過靜壓傳感器檢測到的風(fēng)道壓差變化,調(diào)節(jié)送風(fēng)機的運行頻率滿足風(fēng)道壓差恒定。

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  新風(fēng)除濕

  5.1除濕目的

  南方地區(qū),夏季炎熱潮濕,空氣中濕度加大,尤其是梅雨季節(jié),如新風(fēng)不經(jīng)除濕處理直接送入室內(nèi),易造成室內(nèi)空氣相對濕度較大,出現(xiàn)發(fā)霉,甚者出現(xiàn)墻壁結(jié)露、儀器表面結(jié)露等現(xiàn)象,進(jìn)而破壞室內(nèi)裝飾裝修,影響部分儀器設(shè)備不能正常工作。

  5.2除濕措施

  傳統(tǒng)的除濕方式為室外高溫高濕的新風(fēng),先經(jīng)過表冷器進(jìn)行降溫,通常處理到室內(nèi)露點溫度,將新風(fēng)中的大量水分除去,然后利用表冷器后端的熱水盤管進(jìn)行二次升溫,從而保證送入室內(nèi)的空氣品質(zhì)不影響室內(nèi)環(huán)境。

  鑒于冷凍除濕需要先降溫再升溫,造成能量的浪費,而且不是每個項目夏季均能夠提供再熱源,為了在現(xiàn)有的條件下進(jìn)行濕度控制,當(dāng)相對濕度控制精度要求不高時,當(dāng)下也可采用U型三維除濕熱管進(jìn)行除濕再熱。室外高溫高濕的空氣,首先經(jīng)過U型三維除濕熱管的前段進(jìn)行熱交換,對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷,同時新風(fēng)中的熱量轉(zhuǎn)移到熱管內(nèi);然后預(yù)冷后的新風(fēng)經(jīng)過表冷器進(jìn)行深度降溫后送往U型三維除濕熱管的后段進(jìn)行再熱。U型三維除濕熱管在對新風(fēng)進(jìn)行降溫、升溫的過程中,利用體內(nèi)充注制冷劑的相變進(jìn)行,可實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移零能耗。

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  新風(fēng)空調(diào)機組防凍

  6.1凍裂原因

  對于夏熱冬冷、寒冷、嚴(yán)寒地區(qū),冬季室外空氣溫度較低,可以達(dá)到零下幾度甚至零下幾十度。而實驗室新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冬季加熱用的熱媒通常為熱水,如果操作、運行不當(dāng),極易造成加熱盤管凍裂。凍裂的原因大致如下:

  6.1.1運行過程

  1)實驗室新風(fēng)系統(tǒng)常規(guī)采用的是全新風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),存在低風(fēng)量運行工況,造成新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)盤管的水流速降低,盤管凍裂。

  2)組合式空調(diào)機組設(shè)計時,除熱量需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冷量需求的地區(qū),經(jīng)常夏季制冷和冬季加熱共用一道盤管,因此組合式空調(diào)機組生產(chǎn)廠商為了保證盤管性能,均按制冷量進(jìn)行盤管選型。在冬季運行時,由于熱水溫差較大,需要的換熱面積小,造成盤管內(nèi)運行的水流速降低。

  3)由于系統(tǒng)中排氣不暢,造成盤管中混有大量氣體,使循環(huán)管路流動阻力加大、流速降低。

  4)水系統(tǒng)中存在較多的雜質(zhì),阻塞盤管,使流體速度降低或靜止。

  5)冷熱盤管獨立設(shè)計時,冬季冷盤管內(nèi)水未排或未排凈,冷空氣流經(jīng)盤管后,凍裂冷水盤管。

  6.1.2停機過程

  1)在系統(tǒng)間歇運行時,關(guān)閉狀態(tài)的電動保溫閥,在熱壓和風(fēng)壓的共同作用下,冷空氣通過閥門縫隙滲入新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi),使其內(nèi)部溫度降低,造成盤管凍裂。

  2)正常停機時,熱水循環(huán)系統(tǒng)停止工作,熱水在盤管內(nèi)積存。由于新風(fēng)口處設(shè)置的風(fēng)閥熱傳導(dǎo)和室外冷空氣的滲入,使盤管內(nèi)的水因局部溫度逐漸降低而凍結(jié),導(dǎo)致盤管凍裂。

  3)非正常停機,熱水系統(tǒng)因故障原因停機,而新風(fēng)空調(diào)機組的風(fēng)機仍然工作,大量低溫新風(fēng)經(jīng)過盤管,盤管內(nèi)的存水結(jié)冰并使其凍裂。

  6.2防凍措施

  6.2.1設(shè)計措施

  1)在新風(fēng)空調(diào)機組新風(fēng)入口處裝設(shè)開關(guān)型保溫密閉風(fēng)閥并與送風(fēng)機連鎖。當(dāng)送風(fēng)機啟動時,新風(fēng)入口處電動密閉風(fēng)閥全開;當(dāng)送風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)時,新風(fēng)入口處電動密閉風(fēng)閥關(guān)閉。

  2)在每臺新風(fēng)空調(diào)機組供回水總管間設(shè)置一套變頻防凍循環(huán)水泵,當(dāng)室外溫度低于5℃時,防凍循環(huán)水泵自動投入運行,保證盤管內(nèi)水流量恒定,維持在設(shè)計值以上。該防凍循環(huán)水泵采用變頻控制,通過設(shè)置在水泵進(jìn)出口的壓力傳感器來控制水泵流量。

  3)在每臺新風(fēng)空調(diào)機組的回水總管上設(shè)回水溫度檢測裝置,當(dāng)回水溫度低于設(shè)定值時報警,連鎖關(guān)閉新風(fēng)空調(diào)機組。

  4)在每臺新風(fēng)空調(diào)機組加熱盤管后側(cè)裝設(shè)防凍開關(guān),當(dāng)盤管加熱后的溫度低于設(shè)定值時,將自動切斷送風(fēng)機電路,停止風(fēng)機運轉(zhuǎn),連鎖關(guān)閉新風(fēng)入口電動密閉風(fēng)閥,同時將熱水電動調(diào)節(jié)閥開至最大,并發(fā)出報警信號。

  5)冬季運行時,為電動熱水調(diào)節(jié)閥設(shè)置最小開度,從而保證盤管內(nèi)一定的水流速。

  6)當(dāng)換熱效率允許時,新風(fēng)空調(diào)機組內(nèi)的加熱盤管采用順流式設(shè)計,即使低溫空氣先與加熱盤管內(nèi)的高溫進(jìn)水側(cè)進(jìn)行換熱,延遲水溫降低時間,防止盤管凍裂。

  7)結(jié)合項目特點,設(shè)置乙二醇熱回收盤管段、三維熱管熱回收裝置等,對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱;也可考慮熱媒采用乙二醇水溶液。

  6.2.2施工措施

  1)在每組加熱盤管的最高點處設(shè)置手動放氣閥,最低點處設(shè)置泄水閥,用于在系統(tǒng)調(diào)試和新風(fēng)空調(diào)機組停機時,完全排空加熱盤管內(nèi)的空氣和雜質(zhì)。

  2)進(jìn)入加熱盤管的水系統(tǒng)管路上設(shè)置Y型過濾器,并在安裝調(diào)試后,清洗Y型過濾器,避免雜質(zhì)進(jìn)入加熱盤管內(nèi),增加阻力降低熱水流速。

  6.2.3保養(yǎng)措施

  1)定期檢查、清洗水管路上的Y型過濾器。

  2)當(dāng)新風(fēng)空調(diào)機組長時間不工作時,可由維護(hù)管理人員在盤管的排氣閥位置設(shè)置一個三通,之后接入壓縮空氣進(jìn)行吹掃,打開盤管最低點的排水口即可將水完全排凈,防止盤管凍裂。

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  結(jié)束語

  新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的好壞,直接影響到室內(nèi)空氣質(zhì)量、設(shè)備維護(hù)成本和后期的運行費用,這就要求我們精確計算,不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),采用新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料,在保證安全的前提下,讓新風(fēng)系統(tǒng)更加節(jié)能穩(wěn)定的運行。

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