实验室通风与系统控制

实验室通风与系统控制是确保实验室环境安全、舒适以及实验结果准确性的关键环节。以下是环扬未来对实验室通风与系统控制的详细解析：

一、实验室通风的重要性

1. 保障人员安全：实验室中常常涉及各种化学试剂、有毒气体和易燃易爆物质，有效的通风系统可以迅速排除这些有害物质，防止它们在空气中积聚，从而保障实验人员的身体健康和生命安全。
2. 控制空气质量和湿度：实验室的空气质量直接影响实验结果的准确性。适当的通风系统可以控制室内空气的温度、湿度和洁净度，确保实验条件的稳定性和一致性。这对于一些对环境要求较高的实验尤为重要。
3. 提高实验效率：良好的通风系统可以减少实验过程中因空气污染导致的干扰，提高实验设备的运行效率。此外，舒适的实验室环境也有助于实验人员保持良好的工作状态，提高工作效率。
4. 符合法规要求：许多国家和地区对实验室的通风系统有严格的规定和标准，一个合规的通风系统不仅可以避免法律风险，还能提升实验室的信誉和形象。

二、实验室通风系统的组成

实验室通风系统一般由通风设备、通风管道、消声器、风机、控制系统组成。其中通风设备是核心部分，主要有排毒柜（通风柜）、原子吸收罩、万向排气罩、桌面式通风罩等。

1. 排毒柜：是安全处理有害、有害气体或蒸汽的通风设备，用来捕捉、密封和转移污染物以及有害气体，防止其逃逸到实验室内，从而*小化操作者吸入接触的污染物。排毒柜内的气流是通过排风机将实验室内的空气吸进排毒柜，将排毒柜内污染的气体稀释并通过通风系统排到户外后，可以达到低浓度扩散。
2. 万向抽气罩：是进行局部通风的首选，安装简单、定位灵活，通风性能良好，能有效保护实验室工作人员的人身安全，适用于液相色谱、气相色谱或废气量不大且没有高温的实验。
3. 原子吸收罩：主要适用于原子吸收仪等涉及高温且需要局部通风的大型精密仪器，要求定位安装，也是整体实验室规划中必须考虑的因素之一。
4. 桌面通风罩：主要适用于有机化学或需要长时间蒸馏的实验室，在解决这类实验室的整体通风要求中必不可少。

三、实验室通风系统的控制方法

实验室通风系统的控制方法主要包括定风量系统控制、变风量系统控制以及智能控制系统等。

1. 定风量系统控制：

   • 系统采用静压传感自动变频控制（或PLC编程控制），静压传感自动变频控制可以根据开启通风设备的数量变化，将其感应到的静压转变成0~10v的电信号输入变频器从而自动调节风机频率，使风机的抽风量与实际所需排风量相匹配，从而确保排风效果，达到节能节噪的效果。
   • 每台通风柜安装一个电子风量调节阀，其控制开关和变频控制系统及风机联动，可实现单台或多台通风设备等不同工况下的控制。风量调节阀采用数显可调角度的电子风量调节阀，并且有记忆功能（即可以记住此次调节的角度，下次打开时仍然调到设计的角度）。
   • 系统风阀和风机整体联锁，实现气流的有序流动，平衡系统风量，防止气流反串、倒流。

2. 变风量系统控制：

   • 排风机采用变频风机，在排风或补风主风道上设压力传感器，利用静压控制器PID控制变频器调节风机转速，达到恒定静压或动压调节风量的目的。
   • 高性能的气流控制器可以快速、稳定的在大流量变化范围内调节。在变风量系统中排风柜一般采用面风速控制，通过在排风柜前采用人体感应器检测人员是否存在，来控制柜门面风速。当操作人员在排风柜前作业时，将排风柜面风速设定为工作模式，此时排风柜面风速控制在0.5m/s；当操作人员离开的时候，将排风柜面风速设定为待命模式，此时排风柜面风速控制在0.3m/s。
   • 自动变风量控制系统的优点包括节能显著、安全性高，易于适应风量变化需求。

3. 智能控制系统：

   • 静压变频控制系统：根据管道压差数据针对实验室排风量实时变化及时调整排风机运转频率，降低或增大排风量，进而达到节能、降噪的自动化控制系统。
   • PLC变频控制系统：根据探测通风柜的开关信号，来自动调整风机的运行频率，进而在满足安全的前提下实现节能环保的效果。
   • VAV变风量控制系统：相对于定风量系统而言，在设计时采用的是变频风机，当负荷变化时改变送风量，送风温度不变（水量还是变化的），从而减小风机能耗。VAV系统可以及时有效调整并精准保持通风柜面风速恒定在安全值上，不论通风柜的玻璃视窗开启高度大小，是安全节能的典范。
   • 房间负压控制系统：一般实验室需要微负压，以防止实验室内部有害物质随气流向工作区域或走廊泄露。该系统是通过压差检测器持续监测房间内与走廊的压差，进而在压差变化时及时控制通风系统的风机转换运转频率，*终实现房间微负压的目的。

四、实验室通风系统设计的原则

1. 根据大楼的结构特点，就近开设风井，划分排风和补风系统，管道系统做到“短、平、顺、直”，减小系统阻力，降低系统噪声。
2. 排风和补风系统达到风量平衡，保持室内-5Pa~-10Pa的负压，防止有害气体的散溢，保证实验人员的身心健康。
3. 夏天补冷风、冬天补暖风，保证室内温湿度的舒适性。
4. 采用智能变频控制系统，达到操作方便、节能降噪的目的。
5. 综合考虑各项因素，采用投资少、运行稳定、运行费用低、运行效果好的成熟工艺。
6. 所选择的工艺必须满足现场条件，平面布置简洁、紧凑、少占地，并方便生产操作和维护维修。
7. 非标设备应符合国家或行业相关规范，并保证性能稳定、外表美观。
8. 在设计中充分考虑噪声、臭味等，防止二次污染的产生，不给周围环境造成新的污染。
9. 处理设施具备冲击负荷能力，确保废气达标排放。