实验室通风系统的设计与测试

高校实验室的废气处理一般是采用通风系统排入空气中的方法,高浓度废气则需要用适当的化学吸收处理后,再由通风系统排入大气。在进行实验时,有毒废气对实验室内人员的身体会产生毒害作用。采用通风系统把有毒气体排出室外是解决问题的有效途径。许多高校在实验室的通风系统设计或改建过程中,经常遇到换气量和噪音的矛盾。换气量过大,实验室内噪声超标;降低噪声,往往又达不到有效的换气量,使得通风系统形同虚设。我校新建的解剖学实验室和分析实验室就存在上述问题。笔者在改建通风系统的过程中,采用合理的计算方法,改进了原设计方案,总结出一种实验室通风系统的设计思路。

1 实验室换气量的计算

根据实验中有害气体的散逸程度,换气速度大体可选在10—20次/H。在废气对人体危害程度不高,且散逸不严重的情况下,可选10次/H,如低于10次,则不能有效的排除室内废气。如换气量过大,则室内噪声加大。我们在设计中,分析实验室选用换气速度为14次/H,解剖学实验室选用换气速度为18次/H,换气效果良好:室内无异味,室内噪声均低于55分贝。

换气量计算方法:

换气量=室内有效空间×换气次数/H室内有效空间=室内容积-室内设施体积:

以我校分析实验室和解剖学实验室为例说明:两个实验室的有效空间均为:长×宽×高-室内设施体积=250立方米。

根据废气的有害程度,设计分析实验室换气速度为15次/H。则换气量=250×15=3750立方米/H。即每小时排出的空气体积为3750立方米解剖学实验室换气速度为18次/H,则换气量=250×18=4500立方米/H。即每小时排出的空气为4500立方米。

计算出的换气量,可以作为通风系统的总体设计以及排气管道、风机选用的依据。

2 整体设计

通风系统的整体设计,。首先应考虑有效排气和噪声干扰这两大互相制约因素的影响,同时还应该注意实验室的功能要求和室内布局的美观。风机的安装位

置一般有室内和楼顶两种。一般来说,风机安装在楼顶不仅可以节省实验室的有效空间,避免风机噪音直接干扰,还可以有效排放有害气体,并且方便安装。因此,应首选把风机安装于楼顶。

当单台风机排气量超过2000立方米/H时,室内噪声就会很大。在保证有效换气量的前提下,可以采取多台小风机运行的方式降低噪声。小风机本身震动小,多台风机同时运转时的异步性也会抵消部分震动噪声;增加通风管道的长度和转弯次数也会降低部分噪声,但这需要加大风机功率。实验室所在楼层的位置,往往决定通风管道的长度。这也是影响排气量和噪声的重要因素之一。

3 通风管道的设计

3.1 通风管道的选用

新建实验楼时,可以按照实验室通风系统的要求设计专用的管道井:在已有的建筑物中改建通风系统时,则通风管道不可能使用专用的管道井,必需通过各楼层房间。因此,通风管道材料的选用,不但要保证足够的通风量,还应尽量减少对管道

所经过的房间的功能和外观的影响。上述两例中,由于分析实验室位于顶层,不存在其他楼层房间室内管道问题。解剖实验室位于一层,管道需穿过四层楼房房间,如果选材不当,则会对管道所经过的房间造成很大的影响。经过对比,我们选用的是口径为250mm的白色PVC管材。其内外表面细腻光滑,与一般玻璃钢通风管相比,具有外表美观,内部风阻小,不易变形,噪声小等优点。

3.2 通风管道口径的计算

通风管道口径大小,直接影响通风量能否达到设计要求,也是影响管道噪声因素之一。在解剖学实验室的设计中,我们采用两条250直径的管道。所选用的管道口径大小是根据通风量计算出来的。计算过程如下:

室内通风采用两条管道,每条管道的通风量为4500/2=2250立方米/H=0.625立方米/秒。管道口径为250mm,截面约为0.05平方米,通风时内部风速=0.625/0.05=12.5米/秒。这样的风速,会对管壁形成很大的负压。如果采用玻璃钢管道,由于其工艺特点,必然会产生较大的噪声。而采用PVC管,则可避免这一不利情况的发生。

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