實驗室補風系統

實驗室補風系統

??由于實驗室環境的特殊性，在進行科學研究時難以避免的會產生些許有毒有害物質。為了保證科研人員的身心健康，一般需要設置通風柜、萬向罩、原子罩等局部排風設備或者考慮全面通風，并設置相應的補風措施。

??一、補風原則

??依據實驗室建設相關標準，一般實驗室房間小通風換氣次數不低于4次/h，污染嚴重的實驗房間小通風換氣次數取8～12次/h。考慮到科研工作的連續性，要求所對應的排風系統也需連續運行，所以需要設置與排風系統相匹配的機械補風系統。同時，為了保證送入室內的補風對實驗環境不造成影響，需要對補風進行相應的過濾、熱濕處理。

??二、補風處理

??2.1 補風過濾

??室外空氣中含有一定量的灰塵，北方地區，補風中還存在部分沙塵，為了保證送入室內的是清潔的新鮮空氣，新風送入室內之前需經過濾處理。

??傳統做法是在補風處理機組內設置兩道過濾器，分別是粗效板式過濾器（G4）和中效袋式過濾器（F7）。為了延長過濾器的使用壽命，在補風機組入口前增設一個截面風速很低的補風采集箱，讓大顆粒的粉塵在此沉降，然后再進入補風機組進行后續過濾。(實驗室補風系統)

??由于北方地區風沙大，傳統的過濾器，1周左右就需要跟換，維護工作量大，維護成本高，且如果跟換不及時，將影響室內補風量。鑒于此，可考慮采用易于維護、阻力低的粗效金屬濾網過濾器加靜電吸附過濾器替換傳統的粗、中效過濾器。替換后的過濾器，當阻塞時，可就近水洗，快速吹干后即可重新投入使用。

??2.2 補風熱濕處理

??2.2.1夏季

??為了避免送入室內的補風，對室內溫濕度產生較大影響，根據項目所處地區不同，需要對補風分別采取不同的熱濕處理方式。

??①室外空氣含濕量大于室內空氣含濕量時，可先將補風含濕量處理到小于或等于室內設計含濕量，然后再升溫至室內設計溫度。

??②室外空氣含濕量小于室內含濕量時，補風僅需等濕處理到室內設計溫度即可。

??③室外空氣含濕量適中時，將補風處理到室內設計狀態點的等焓點，然后采用露點送風。

??2.2.2冬季

??當室外空氣溫濕度低于室內設計溫濕度時，送入室內的補風需要經過加熱、加濕處理后送入室內。

??加熱方式，根據項目冬季熱源情況，可選用熱水、蒸汽等，除特殊情況外，嚴禁采用電加熱。

??加濕方式，結合項目可提供的資源及室內設計要求，選用干蒸汽加濕、電極加濕、電熱加濕、濕膜加濕、高壓微霧加濕等。

實驗室補風系統

??三、補風機組防凍

??冬季，當室外溫度低于0℃時，如果相關的防凍保護措施不到位，易造成補風處理機組盤管凍裂，進而影響通風系統正常使用。

??3.1 基本防凍措施

??①補風機組吸入口處設置保溫型電動密閉關斷閥，與補風機組連鎖起停，確保停機狀態下無新風進入補風機組內，造成盤管凍裂。

??②補風機組內熱水盤管后設置防凍開關，當防凍開關測量值小于或等于設定值時，補風機組自動停機，保溫型電動密閉關斷閥連鎖關閉，且熱水管路上電動調節閥閥門開度開到大。

??③補風機組熱水管路上的電動調節水閥設置小開度，從而保證熱水管路上一定的水流速。

??④補風機房內設置相應的采暖設施，保證機房內溫度在5℃以上。

??3.2 結合實際情況增設加強型防凍措施

??①當建筑空間、電量有富余時，可在每臺補風機組熱水供回水主管間增設1臺防凍循環水泵，根據測量回水管道內的水壓力，進行水泵流量調節，進而保證熱水管道內的水流速始終大于等于1m/s。

??②當采用集中高溫熱源時，可在熱力入口處增設1臺板式換熱機組，將集中熱源與補風機組用熱水分開，在二次側管路內充注一定質量濃度的乙二醇溶液，從而避免盤管凍裂。

??四、節能措施

??4.1 主機冷凝熱回收

??對送風參數控制嚴格的場合且需新設冷熱源時，可通過選用熱回收型冷熱水機組，在制冷的同時，產生再熱水，用于補風再熱。為了保證熱水的質量，通常設置一個蓄水箱，用于儲存主機產生的熱水。

??4.2 新風熱回收

??當項目處于夏熱冬冷或夏熱冬暖地區時，夏季，如果補風處理不當，易造成實驗室內相對濕度過大，甚者房間內出現結露現象，進而影響科學研究。為了保證室內環境滿足設計要求，通常需要對補風進行除濕處理。當項目有廢熱可供利用時，可利用免費的能源對補風進行除濕再熱。若項目無相關的資源，可通過采用新技術、新產品獲取“免費"的熱源再熱補風。目前采用的技術是在補風空調機組內增設一道U型除濕三維熱管，包裹表冷器前后，利用熱管內充注的環保型冷媒的相變，實現能量的“搬運"。

??先，室外高溫高濕的補風經過表冷器前的熱管，利用熱管對其進行預冷，同時將熱量轉移到表冷器后的熱管。

??然后，經過預冷后的補風，再通過表冷器進行深度除濕。

??后，經過深度除濕后的補風，又經過表冷器后的熱管再熱，達到設計送風狀態點，同時將補風中的冷量“搬運"至表冷器前的熱管，以便對補風進行預冷。

??通過設置U型三維熱管，可以利用免費的能源對補風進行預冷和再熱，滿足室內濕度要求，節能60%左右。

??4.3 排風熱回收

??夏季室內外溫差在10℃左右，冬季室內外溫差甚者達到40℃，節能潛力巨大。在保證、無交叉污染的前提下，選用的熱回收裝置回收排風中的能量，用于預冷或預熱補風。

??4.3.1 三維熱管熱回收

??隨著科學技術的不斷進步，三維熱管的泄漏率不斷降低，換熱效率不斷提高，對于設置補風空調機組的項目，通常在補風機組入口處與排風機組入口處設置一臺三維熱管熱回收器，利用熱回收器內的制冷劑相變實現能量轉移。

??夏季，室內排出的低溫空氣，經過三維熱管熱回收器，將熱回收器內的制冷劑，由氣態轉變為液態，然后液態的制冷劑利用重力流，流至補風側。液態制冷劑遇到高溫的室外風，液態轉變為氣態，吸收熱量，實現預冷，同時氣態制冷劑又流至排風側，重新進行循環。

??冬季，管路布置與夏季一致，但制冷劑相變過程與夏季正好相反。

??4.3.2 乙二醇熱回收

??在一些項目中，補風空調機組位于樓層內，而排風機組位于屋面，如果采用三維熱管熱回收，需要借助風管將經過預冷或預熱的補風引入補風空調機組內。鑒于乙二醇水溶液的密度比空氣大，輸送同樣能量時，水管路占用的建筑空間遠遠小于風管路占用的建筑空間。所以采用分體式熱回收機組，即在補風空調機組內設置一道補風乙二醇熱回收裝置，在排風機入口處設置一道排風乙二醇熱回收裝置，兩個熱回收裝置之間通過無縫鋼管相連，管路內充注一定質量濃度的乙二醇水溶液，通過循環水泵，將排風中的冷/熱量轉移至補風中，實現節能。

??4.4 變風量控制系統

??4.4.1 末端變風量風閥控制

??每臺排風柜均設置一套變風量閥門控制系統，含一顆壓力無關型變風量閥門、一個門高傳感器、一個閥門控制器。當排風柜柜門移動時，門高傳感器會產生一個電阻信號，傳送至閥門控制器，閥門控制器根據設定好的程序，進行變風量閥門風量調節，從而保證排風柜的面風速始終恒定在0.5m/s±0.1m/s。

??由于排風柜風量在變化，如果補風量不變的話，那么存在當排風量降到一定程度時，實驗房間內會出現正壓，將實驗產生的有毒有害氣體泄露出來。鑒于此，在設置變風量排風閥的房間補風支管上設置一套與排風變風量閥門相匹配的壓力無關型變風量補風閥，跟隨排風閥門變化而變化，保證實驗房間內始終為負壓狀態。

??4.4.2 風機變頻控制

??末端風量在不停的變化，需要對應的風機也能夠滿足末端風量變化需求，即要求選用的風機電機為變頻電機。風機變頻控制方式通常采用成熟的定靜壓模式，即在管路上，設置一個靜壓傳感器，實時監測管道內的壓力，與設定值比較。如實測壓力值大于設定值時，將信號傳給控制器，控制器控制風機降低頻率運行，減小管道壓力；如實測壓力值小于設定值時，將信號傳給控制器，控制器控制風機升高頻率運行，增加管道壓力。

??4.5 全新風運行

??當室外新風焓值低于室內排風焓值時，可考慮直接利用補風進行實驗房間降溫，節約能耗。

??五、結束語

??實驗室補風系統設計質量的好壞，直接關系到室內空氣質量、科研人員身心健康及后期的運行維護費用等。所以，一個的設計方案，需要設計師在實驗室通風空調設計過程中，嚴格依據相關標準規范進行合理計算、科學選型、積極采用新技術、新產品、新工藝、新材料。