實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)
??由于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的特殊性,在進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)難以避免的會(huì)產(chǎn)生些許有毒有害物質(zhì)。為了保證科研人員的身心健康,一般需要設(shè)置通風(fēng)柜、萬(wàn)向罩、原子罩等局部排風(fēng)設(shè)備或者考慮全面通風(fēng),并設(shè)置相應(yīng)的補(bǔ)風(fēng)措施。
一、補(bǔ)風(fēng)原則
依據(jù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),一般實(shí)驗(yàn)室房間小通風(fēng)換氣次數(shù)不低于4次/h,污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)房間小通風(fēng)換氣次數(shù)取8~12次/h??紤]到科研工作的連續(xù)性,要求所對(duì)應(yīng)的排風(fēng)系統(tǒng)也需連續(xù)運(yùn)行,所以需要設(shè)置與排風(fēng)系統(tǒng)相匹配的機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。同時(shí),為了保證送入室內(nèi)的補(bǔ)風(fēng)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境不造成影響,需要對(duì)補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行相應(yīng)的過(guò)濾、熱濕處理。
二、補(bǔ)風(fēng)處理
2.1 補(bǔ)風(fēng)過(guò)濾
室外空氣中含有一定量的灰塵,北方地區(qū),補(bǔ)風(fēng)中還存在部分沙塵,為了保證送入室內(nèi)的是清潔的新鮮空氣,新風(fēng)送入室內(nèi)之前需經(jīng)過(guò)濾處理。
傳統(tǒng)做法是在補(bǔ)風(fēng)處理機(jī)組內(nèi)設(shè)置兩道過(guò)濾器,分別是粗效板式過(guò)濾器(g4)和中效袋式過(guò)濾器(f7)。為了延長(zhǎng)過(guò)濾器的使用壽命,在補(bǔ)風(fēng)機(jī)組入口前增設(shè)一個(gè)截面風(fēng)速很低的補(bǔ)風(fēng)采集箱,讓大顆粒的粉塵在此沉降,然后再進(jìn)入補(bǔ)風(fēng)機(jī)組進(jìn)行后續(xù)過(guò)濾。(實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng))
由于北方地區(qū)風(fēng)沙大,傳統(tǒng)的過(guò)濾器,1周左右就需要跟換,維護(hù)工作量大,維護(hù)成本高,且如果跟換不及時(shí),將影響室內(nèi)補(bǔ)風(fēng)量。鑒于此,可考慮采用易于維護(hù)、阻力低的粗效金屬濾網(wǎng)過(guò)濾器加靜電吸附過(guò)濾器替換傳統(tǒng)的粗、中效過(guò)濾器。替換后的過(guò)濾器,當(dāng)阻塞時(shí),可就近水洗,快速吹干后即可重新投入使用。
2.2 補(bǔ)風(fēng)熱濕處理
2.2.1夏季
為了避免送入室內(nèi)的補(bǔ)風(fēng),對(duì)室內(nèi)溫濕度產(chǎn)生較大影響,根據(jù)項(xiàng)目所處地區(qū)不同,需要對(duì)補(bǔ)風(fēng)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(nèi)空氣含濕量時(shí),可先將補(bǔ)風(fēng)含濕量處理到小于或等于室內(nèi)設(shè)計(jì)含濕量,然后再升溫至室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度。
②室外空氣含濕量小于室內(nèi)含濕量時(shí),補(bǔ)風(fēng)僅需等濕處理到室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度即可。
③室外空氣含濕量適中時(shí),將補(bǔ)風(fēng)處理到室內(nèi)設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)的等焓點(diǎn),然后采用露點(diǎn)送風(fēng)。
2.2.2冬季
當(dāng)室外空氣溫濕度低于室內(nèi)設(shè)計(jì)溫濕度時(shí),送入室內(nèi)的補(bǔ)風(fēng)需要經(jīng)過(guò)加熱、加濕處理后送入室內(nèi)。
加熱方式,根據(jù)項(xiàng)目冬季熱源情況,可選用熱水、蒸汽等,除特殊情況外,嚴(yán)禁采用電加熱。
加濕方式,結(jié)合項(xiàng)目可提供的資源及室內(nèi)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)
三、補(bǔ)風(fēng)機(jī)組防凍
冬季,當(dāng)室外溫度低于0℃時(shí),如果相關(guān)的防凍保護(hù)措施不到位,易造成補(bǔ)風(fēng)處理機(jī)組盤(pán)管凍裂,進(jìn)而影響通風(fēng)系統(tǒng)正常使用。
3.1 基本防凍措施
①補(bǔ)風(fēng)機(jī)組吸入口處設(shè)置保溫型電動(dòng)密閉關(guān)斷閥,與補(bǔ)風(fēng)機(jī)組連鎖起停,確保停機(jī)狀態(tài)下無(wú)新風(fēng)進(jìn)入補(bǔ)風(fēng)機(jī)組內(nèi),造成盤(pán)管凍裂。
②補(bǔ)風(fēng)機(jī)組內(nèi)熱水盤(pán)管后設(shè)置防凍開(kāi)關(guān),當(dāng)防凍開(kāi)關(guān)測(cè)量值小于或等于設(shè)定值時(shí),補(bǔ)風(fēng)機(jī)組自動(dòng)停機(jī),保溫型電動(dòng)密閉關(guān)斷閥連鎖關(guān)閉,且熱水管路上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥門(mén)開(kāi)度開(kāi)到大。
③補(bǔ)風(fēng)機(jī)組熱水管路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥設(shè)置小開(kāi)度,從而保證熱水管路上一定的水流速。
④補(bǔ)風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置相應(yīng)的采暖設(shè)施,保證機(jī)房?jī)?nèi)溫度在5℃以上。
3.2 結(jié)合實(shí)際情況增設(shè)加強(qiáng)型防凍措施
①當(dāng)建筑空間、電量有富余時(shí),可在每臺(tái)補(bǔ)風(fēng)機(jī)組熱水供回水主管間增設(shè)1臺(tái)防凍循環(huán)水泵,根據(jù)測(cè)量回水管道內(nèi)的水壓力,進(jìn)行水泵流量調(diào)節(jié),進(jìn)而保證熱水管道內(nèi)的水流速始終大于等于1m/s。
②當(dāng)采用集中高溫?zé)嵩磿r(shí),可在熱力入口處增設(shè)1臺(tái)板式換熱機(jī)組,將集中熱源與補(bǔ)風(fēng)機(jī)組用熱水分開(kāi),在二次側(cè)管路內(nèi)充注一定質(zhì)量濃度的乙二醇溶液,從而避免盤(pán)管凍裂。
四、節(jié)能措施
4.1 主機(jī)冷凝熱回收
對(duì)送風(fēng)參數(shù)控制嚴(yán)格的場(chǎng)合且需新設(shè)冷熱源時(shí),可通過(guò)選用熱回收型冷熱水機(jī)組,在制冷的同時(shí),產(chǎn)生再熱水,用于補(bǔ)風(fēng)再熱。為了保證熱水的質(zhì)量,通常設(shè)置一個(gè)蓄水箱,用于儲(chǔ)存主機(jī)產(chǎn)生的熱水。
4.2 新風(fēng)熱回收
當(dāng)項(xiàng)目處于夏熱冬冷或夏熱冬暖地區(qū)時(shí),夏季,如果補(bǔ)風(fēng)處理不當(dāng),易造成實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相對(duì)濕度過(guò)大,甚者房間內(nèi)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,進(jìn)而影響科學(xué)研究。為了保證室內(nèi)環(huán)境滿足設(shè)計(jì)要求,通常需要對(duì)補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行除濕處理。當(dāng)項(xiàng)目有廢熱可供利用時(shí),可利用免費(fèi)的能源對(duì)補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行除濕再熱。若項(xiàng)目無(wú)相關(guān)的資源,可通過(guò)采用新技術(shù)、新產(chǎn)品獲取“免費(fèi)”的熱源再熱補(bǔ)風(fēng)。目前采用的技術(shù)是在補(bǔ)風(fēng)空調(diào)機(jī)組內(nèi)增設(shè)一道u型除濕三維熱管,包裹表冷器前后,利用熱管內(nèi)充注的環(huán)保型冷媒的相變,實(shí)現(xiàn)能量的“搬運(yùn)”。
首先,室外高溫高濕的補(bǔ)風(fēng)經(jīng)過(guò)表冷器前的熱管,利用熱管對(duì)其進(jìn)行預(yù)冷,同時(shí)將熱量轉(zhuǎn)移到表冷器后的熱管。
然后,經(jīng)過(guò)預(yù)冷后的補(bǔ)風(fēng),再通過(guò)表冷器進(jìn)行深度除濕。
后,經(jīng)過(guò)深度除濕后的補(bǔ)風(fēng),又經(jīng)過(guò)表冷器后的熱管再熱,達(dá)到設(shè)計(jì)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn),同時(shí)將補(bǔ)風(fēng)中的冷量“搬運(yùn)”至表冷器前的熱管,以便對(duì)補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷。
通過(guò)設(shè)置u型三維熱管,可以利用免費(fèi)的能源對(duì)補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷和再熱,滿足室內(nèi)濕度要求,節(jié)能60%左右。
4.3 排風(fēng)熱回收
夏季室內(nèi)外溫差在10℃左右,冬季室內(nèi)外溫差甚者達(dá)到40℃,節(jié)能潛力巨大。在保證、無(wú)交叉污染的前提下,選用的熱回收裝置回收排風(fēng)中的能量,用于預(yù)冷或預(yù)熱補(bǔ)風(fēng)。
4.3.1 三維熱管熱回收
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,三維熱管的泄漏率不斷降低,換熱效率不斷提高,對(duì)于設(shè)置補(bǔ)風(fēng)空調(diào)機(jī)組的項(xiàng)目,通常在補(bǔ)風(fēng)機(jī)組入口處與排風(fēng)機(jī)組入口處設(shè)置一臺(tái)三維熱管熱回收器,利用熱回收器內(nèi)的制冷劑相變實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移。
夏季,室內(nèi)排出的低溫空氣,經(jīng)過(guò)三維熱管熱回收器,將熱回收器內(nèi)的制冷劑,由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài),然后液態(tài)的制冷劑利用重力流,流至補(bǔ)風(fēng)側(cè)。液態(tài)制冷劑遇到高溫的室外風(fēng),液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài),吸收熱量,實(shí)現(xiàn)預(yù)冷,同時(shí)氣態(tài)制冷劑又流至排風(fēng)側(cè),重新進(jìn)行循環(huán)。
冬季,管路布置與夏季一致,但制冷劑相變過(guò)程與夏季正好相反。
4.3.2 乙二醇熱回收
在一些項(xiàng)目中,補(bǔ)風(fēng)空調(diào)機(jī)組位于樓層內(nèi),而排風(fēng)機(jī)組位于屋面,如果采用三維熱管熱回收,需要借助風(fēng)管將經(jīng)過(guò)預(yù)冷或預(yù)熱的補(bǔ)風(fēng)引入補(bǔ)風(fēng)空調(diào)機(jī)組內(nèi)。鑒于乙二醇水溶液的密度比空氣大,輸送同樣能量時(shí),水管路占用的建筑空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于風(fēng)管路占用的建筑空間。所以采用分體式熱回收機(jī)組,即在補(bǔ)風(fēng)空調(diào)機(jī)組內(nèi)設(shè)置一道補(bǔ)風(fēng)乙二醇熱回收裝置,在排風(fēng)機(jī)入口處設(shè)置一道排風(fēng)乙二醇熱回收裝置,兩個(gè)熱回收裝置之間通過(guò)無(wú)縫鋼管相連,管路內(nèi)充注一定質(zhì)量濃度的乙二醇水溶液,通過(guò)循環(huán)水泵,將排風(fēng)中的冷/熱量轉(zhuǎn)移至補(bǔ)風(fēng)中,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
4.4 變風(fēng)量控制系統(tǒng)
4.4.1 末端變風(fēng)量風(fēng)閥控制
每臺(tái)排風(fēng)柜均設(shè)置一套變風(fēng)量閥門(mén)控制系統(tǒng),含一顆壓力無(wú)關(guān)型變風(fēng)量閥門(mén)、一個(gè)門(mén)高傳感器、一個(gè)閥門(mén)控制器。當(dāng)排風(fēng)柜柜門(mén)移動(dòng)時(shí),門(mén)高傳感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電阻信號(hào),傳送至閥門(mén)控制器,閥門(mén)控制器根據(jù)設(shè)定好的程序,進(jìn)行變風(fēng)量閥門(mén)風(fēng)量調(diào)節(jié),從而保證排風(fēng)柜的面風(fēng)速始終恒定在0.5m/s±0.1m/s。
由于排風(fēng)柜風(fēng)量在變化,如果補(bǔ)風(fēng)量不變的話,那么存在當(dāng)排風(fēng)量降到一定程度時(shí),實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)正壓,將實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有毒有害氣體泄露出來(lái)。鑒于此,在設(shè)置變風(fēng)量排風(fēng)閥的房間補(bǔ)風(fēng)支管上設(shè)置一套與排風(fēng)變風(fēng)量閥門(mén)相匹配的壓力無(wú)關(guān)型變風(fēng)量補(bǔ)風(fēng)閥,跟隨排風(fēng)閥門(mén)變化而變化,保證實(shí)驗(yàn)房間內(nèi)始終為負(fù)壓狀態(tài)。
4.4.2 風(fēng)機(jī)變頻控制
末端風(fēng)量在不停的變化,需要對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)也能夠滿足末端風(fēng)量變化需求,即要求選用的風(fēng)機(jī)電機(jī)為變頻電機(jī)。風(fēng)機(jī)變頻控制方式通常采用成熟的定靜壓模式,即在管路上,設(shè)置一個(gè)靜壓傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)的壓力,與設(shè)定值比較。如實(shí)測(cè)壓力值大于設(shè)定值時(shí),將信號(hào)傳給控制器,控制器控制風(fēng)機(jī)降低頻率運(yùn)行,減小管道壓力;如實(shí)測(cè)壓力值小于設(shè)定值時(shí),將信號(hào)傳給控制器,控制器控制風(fēng)機(jī)升高頻率運(yùn)行,增加管道壓力。
4.5 全新風(fēng)運(yùn)行
當(dāng)室外新風(fēng)焓值低于室內(nèi)排風(fēng)焓值時(shí),可考慮直接利用補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)房間降溫,節(jié)約能耗。
五、結(jié)束語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞,直接關(guān)系到室內(nèi)空氣質(zhì)量、科研人員身心健康及后期的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等。所以,一個(gè)的設(shè)計(jì)方案,需要設(shè)計(jì)師在實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中,嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行合理計(jì)算、科學(xué)選型、積極采用新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料。
關(guān)鍵詞:通風(fēng)柜 袋式過(guò)濾器 中效過(guò)濾器 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 排風(fēng)機(jī)