空調系統設計
01、潔凈實驗室
潔凈實驗室空調采用帶有兩級過濾的凈化空調機組,粗效過濾器用易清洗更換的合成纖維過濾器,中效過濾器集中設置在空調機組的正壓段,處理后的送風在進入房間時由高效空氣過濾器或亞高效空氣過濾單元過濾。潔凈室應維持一定的正壓。送風與排風管上安裝變風量(VAV)裝置,控制房間的壓力梯度,潔凈區與緩沖區之間的靜壓差不小于5Pa,潔凈區與室外的靜壓差不小于10 Pa。
02、超凈實驗室
布置有局部百級超凈實驗臺的個別實驗室采用小型空調凈化機組(吊頂內安裝)和超小型凈化單元與潔凈層流罩的組合體。氣流組織采用局部工作區空氣凈化和全室空氣凈化相結合的形式。無菌室應設有無菌操作間和緩沖間,無菌操作間潔凈度應達到萬級,室內溫度保持在20℃~24℃,相對濕度保持在45%~60%。超凈臺潔凈度應達到百級。
03、溫濕度要求
對有恒溫、恒濕要求的實驗室,采用帶單獨冷源的風冷恒溫恒濕空調機組。機組設輔助電加熱器,或設移動式除濕機,滿足房間溫濕度及干燥度的要求。對恒溫恒濕要求不高的場所采用變制冷劑流量機組??照{系統及設備的選擇具有經濟實用、使用靈活、技術先進等特性。萬級恒溫恒濕潔凈實驗室的空調機組可布置在機房或吊頂上,通常需要的冷熱量不是很大,系統的循環風量較大,可將回風分兩路一部分經盤管,另一部分與處理的空氣混合,經過濾器送出。
04、低溫庫房
低溫庫房是實驗室的一部分,用于保存基礎種質搜集品。有溫、濕度要求。采用分體式制冷機組,配除霜設備、恒溫控制器和高溫報警器。庫板為聚氨酯夾心板,蒸發器的風扇為低速風扇,風冷冷凝器安裝在屋頂上,在緩沖間、冷庫門口設風幕機。
05、通風量
普通實驗室新風量按40 m3/(人·h)確定,特殊實驗室按滿足工藝要求,滿足換氣(一般20 m3/(m2·h))以及壓力梯度要求確定。
通風系統
實驗室通風設計與舒適性空調系統的通風設計是有區別的。實驗室通風設計有實驗用的通風柜排風和室內平時排風兩種,通風柜排出實驗中產生的有害氣體(臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性氣體)。
以前通風柜是作為實驗臺的輔助設備,而目前實驗臺上進行的實驗逐漸轉移到了通風柜內,使用臺數的日益增多,就要求通風柜具有適于實驗使用的功能,要求通風柜具有排放功能、小倒流功能、隔離功能、補風功能等,不只是提供舒適的工作環境,減少人員暴露在危險空氣下的可能,還要保證工作人員的身體健康,不造成傷害。通風柜的類別很多,包括實驗臺、邊臺、藥品柜、器皿柜等,這些通風柜是實驗室設備中重要的設備。但它并不是室內獨有的排風裝置,實驗室還有平時排風口,布置在儀器室或產生危險物質的儀器上方。
01、分開排放
實驗室通風系統的設置原則是有毒、無毒分開排放,有機物、無機物分開排放。根據各學院實驗室的實際情況,每個實驗室排風系統基本是單獨設置的,少部分實驗室排風系統是同層相同功能房間的多臺并聯系統。
02、共用系統
實驗室通風柜排風與室內排風共用一套排風系統(風管及風機)。風機風速有三擋(或為變頻風機),低速時為室內平時排風(換氣次數見室內設計參數),中速時為通風柜排風(1600m3/(臺·h)),高速為室內平時排風加通風柜排風。風機設置在屋面,排風管為負壓,完全避免有害氣體在室內泄露。
03、補風系統
各通風系統均配有排風補風系統。低速排風時的補風由室內人員新風補充。通風柜補風量大,為避免大量抽用房間內空氣,造成能源的浪費,采用了帶補風的通風柜,補風由室外直接供給。補風管設電動風閥,與通風柜排風聯動,通風柜排風時抽吸室外風補風。補風在柜內循環后排排除室外,設計中大部分通風柜選用了上部排風和通風柜后側補風的形式。雖然在控制上復雜一些,但為今后使用提供了便利。圖2為實驗室排風與通風示意圖。
04、速度控制
對通風柜操作面的吸入風速進行控制,防止有害氣體逸出。對一般無毒的污染物風速控制為0.25~0.38m/s。對一般無毒的危險的有害物風速控制為0.4~0.5 m/s,劇毒或有少量放射性物質風速控制為0.5~0.6m/s。為了確保通風順暢,排風機應有必要的靜壓。另外,確定排風風速時還必須注意噪聲問題,通風管道內流速以5~8m/s為限。
05、潔凈實驗室設計
① 對有潔凈等級要求的正壓實驗室、回風與經過集中處理的新風混合后進入空調機組的潔凈實驗室,機組內設中效過濾,房間送風口設高效送風口,回風口處設空氣阻尼層,氣流組織采用上送側回;通過調節回風阻尼層阻力調節回風量,以實現對潔凈室的正壓控制。在機組新風入口處設電動風閥,與潔凈空調機組聯鎖。潔凈實驗室送風量通過緩沖間壓出,在緩沖間外的實驗室房間常配有通風柜排風和房間排風,滿足各房間的壓力梯度。
② 對有潔凈等級要求的負壓實驗室,如動科院寄生蟲實驗室的細胞培養室,既要保證潔凈,又要保持負壓。送入潔凈間的風量為此房間排風量的70%~80%,并加定風量閥鎖定送風量。排風機與空調機聯鎖運行,排風口處加定風量閥,以滿足實驗室壓力梯度的要求。另外,與正壓實驗室不同的是負壓潔凈實驗室外的房間內仍要保證為同潔凈等級,因此潔凈空調其余20%~30%的風量送至實驗室輔助房間、非實驗區域,使氣流流向從安全區到產生危險物質的實驗房間,既保證污染源不泄漏,又保證了實驗室的潔凈等級。
06、排風變頻
一些有特殊排風要求的實驗室(例如有藥品柜、安全柜的實驗室),其排風機配置變頻器,實現24小時不間斷排放。而一般實驗室房間排風均為負壓,壓差約5Pa。
07、防腐功能
有的通風柜內需要安置電爐,有的實驗產生的大量酸堿有害有毒氣體具有極強的腐蝕性,通風柜的臺面、襯板、側板都應具有防腐功能。使用硫酸、硝酸、氫氟酸等強酸的場合,還要求通風柜的整體材料必須防酸堿,須采用不銹鋼或玻璃鋼材料制造。風柜內襯板材質采用環氧樹脂板。
08、噪聲限值
實驗室的A聲級噪聲限制值為50dB,增加管道截面尺寸可以降低噪聲,考慮到管道的經費和施工問題,大部分風量為1600m3/h的通風柜與實驗室房間的管道、有平時排風要求的豎井的截面尺寸多數為350×400mm。
09、凈化處理
實驗室排出的有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體會對環境造成污染,在排入大氣前根據氣體的成分采取吸取、過濾等措施對其進行凈化處理,使排出氣體有害成分低于國家環保衛生要求。例如動物房的氣體經過粗效和中效過濾后,直接排入大氣,排出口應高出頂部3m以上。
10、燃氣
對需要氫氣、乙炔和燃氣的實驗室,要作好房間內的通風。當實驗房間沒有可開啟外窗時還要設置燃氣泄漏報警裝置(防爆型)和事故排風(換氣次數為12 h-),控制開關設在實驗室便于操作的地點。
11、能耗
整個實驗室雖然設置通風柜多達550臺以上。但資料和經驗表明100臺通風柜中99%的時間只有18個或更少的在使用,尤其是當實驗室不同時使用或學校放假期間,使用數量會更少,所以,不用擔心通風柜帶來巨大的能耗。
12、溫度
對豎向設置的發熱量較大的網絡機房設豎向集中排風,可有效控制服務器機房的溫度。
氣體輸送系統
01、氣體種類
(1)實驗室需用氣體種類繁多,集中供應的氣體有壓縮空氣、氮氣、蒸汽等。其余氣體分散瓶裝供應。但潔凈房間使用的氣體均通過管道進入,在潔凈室預留進房間的管道,氣瓶放置在潔凈室外。
02、設備機房
(2)地下室動力機房有空壓機、制氮機、真空泵及配套設備等設備機房,壓縮空氣取風來自進風井(確??諝鉂崈?,真空泵排氣經水箱過濾及消毒排至安全處。氣體管道經過濾器至各實驗室入口。
03、管理系統
(3)空壓站配置遠程通訊管理系統,可實時了解空壓機的運行信息,并根據用氣量隨時重新設置參數,及時加載/卸載并監控能耗。