[发明专利]一种实验室通风换气系统及其方法

说明书

本发明属于实验室设备技术领域，具体涉及一种功能性更全面的实验室通风换气系统及其方法。本发明包括一氧化碳探测传感器、PM探测传感器、氮氧化物探测传感器、温度探测传感器、风速风向探测传感器，控制器，射流风机、变频器和软启动器。本发明给出了通风换气系统的基本结构和基本设计，然后建立了通风换气系统的相关数学模型，给出了稀释各污染物的需风量的计算公式，为后面的通风模糊控制系统的设计提供了理论依据和数据支持。

技术领域

本发明属于实验室设备技术领域，具体涉及一种功能性更全面的实验室通风换气系统及其方法。

背景技术

通风换气系统是实验室中必不可少的一种设备。在实验室中起到排风和换气的功效。实验室通风换气系统的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实验操作时产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，需要使用通风换气系统，以往通风换气系统结构简单，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用。有的系统只担负实验台的辅助功能。考虑到改善实验环境，将实验室整体纳入通风换气系统，这就要求在整体系统里里要有最适于设备使用的功能。特别是大多新建的实验室都要求有空调，因此在建筑的初步设计阶段就要将换气系统的使用台数纳入空调系统的计划。由于通风换气系统在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑，系统的使用效率飞跃地增加。随之而来的是通风管道，配管、配线、排风等都成为实验室建设的重要课题。

使用通风换气系统的最大目的是排出实验中产生的有害气体，保护实验人员的健康，也就是说要有高度的安全性和优越的操作性，这就要求通风换气系统应具有如下功能：

(1)释放功能：应具备将实验室内部产生的有害气体用吸收柜外气体的方式，使其稀释后排除室外的机构。

(2)不倒流功能：应具有在通风换气系统内部由排风机产生的气流将有害气体从通风柜内部不反向流进室内的功能。为确保这一功能的实现，一台通风机用单一管道连接是最好的方法，不能用单一管道连接的，也只限于同层同一房间的可并连，通风机尽可能安装在管道的末端(或层顶处)。

(3)隔离功能：在通风换气系统前面应具有不滑动的玻璃视窗将通风系统内外进行分隔。

(4)补充功能：应具有在排出有害气体时，从室外吸入空气的通道或替代装置。

(5)控制风速功能：为防止通风系统内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风系统进风的吸入速度的要素有：实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。通常规定，一般无毒的污染物为0.25―0.38m/s，有毒或有危险的有害物为0.4―0.5m/s，剧毒或有少量放射性为0.5―0.6m/s，气状物为0.5m/s，粒状物为1m/s。为了确保这样的风速，排风机应有必要的静压，即空气通过通风管道时的摩擦阻力。确定风速时还必须注意噪音问题，通过空气在管道内流动时以7―10m为限，超过10m将产生噪音，通常实验室的(室内背景噪声级)噪声限制值为70dBA，增加管道裁面积会降低风速，也就降低噪音，考虑到管道的经费和施工问题，必须慎重选择管道及排风机的功率。

(6)耐热及耐酸碱腐蚀功能，通风系统内有的要安置电炉，有的实验产生大量酸碱等有毒有害气体具有极强的腐蚀性。通风系统的主题选用的水咀、气咀等都应具有防腐功能。在半导体行业或腐蚀性实验中使用硫酸、硝酸、氢氟酸等强酸的场合还要求通风柜的整体材料必须防酸碱，须采用不锈钢或PVC材料制造。

实验室通常具有长距离、区域化的特点。因此，实验室采用区域控制的方法，以5-10米为单位设置一个控制分区，由区域控制器控制该分区的通风设备。由于实验室有一些通风口与大气相通，下列几种原因均会导致实验室内部的环境参数发生变化：

1、人员和微生物的活动影响会造成实验室内空气中含氧量降低；

2、实验室含有有毒、有害危险气体渗入；