化學(xué)實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計
一、實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計
1、排風(fēng)系統(tǒng)
實驗室的排風(fēng)系統(tǒng)包括通風(fēng)柜的排風(fēng)和無通風(fēng)柜房間的排風(fēng)。它們所排出的空氣不可再循環(huán)使用。一個好設(shè)計的排風(fēng)系統(tǒng)與通風(fēng)柜相配合，可使有害氣體經(jīng)過最短途徑從管道排出屋面，并遠(yuǎn)離相近的其它建筑物。
1.1傳統(tǒng)的排風(fēng)系統(tǒng)
傳統(tǒng)通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)有以下兩種模式，即“通風(fēng)柜+定頻風(fēng)機(jī)”和“通風(fēng)柜+電動閥+變頻風(fēng)機(jī)”模式。這兩種模式均能滿足風(fēng)速指標(biāo)控制，有效的排除污染氣體，且系統(tǒng)簡單可靠，但用電量較大，增加了運(yùn)行成本。
1.2新的排風(fēng)系統(tǒng)
(1)“通風(fēng)柜+文丘里閥+風(fēng)道靜壓傳感器+變頻風(fēng)機(jī)+自動控制系統(tǒng)”模式
通風(fēng)柜上設(shè)置控制面板、風(fēng)速傳感器、風(fēng)機(jī)的啟動按鈕(若室內(nèi)有多臺通風(fēng)柜也可設(shè)置在門邊等方便控制的地方)，通風(fēng)柜支管上設(shè)置文丘里閥，在總風(fēng)管上距風(fēng)機(jī)不遠(yuǎn)處設(shè)置風(fēng)道靜壓傳感器，風(fēng)機(jī)附近設(shè)置變頻控制器。風(fēng)速傳感器實時監(jiān)測通風(fēng)柜工作面面風(fēng)速，并將風(fēng)速值信號傳遞給監(jiān)控器;監(jiān)控器收到信號后，與設(shè)定值比較，當(dāng)面風(fēng)速不在設(shè)定范圍內(nèi)時監(jiān)控器發(fā)出聲光報警，同時調(diào)節(jié)變風(fēng)量閥上的執(zhí)行器，改變閥門開度來調(diào)節(jié)排風(fēng)量，使面風(fēng)速快速回歸設(shè)定值;通風(fēng)柜排風(fēng)量變化，會改變總風(fēng)管的排風(fēng)量及管內(nèi)靜壓，總風(fēng)管上的風(fēng)道靜壓傳感器根據(jù)感應(yīng)結(jié)果與設(shè)定值比較，將結(jié)果通知變頻控制器，變頻控制器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量相應(yīng)變化，使風(fēng)道靜壓傳感器的監(jiān)測數(shù)值回歸設(shè)定值，從而使排風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
這套系統(tǒng)控制相對精準(zhǔn)、及時，但造價頗高，但排風(fēng)效果非常好。
(2)“通風(fēng)柜+VAV變風(fēng)量閥+風(fēng)道靜壓傳感器+變頻風(fēng)機(jī)+自動控制系統(tǒng)”模式。
電動抗腐蝕變風(fēng)量閥安裝在通風(fēng)柜的排風(fēng)支管上，因此，可根據(jù)通風(fēng)柜柜門開啟的位置調(diào)整到對應(yīng)風(fēng)量，以保證面風(fēng)速穩(wěn)定在設(shè)定值0.5m/s左右。閥門上安裝連續(xù)比例型調(diào)節(jié)的電動風(fēng)閥執(zhí)行器。通風(fēng)柜安裝有門高傳感器來測量柜門高度變化，實時檢測柜門開啟程度，同時，將信號傳至通風(fēng)柜VAV控制器，VAV控制器計算設(shè)定風(fēng)速0.5m/s所對應(yīng)的排風(fēng)量，通知通風(fēng)柜排風(fēng)閥調(diào)至此風(fēng)量，使通風(fēng)柜面風(fēng)速始終在設(shè)定值0.5m/s。通風(fēng)柜的排風(fēng)支管上裝有風(fēng)量傳感器對實際排風(fēng)量進(jìn)行實時測量，并將測得的風(fēng)量值通知風(fēng)量控制器;風(fēng)量控制器將計算的風(fēng)量和實際風(fēng)量進(jìn)行實時比較，當(dāng)出現(xiàn)偏差時調(diào)節(jié)排風(fēng)變風(fēng)量閥門開度，實現(xiàn)要求的風(fēng)量和面風(fēng)速。
這套系統(tǒng)通風(fēng)柜工作面風(fēng)速的參數(shù)，且達(dá)到安全衛(wèi)生和節(jié)能的要求。對于這兩種比較先進(jìn)的控制模式，可以增加有紅外探測器接口功能的控制器，實現(xiàn)紅外監(jiān)測控制排風(fēng)量
二、空調(diào)系統(tǒng)
定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)過空調(diào)設(shè)備處理過的空氣其送風(fēng)溫度一定，為了適應(yīng)某個房間的負(fù)荷變化(如通風(fēng)柜的使用狀態(tài)，發(fā)熱設(shè)備的啟與停等)，往往需要設(shè)置再熱裝置，才能維持該房間的溫濕度在所要求的范圍內(nèi)。否則，因為送到各房間去的風(fēng)量是按它們的最大負(fù)荷求得的風(fēng)量，且送風(fēng)溫度相同，在這些房間出現(xiàn)部分負(fù)荷時，勢必產(chǎn)生過冷現(xiàn)象。迫使經(jīng)過冷卻去濕處理過的空氣又需進(jìn)行再熱處理，這種冷熱抵消的處理過程，顯然是能量的浪費(fèi)。根據(jù)實驗室的這一特點，一天中最大負(fù)荷出現(xiàn)的時間很少(如實驗狀態(tài)等)，而通常為部分負(fù)荷時間(如夜間等)，因此采用定風(fēng)量系統(tǒng)會造成能量和設(shè)備的大量浪費(fèi)。
變風(fēng)量系統(tǒng)則具有如下優(yōu)勢：
(1)能充分利用了實驗室各個房間在同一時刻負(fù)荷參差不齊這一特點，減少整個系統(tǒng)的負(fù)荷總量，能實現(xiàn)局部區(qū)域的靈活控制，從而使設(shè)備規(guī)格減小，初投資和運(yùn)行費(fèi)都可以減少。
(2)自動調(diào)節(jié)各個房間的送人能量，在考慮同時使用系數(shù)的情況下，空調(diào)器總裝機(jī)容量可以減少10%～30%。
(3)配以合理的自動控制，空調(diào)和制冷設(shè)備只按實際需要運(yùn)行，耗電降低，運(yùn)行費(fèi)可進(jìn)一步減少。
(4)室內(nèi)無過冷過熱現(xiàn)象，由此可減少空調(diào)負(fù)荷15%～30％左右。
(5)可適合實驗室的改建和擴(kuò)建。
因此，根據(jù)實驗室內(nèi)各種設(shè)備的同時使用系數(shù)，采用變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，即可減小空調(diào)設(shè)備的規(guī)格和風(fēng)管尺寸，又可降低運(yùn)行費(fèi)用，是實驗室較為合理的空調(diào)方式。
綜合以上特點，實驗室房間空調(diào)系統(tǒng)可設(shè)計為通過排風(fēng)量來控制空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量，但是與排風(fēng)量對應(yīng)的送風(fēng)量并不是都能滿足室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)的要求。因此在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步進(jìn)行改進(jìn)，增加一個綜合排風(fēng)。使室內(nèi)每一刻的送風(fēng)量都能滿足室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)的要求，并仍使室內(nèi)保持相對負(fù)壓，即通過綜合排風(fēng)排出多余空氣。
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