洁净实验室通风空调设计及节能措施

洁净实验室通风空调设计及节能措施

王佳欢

中国建筑东北设计院有限公司 辽宁沈阳 110000

【摘要】洁净实验室是一种医疗卫生行业、精密制造行业、食品加工行业、微电子工业等各行各业专用的实验室，通过各项控制技术人为调节空气环境参数，使其达到室内操作环境指定的标准，具有建设成本高、技术含量高、工艺复杂等特点。同时洁净实验室通风系统的高能耗是目前行业重点关注的问题，本文通过介绍洁净实验室通风空调设计原则，探讨通过调整空气处理机组风量、减少风机运行负荷、引进新型通风设备设施等多项洁净通风空调系统节能措施，保持新风量和进风量平衡，以实现洁净实验室空调通风设计节能降耗的目的^[1]。

【关键字】洁净实验室；通风空调设计；节能措施

引言

随着医疗卫生行业、精密加工制造工业、航空航天工业等的大力兴起，各行业不仅对操作环境温湿度有一定要求，也要求室内操作环境微粒的含量、气流、压力等在一定范围内，由此，洁净通风空调技术便应运而生。而洁净实验室空调通风系统的高耗能问题制约着洁净实验室的长期发展，在国家大力提倡节能减排的时代，必须采取有效措施降低能源消耗，实现节能降耗的目的。由此，通过各种净化技术设计和施工手段实现洁净实验室的合理设计，在充分认识洁净实验室通风空调设计原则的基础上，合理选择和设计洁净实验室通风设备，洁净实验室整体合理划分，设定合理通风设计参数，选择节能自动化洁净设备设施，设计性能优越、能源消耗低的洁净通风空调系统，推动洁净实验室长期可持续发展。

1. 洁净实验室通风空调设计原则

1.1结合洁净实验室净化要求做好空调通风系统的选型工作

从洁净实验室净化要求出发，合理选择洁净实验室的空调通风设备，只有建立在充分了解的基础上，才能做好洁净实验室空调通风系统的选型工作, 而空调通风系统选型是否合理关系到实验室实际使用效果。因此，在洁净实验室通风空调的设计过程中，需要重视空调通风系统及其相关配件的选型，最大程度达到洁净实验室应有的标准。

1.2洁净实验室整体合理划分

不同功能区域分开，万向罩、原子吸收罩和排风百叶采用独立的排风系统；气瓶间采用独立的排风系统；有机类和无机类实验采用独立的排风系统。

1.3通风设计参数设定合理

排风与补风联动，合理设置实验室换气次数，采用静压传感变频排风系统，在不同的操作工况下，保证适当的面风速，确保有害气体不外流。此外，通过通风设备及时补给新鲜的空气，保证新送入的风为新鲜、洁净、舒适的空气，维持室内的微负压动态平衡。通过设置适宜的换气次数，自动调整室内新进风量和室内排风量来维持室内的微负压差。

2.洁净实验室通风空调节能措施

洁净通风空调系统具有风压高、风量大、运行时间长、耗能大等特点，因此，在整个设计流程中需要全方位考虑各种因素，采取综合节能措施，系统性降低通风空调系统能耗。

2.1提升设计人员环保意识，设计符合环境保护要求

与日常空调系统通风要求不同，洁净实验室的通风系统设计主要目的是为实验工作人员提供安全舒适的工作环境，降低工作人员暴露在危险空气环境下的可能性，保护实验工作人员的身体健康，并控制实验过程中造成的环境污染。但是工程设计过程中，为了实现实验室优化，只是将室内污染转移到室外，这无疑是不符合洁净实验室通风设计要求。因此，相关设计人员在洁净通风空调系统设计过程，需要综合考虑各方面因素，形成集成性方案，达到环保要求。

2.2合理设计通风空调系统

第一，调整空气处理机组风量，针对洁净实验室的使用情况，在夜间或假日无人使用的情况下，降低机组运行风量，节约能源消耗。第二，减少风机运行负荷，风机温度上升主要来自于风机压头, 使用低阻过滤器设备，减少风机主循环风路上的阻力, 可有效减少风机功率转化热量的产生，既降低能源浪费，又防止温度过热对风机的损伤。对于新排风柜，设置不同功率的工作开关，缓解风量系统的压力，减少高能耗设备的使用时间。第三，通过实验室余风量控制系统实时控制风量，实时计算分析空间内所有变风量排风柜及抽气罩等定排风量总和，及时为实验室补充新风量，使排风量与补入新风量的差值恒定，维持室内的微负压差（保持从分析间外渗入分析间内的风量恒定），减少过多新风量的产生，降低制冷总负荷。第四，对管道通风设备设置开关阀，在安装集中管道后，形成统一配备的通风系统，在无人或不需要通风的情况下，关闭通风管道并控制送风量，保证排送风平衡，节约不必要的能源浪费。此外，考虑到实验过程中，产生的实验废气可能带有一定的腐蚀性或含有有毒气体，因此，应选用抗腐蚀性强的通风设备和通风排风管道^[2]。

2.3引进先进的设施设备

洁净空调系统分为集中式与分散式，通风空调设计可以根据实际需要、净化标准要求、资金要求等，合理选择相应的空调系统类型和具体形式。洁净空调通风系统主要由空气处理设备、过滤器、空气输送设施和净化设备组成，这些设备结构、作用各不相同。对于通风柜，采用位移检测和面风速检测双传感方式对通风柜面风速进行控制，保持通风柜面风速在合理设定范围。所以当通风柜关闭时，可通过保持较小的排风量，降低能源消耗。与此同时，洁净实验室设计过程中，可以根据实验室功能要求和实际情况，选择较为先进自动化的通风设备设施，比如室外箱式光催化净化器，可用于处理有机废气和生物废气；有机废气压力吸附处理器，充分利用活性炭的吸附特性，对废气中的有机溶剂和废气进行有效吸附，以达到净化目的，且吸附过程可逆，可以重复使用；提升洁净实验室整体节能效率。

2.4完善实验室通风设计规范

洁净实验室为了使保持适宜的温湿度和达到规定的风速和洁净度，以消除实验过程中的温湿热的干扰和环境污染，往往采用向室内源源不断地输送经过一定处理后的空气，这一过程主要依靠洁净通风空调系统。但从我国洁净实验室整体情况来看，部分实验室的通风空调系统设计仍有需要进一步完善的空间，相关洁净通风系统设计规章制度尚不规范，大部分洁净实验室在设计过程中，首要从成本控制角度出发，通过环境保护的代价换取成本的降低，这无疑是不符合规定的。因此相关部门应该建立严格系统的规章制度，从根本上规范洁净实验室的通风系统设计，严格把控洁净实验室通风工程，实现污染控制和节能减排的双重环境保护目的^[3]。

小结

总而言之，洁净实验室在一些行业的生产制造和实验研究过程中发挥重要的作用，为了保持洁净实验室适宜的温湿度并达到规定的风速和洁净度，设计了实验室洁净空调系统，通过综合控制手段达到洁净实验室的净化等级，但是相对于普通的民用通风空调系统，洁净实验室的通风系统耗能巨大，同时随着近年来我国对环境保护的日益重视，对洁净实验室这种特殊高耗能建筑，尤其需要做好节能减排措施。针对洁净实验室通风空调设计的高标准和节能要求，通过合理设置参数、科学合理选型、完善实验室通风设计规范等多种手段和办法，确保洁净实验室空调设计合理科学，达到预期的节能效果，摆脱高耗能对洁净实验室的制约，推动我国科学技术的发展。

【参考文献】

[1]张爱国.洁净室通风设计分析[J].山西建筑,2018,44(11):135-137.

[2]梁晓媚,杨素云,王培财.洁净实验室空调设计及节能措施探讨[J].广东土木与建筑,2009,16(05):36-37+20.

[3高磊,王玉涛.实验室通风工程节能设计对环境保护的分析与探讨[J].环境与发展,2018,30(04):105-106.