实验室排风及补风方案设计及运行费用分析

一、实验室排风系统设计：

1、禄米实验室通风柜的功能和作用:

在日常的化学实验中，经常要进行如倾倒、混合、蒸发等操作, 而这些操作会产生如烟雾、蒸汽、气体等会对操作人员身体有危害、甚至致命的；而这些，只要拥有一台设计合理、结构稳固的通风柜就可避免。通风柜是一种能给操作者一个安全的操作空间，且能高效功能强劲地将烟雾、蒸汽、气体排放出去的设备。通风柜是实验室中*重要的设施。恰当地挑选、安装、操作以及维修通风柜，会使您以及实验室的其他人远离化学试剂或有害气体的侵害。 同时，如果发生了火灾或爆炸等意外事故，通风柜可以适当的降低事故发生的破坏程度。

在出现下列情况时建议您使用排毒柜：

研究或使用已知或怀疑有危险的化学物质时；
进行未知物质的研究时；
倾倒、混合、称量及配制化学制剂时。

2、禄米实验室通风柜的排气系统及排气方式

基本概念：

（1）排气量Q：指单位时间内从排毒柜内排出的气体体积。

常用单位： CFM、m3/h （CMH）

（2）表面风速Vs：指外界气体进入排毒柜柜门表面的平均风速。

常用单位有： m/s、FPM。

（3）、噪声：单位dB。

（4）风管：塑料（PVC）、玻璃钢。

（5）风机：玻璃钢（FRP）。

3、禄米实验室通风柜的风量设计：

（1）表面风速Vs：

通风柜面风速选择的国内及美国国际技术标准摘录（JBT/6412-1999 及 ANSI/ASHRAE 110-1995）：

进入通风柜的气流不应紊流过大；通风柜面风速应当适当.在大多数情况下，推荐通风柜面风速为0.3m/s到0.5m/s之间, 通风柜面风速在0.5m/s到0.8m/s之间的标准用于很高毒性物质或外部对通风柜性能有不良影响的场合。然而，通风柜工作的能耗正比于面风速，面风速不应接近或超过0.8m/s,因为这会导致调节门周围的紊流而且会减小排毒柜的俘获效率。

（2）排气量（Q）=表面风速（Vs）*通风柜开口面积

经研究表明，表面风速是在通风柜门开启高度为40CM，表面风速达到0.5m/s。在本次工程设计中，按照建设单位的要求，排毒柜的面风速控制在0.3m/s到0.5m/s之间。

排毒柜在实验室内的放置和规划从方便操作、对操作人员的危害及与其它实验室设备相互影响等方面都有严格的规定，请参考相关技术规范。

4、禄米实验室通风柜的补风系统设计：

由于实验室排风会带走大量的室内空气,造成室内的负压很大,门窗都很难打开, 特别是有空调的实验室,空调冷风被抽走后,造成房间的温度过高,达不到舒适性的要求,给人们的工作带来影响.因此,往往需考虑实验室的补风问题.考虑到实验室的能耗问题,往往采用变风量控制系统.

二、实验室空调系统设计：

1、室外设计参数:

上海环境条件如下：

夏季室外计算工况：干球温度34℃，湿球温度28.2℃；查焓湿图可知此温湿度条件下的其它参数为：i1=91.2kj/kg 

d1=22.18g/kg 

T01=26.55℃

冬季室外计算工况：干球温度-4℃，湿球温度-6.2℃；查焓湿图可知此温湿度条件下其它参数为：i1=-0.92kj/kg  d1=1.25g/kg  T01=-12.61℃

风冷冷源型（补风冷源计算）

一、新风量为130000CMH机组之参数计算

    已知此台机组为全新风处理，风柜出风口温湿度要求为：≤DB26℃ ≤RH70%，查焓湿图可知此温湿度要求下的露点温度TN0=19.96℃ dN0=14.8g/kg iN=63.96kj/kg。

冷量计算

全新风经过表冷器处理之后的温度必须≤TN0才能做到所要求的室内工

况。即新风经蒸发器降温除湿到工况点：DB19.96℃ RH100%时，才可除去空气中多余的水蒸汽；查焓湿图可知此工况下的其它技术参数为：

i2=57.35kj/kg 

d2=14.66g/kg 

表冷器冷量理论计算值约为：1467KW

由此可计算出理论制冷量为：Q1 = L新 x 1.2 x （i1-i2） = 130000 x 1.2 x (91.2 - 57.35) / 3600 = 1467KW

因冷凝水排或其它因素会造成冷量的损失，所以配主机时须考虑1.1的安全系数。则实际配压缩机时的冷量值为：1467x1.1=1613KW, 压缩机的输入功率为452KW。

电加热量计算

经蒸发器除温除湿后的空气须升温，才能达到要求的温湿度。所需的加

热量为：Q热=cm△t/3600 =1.01x130000x1.2x [26-19.96]/3600≈264KW

加热量理论计算值为：264KW

空调机组*大用电量：452+264=716KW/H

冬季热量计算

全新风经过表冷器处理之后的温度必须大于室内温度,才能做到所要求的室内工况。按室内温度为：T01=-18℃, RH=55%，查焓湿图可知此工况下的其它技术参数为：

i2=36.24kj/kg 

d2=7.13g/kg 

由此可计算出理论制热量为：Q1 = L新 x 1.2 x （i1-i2） = 130000 x 1.2 x (36.24 +0.92) / 3600 = 1610KW

表冷器冷量理论计算值约为：1610KW

综上所述,选用两台南京天加(合资)模块化风式冷热水机组TCA406BR,每台制冷量792KW,制热量864KW,压缩机台数12个,可用12个起动模块.耗电功率226KW,单价65万/台,共计130万.

一次性投资与运行费用综合对比

新风空调系统每天运行按8小时算，电价按0.6元/小时(工业用电)，总运行按1年算，则：

夏季全开新风空调机进行补风冷处理，那么：

运行费用=716KW*8H*1天*90天*0.6=31万元

夏季如果采用变风量系统进行补风冷处理(按40%计算)，那么：

运行费用=716KW*8H*1天*90天*0.6*0.4=12.4万元

冬季全开新风空调机进行补风热处理，那么：

    运行费用=716KW*8H*1天*90天*0.6=31万元

冬季如果采用变风量系统进行补风冷处理(按40%计算)，那么：

运行费用=716KW*8H*1天*90天*0.6*0.4=12.4万元

5,春秋两季为过渡季节,新风可直接从室外补充到室内,耗冷量和热量将不到10%,则:

运行费用=716KW*8H*1天*180天*0.6*0.1=6.2万元

综上所述,采用变风量控制系统,每年的运行费用为:

:运行费用=12.4+12.4+6.2=31万元

因此,采用变风量进行补风冷处理,可节省的费用达到60%以上,所以我们推荐采用变风量控制系统。