关于通风柜的设计探讨

随着现代检测和评估技术，我们完全可以设计出这种安全、高效的关键性设备。本文介绍的通风柜设计概念以及性能测试以台式的普通化学用通风柜为主，并不适用于可循环过滤型、走入式、高温型或同位素辐射型通风柜...

移门开度

通风柜的移门(也称Sash)设计通常是由操作者来开启和关闭。通风柜移门最大的开启度通常取决于制造商的设计，然而大多数通风柜移门的操作高度被设计在500 mm。这个操作高度通常会有一个限位器来限制移门继续往上或在通风柜一边立柱上贴有限位标识，还有种做法就是安装移门报警器，当移门超过安全工作高度后会自动报警。正常操作下的通风柜设计风量就是移门开度面积乘以设计的面风速。

面风速

很多情况下人们会以为面风速越高，通风柜内有害气体的排放就越彻底，这更可能是一种心理上的暗示，因为在以前是没有测试手段来检测通风柜的污染物泄漏率的，但其实这是一个错误的观点。现代测试技术表明在一个实验室工作环境,可以通过降低面风速来提高有害气体的排放性能或通过“多样性操作”来实现。在暖通空调的设计中低面风速或部署操作的多样性会导致在实验室空间减少气流，同时也能导致涡流的减少，因此通风柜的有害气体排放性能也由此得到改善。世界上大部分地区仍然是将0.5 m/s的面风速作为一个“通常”通风柜的使用标准，中国也选用了这个标准。然而在欧洲,设计师和制造商们将通风柜的运行面风速设定到更低的0.3 m/s，并且在大多数应用中已经被广泛接受，同时也被证明其安全性和高效性。低面风速情况下的泄漏性测试已经在测试实验室被证明良好的性能，并且在一些暖通系统都调试好的现场实验室区域也被证明其良好的表现。

通风柜类型

定风量(CAV)类型

所谓的CAV设计的通风柜就是一个在恒定风量情况下运行的通风柜。当移门在一个很低的位置时，通风柜上端的进风口(也称旁通补风)会开始进风以确保流入的风速不会增加到一个不可接受的水平。当移门的位置完全下来的时候,设计提供了足够的气流来在工作台面附近有效地分散和疏散低水平气体和污染物。

变风量类型

变风量通风柜的设计用以适应不同品牌的实验室变风量控制系统，当然这些VAV控制品牌需要是可靠的并且是有着良好声誉基础。这些VAV控制的供应商部署各种传感器和流量控制装置以确保安全高效运行。然而最大和最小风量需要在安全和高效的设置基础上仔细考虑,设计和明确。大多数新的实验室设施目前都是采用变风量设计以达到最大效率和最小的运营成本。从初期看，投入会增加，但从长期的运行费用来看则是节约了成本。

变风量设计

变风量通风柜的最大风量是面风速乘以移门安全工作高度(通常高度设定在500 mm)任何“泄漏”,此将归结于通风柜的设计。变风量控制系统在经过调试和认证后，其实际风量与计算风量的误差值应该在± 5 %以内。变风量通风柜操作的最小风量需要非常谨慎地考虑。客户为什么要增加一笔不菲的费用来选择VAV控制系统，原因有以下几点：1.当通风柜移门关闭时或通风柜不在使用状态时，减少风量以达到节能的作用。2.让暖通设计师有能力来多样化地操作应用通风柜,从而减少管道和风机尺寸并相应减少服务和平台上的风机存放空间，伴随着还有在噪音和能耗成本上的降低。

根据上述的分析是否我们可以认为当客户选用VAV控制系统时得到的最大益处是，当通风柜运行时移门处在一个尽量低的位置。根据已经开展的各种各样的研究，其中许多是在公共领域，都已经证明了合理正确的使用通风柜和VAV控制系统对能耗的节约有多重要。比如说在一个典型的制药研发实验室正常使用情况下，通风柜的移门在开启的情况下的工作时间只是占了约25%的时间。如果我们假设这样一个实验室设施运行5个工作日/周和每天10 h的正常运转,那么通风柜的移门将有90%的时间是在关闭状态下的。因此,通风柜的最小风量需要正确的设立，明确并且在调试时需要得到验证。而这是用户在通风柜运行过程中经常忽视的一个问题，而却对能耗产生很大影响的一个因素。

建立最小风量应足以满足控制污染物的浓度水平和控制易燃蒸汽的浓度水平不会引起爆炸。

美国标准ANSI/AIHAZ9.5- 2012 STANDARD FOR LABORATORY VENTILATION建议对于化学用通风柜的最低风量应该处于150- 375A CH(每小时换气次数的范围(Air Changes per Hour))。显然如果选用150ACH的最小风量设计可以最大限度地降低能耗,但是建议客户全面评估他们的流程,以确保选择最合适的最小风量。一旦仔细地评估后,该最小风量应该明确指定给暖通空调系统的设计者(它会影响设计的多样性操作)，同时还应该指定给变风量控制系统供应商,以确保他们的设备能够提供所需的调节。

总之,如何将通风柜变风量控制调试到设计所要求的最大风量和最小风量是极其重要的，而不仅仅是保持通常所说的0.5 m/s的面风速。这是极其重要的，通风橱变风量空调控制正确委托最大和最小设计体积流动。