1、 通風(fēng)柜的功能和應(yīng)用場合

通風(fēng)柜最主要的功能是將實驗操作時產(chǎn)生的各種有害氣體、水蒸汽、氣味、余熱等，控制在通風(fēng)柜內(nèi)并排至室外，達(dá)到為了保護(hù)使用者的安全，防止實驗中的污染物質(zhì)向?qū)嶒炇覕U(kuò)散的目的。
通風(fēng)柜在各種生化和理化實驗室中有著非常廣泛的應(yīng)用，在保護(hù)實驗樣品的純度、保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確、維護(hù)實驗室環(huán)境的清潔、改善勞動衛(wèi)生條件和提高工作效率等方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
通風(fēng)柜可用于理化實驗室和生物實驗室，也可以用于潔凈實驗室，但不適用于生物安全三級和四級實驗室。

2、國內(nèi)外關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)
    國外關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)主要有：德國標(biāo)準(zhǔn)DIN12927(1990年)，法國標(biāo)準(zhǔn)NFX15-211(1996年)，英國標(biāo)準(zhǔn)BS7989：2001(2001年)，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS／NZS2243．9：2003(2003年)，美國標(biāo)準(zhǔn)ANSI／AIHAZ9．5：2003(2003)和SEFA一9。我國關(guān)于通風(fēng)柜的標(biāo)準(zhǔn)都是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括：《排風(fēng)柜》JB／T6412．1999，《實驗室變風(fēng)量排風(fēng)柜》JG／T222．2007，《無風(fēng)管自凈型排風(fēng)柜》(報審稿)JB／Txxxx.2011。

3、通風(fēng)柜的性能
    通常以3個參數(shù)衡量通風(fēng)柜的性能：捕捉效率、抑制效率和排除有害氣體的效率。良好的捕捉效率可以通過2個途徑來獲得，首先是保持通風(fēng)柜開口合理的面風(fēng)速，其次是合理布置通風(fēng)柜。合理的通風(fēng)柜柜體設(shè)計以及保持通風(fēng)柜開口合理的面風(fēng)速是獲得較高抑制效率的關(guān)鍵。排除有害氣體的效率則是通過室外排放口的高度和適當(dāng)風(fēng)速來達(dá)到。
3．1設(shè)計原則
    通風(fēng)柜在工作場所的配置數(shù)量依實驗研究類型而定，差別較大。一般在研究所和大學(xué)的配置是，化學(xué)研究實驗室按每位研究者l臺通風(fēng)柜，生物學(xué)研究實驗室6～10位研究者共用1臺通風(fēng)柜，物理學(xué)實驗室可能整個部門設(shè)1臺通風(fēng)柜。應(yīng)根據(jù)實驗性質(zhì)和實驗室工藝要求，選擇通風(fēng)柜類型，確定通風(fēng)柜數(shù)量。綜合考慮各項因素，確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)形式，確定通風(fēng)機(jī)房和通風(fēng)豎井的位置。應(yīng)以安全、實用、有效、經(jīng)濟(jì)為原則，使有害氣體在盡快就近排走，不至污染環(huán)境和操作者，并使實驗中的氣態(tài)污染物全部控制在通風(fēng)柜以內(nèi)。應(yīng)與工藝和建筑專業(yè)結(jié)合，合理確定通風(fēng)柜在實驗室的位置。通風(fēng)柜應(yīng)設(shè)置在受氣流干擾少的地方，盡量遠(yuǎn)離門口、送風(fēng)口和人員頻繁往來的通道，避免無組織氣流對通風(fēng)柜排風(fēng)流場形成干擾；同時，也應(yīng)遠(yuǎn)離精密儀器，避免通風(fēng)柜排風(fēng)影響儀器操作。根據(jù)BS7258標(biāo)準(zhǔn)，通風(fēng)柜平行于穿堂風(fēng)時，其前端距門邊應(yīng)保持1m的距離；通風(fēng)柜垂直于穿堂風(fēng)時，其近端距門邊應(yīng)保持lm的距離，相向布置的通風(fēng)柜之間應(yīng)保持3m的凈距。應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目環(huán)境影響評價報告書及其審批意見，以及污染氣體成分，確定需要采取的廢氣處理措施，選擇處理設(shè)備，并滿足排放口的設(shè)置要求。例如，法國標(biāo)準(zhǔn)XPX15-203要求排放口至少高出房頂3m；或者至少是建筑高度的125％。我國《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施：暖通空調(diào)·動力》規(guī)定：查措施。合理布置風(fēng)管，盡量縮短管道長度，減少風(fēng)管阻力，降低風(fēng)機(jī)功率和噪聲。由于實驗時常常有水蒸汽或試劑蒸發(fā)到排風(fēng)中，在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季的排風(fēng)管中會出現(xiàn)冷凝現(xiàn)象，因此，水平排風(fēng)管宜設(shè)坡度29／00～3‰，并盡量避免風(fēng)管上、下翻彎，以免冷凝液積聚；必要時應(yīng)在排風(fēng)管和排風(fēng)機(jī)最低點分別設(shè)置帶手動密閉閥的泄水管。
合理選擇和布置排風(fēng)機(jī)。排風(fēng)機(jī)選擇和布置應(yīng)考慮以下因素：
(1)首先排風(fēng)機(jī)材質(zhì)應(yīng)耐腐蝕，一般應(yīng)選擇離心風(fēng)機(jī)，使電動機(jī)置于排風(fēng)氣體以外。
(2)考慮施工和今后實驗室變化的可能性，風(fēng)機(jī)風(fēng)量和壓頭均要考慮一定的余量。
(3)為減少噪聲和振動，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不應(yīng)高于1450r／min。合理確定風(fēng)機(jī)安裝位置，風(fēng)機(jī)位置應(yīng)考慮以下因素：
①由于風(fēng)機(jī)的噪聲和振動，其安裝地點應(yīng)盡量遠(yuǎn)離對噪聲和振動有限制的房間，并相對集中布置；便于安裝和維護(hù)。
②風(fēng)機(jī)盡量布置在機(jī)房內(nèi)，尤其是在嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)，既便于隔聲減振，又可防凍。
③排風(fēng)機(jī)盡量布置在靠近排放口處，如頂層或屋頂，使室內(nèi)的排風(fēng)管道保持負(fù)壓，避免漏風(fēng)對風(fēng)管穿越的其它房間產(chǎn)生不利影響。
④確定通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的控制方式?？照{(diào)房間應(yīng)考慮房間壓力控制，并與整個實驗樓的樓宇控制系統(tǒng)相結(jié)合。
3．2系統(tǒng)設(shè)計
3.2.1面風(fēng)速的確定
目前，我國沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對于通風(fēng)柜面風(fēng)速做出明確規(guī)定，工程設(shè)計通常按照設(shè)計手冊的推薦值，或者甲方和工藝要求確定，見表1。

3．2．2排風(fēng)系統(tǒng)形式
通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)常見形式主要有以下幾種，見表2。
3．2．3補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)形式通風(fēng)柜補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)常見形式見表3。
3．2．4控制系統(tǒng)形式通風(fēng)柜控制系統(tǒng)常見形式見表4。
3.2．5廢氣處理
通常理化實驗會采用多種試劑，通風(fēng)柜的排風(fēng)中氣體成分復(fù)雜且多變，有害物濃度不高，一般能夠直接排放。只有在一些特殊情況下需要進(jìn)行排風(fēng)處理。
(1)實驗中大量使用高濃強(qiáng)酸、強(qiáng)堿時，可以采用廢氣凈化塔，以酸堿中和的原理處理排風(fēng)。
(2)實驗中使用放射性核元素時，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過高效空氣過濾器處理后排放。
(3)實驗中使用氨或?qū)嶒灝a(chǎn)物含有氨、惡臭或痕量致癌物時，排風(fēng)應(yīng)經(jīng)過活性炭過濾后排放。用于吸附氣態(tài)物質(zhì)時應(yīng)選擇粒狀活性炭，其四氯化碳的活性應(yīng)高于60％。
(4)通風(fēng)柜內(nèi)做標(biāo)記實驗時，排風(fēng)口應(yīng)設(shè)除碘過濾裝置。
(5)通風(fēng)柜做含汞實驗時，排風(fēng)口應(yīng)設(shè)高錳酸鉀和次氯酸鈉溶液吸收裝置或載硫活性炭吸附后排放。

4通風(fēng)柜應(yīng)用實例分析

4．1一對一系統(tǒng)
某大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院總建筑面積27000mz，設(shè)有102臺通風(fēng)柜，所有通風(fēng)柜的排風(fēng)機(jī)均置于屋頂5個風(fēng)機(jī)房內(nèi)，實驗室設(shè)有新風(fēng)和全面排風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)柜排風(fēng)時采取自然補(bǔ)風(fēng)。
某大學(xué)理科樓，總建筑面積380O0m2。通風(fēng)柜共47臺，主要集中在11—14層的化學(xué)、生物和環(huán)境實驗室，通風(fēng)柜排風(fēng)機(jī)均置于15層屋頂。
這種一臺排風(fēng)機(jī)對應(yīng)一臺通風(fēng)柜的系統(tǒng)，使用靈活，互不干擾，得到實驗人員的好評。這兩所大學(xué)，通風(fēng)柜在一天中的使用時間不長，因而實驗室的環(huán)境參數(shù)基本不受影響。如果通風(fēng)柜長時間集中使用時，實驗室的舒適度可能會受到影響。

4．2共用系統(tǒng)
某大學(xué)化學(xué)學(xué)院的新樓總建筑面積19700m2。采用的是2~4臺通風(fēng)柜共設(shè)l臺排風(fēng)機(jī)的一對多系統(tǒng)。每間實驗室的標(biāo)準(zhǔn)配置是設(shè)3個通風(fēng)柜(1．8m的2個，1．5m或1．2rn的1個)，和2個房間排風(fēng)口(設(shè)于吊頂上)，每個實驗室配置1臺排風(fēng)機(jī)和1個變頻控制器。每個通風(fēng)柜都裝有位移傳感器，隨著玻璃柜門開啟(升降)幅度的變化自動調(diào)整系統(tǒng)的排風(fēng)量，以維持通風(fēng)柜正面的面風(fēng)速基本不變(風(fēng)速為0．5m／s~0．1m／s)。當(dāng)所有通風(fēng)柜的玻璃柜門都關(guān)閉(降到底)時，吊頂上排風(fēng)口的電動風(fēng)閥隨即自動開啟，通過吊頂上的2個排風(fēng)口進(jìn)行全面排風(fēng)。當(dāng)任一通風(fēng)柜的柜門開啟時，吊頂排風(fēng)口隨即關(guān)閉。
每層設(shè)有新風(fēng)系統(tǒng)，新風(fēng)一部分送至走廊，一部分通過吊頂上送風(fēng)口送入實驗室。新風(fēng)系統(tǒng)夏季送冷風(fēng)，過渡季可送自然風(fēng)，冬季不送風(fēng)。
通風(fēng)柜與房間共用排風(fēng)系統(tǒng)的特點是：
(1)通過位移傳感器直接控制變頻器，風(fēng)管內(nèi)不裝傳感器，避免了傳感器被腐蝕和污染，在較低成本下實現(xiàn)變風(fēng)量控制。
(2)通過玻璃門的升降直接調(diào)整排風(fēng)量，控制簡單。
(3)節(jié)能效果好，小風(fēng)量排風(fēng)時既可省電，又可減少冷、熱量損失。
(4)低速排風(fēng)時，室內(nèi)外噪聲降低。
(5)通風(fēng)柜柜門半開至全開時面風(fēng)速約為0．5m／s，柜門開啟高度小于300mill時面風(fēng)速約為1m／s，風(fēng)速增大。面風(fēng)速不穩(wěn)定。
4.3變風(fēng)量系統(tǒng)
變風(fēng)量系統(tǒng)在外企研發(fā)實驗室大量應(yīng)用，僅以國內(nèi)某生命科學(xué)研究所實驗及辦公樓和某出入境檢疫檢驗局大樓采用的是變風(fēng)量通風(fēng)柜控制系統(tǒng)。
某生命科學(xué)研究所實驗及辦公樓總建筑面積18000mE。設(shè)有變風(fēng)量通風(fēng)柜的通風(fēng)系統(tǒng)8個，每個系統(tǒng)并聯(lián)6臺通風(fēng)柜，送、排風(fēng)機(jī)均變頻控制，送、排風(fēng)之間設(shè)有空氣熱交換器，回收排風(fēng)能量。
某出入境檢疫檢驗局大樓14—19層為實驗室。全樓設(shè)有36臺通風(fēng)柜，排風(fēng)系統(tǒng)根據(jù)走廊、房間和通風(fēng)柜的壓力梯度，采用變風(fēng)量閥和變頻器，控制通風(fēng)柜的排風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)。同時，通風(fēng)柜排風(fēng)經(jīng)酸霧吸收塔凈化處理后排放。
變風(fēng)量通風(fēng)柜系統(tǒng)的面風(fēng)速控制和實驗室環(huán)境舒適度較好，但如果按照每臺通風(fēng)柜面風(fēng)速進(jìn)行變頻控制，則出現(xiàn)風(fēng)閥頻繁動作、調(diào)節(jié)滯后、風(fēng)機(jī)振動和噪聲大等現(xiàn)象，實際應(yīng)用時變頻器往往難以做到無級調(diào)節(jié)。
4．4無管過濾系統(tǒng)
當(dāng)實驗規(guī)模不大、實驗強(qiáng)度和頻度不高時，無管過濾型通風(fēng)柜以安裝簡便、使用靈活、安全節(jié)能的特性成為首選。由于無管過濾型通風(fēng)柜配裝了分子過濾器、排風(fēng)機(jī)和風(fēng)速儀，還可以選配亞高效過濾器或高效過濾器[5]，只要排風(fēng)中的污染物能夠被過濾器吸收，出風(fēng)口污染物的濃度低于GBZ2．1—2007、GBZ2．2—2007中的規(guī)定值(PC-TWA、PC-STEL、PC．MAC中的最嚴(yán)格值)，過濾后的空氣不需排出室外而在實驗室內(nèi)再循環(huán)，運(yùn)行可以取得顯著的節(jié)能效果。同濟(jì)大學(xué)李強(qiáng)民等人曾經(jīng)以上海為例，計算一臺排風(fēng)量為2300m3／h的無管過濾型通風(fēng)柜節(jié)約的能耗及費(fèi)用，共節(jié)省全年新風(fēng)耗冷量79207kWh，全年新風(fēng)耗熱量34106kWh，能耗費(fèi)用55170元。
這種無管過濾系統(tǒng)的凈氣型通風(fēng)柜已在中國科學(xué)院上海藥物研究所、北京獸藥監(jiān)察所，北京四環(huán)制藥廠等多家單位使用。

5總結(jié)
通風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)的選擇受到諸多因素響，應(yīng)用時需要根據(jù)具體情況分析后確定。只要系統(tǒng)合理，哪種系統(tǒng)都能夠取得令人滿意的使用效果。