一、通風柜的標準面風速
通風柜有效地面風速設定值,通用的工業標準是60—100fpm(0.3—0.6m/s),一般100pfm(0.5m/s)被接受作為安全運行標準。操作人員的移動在面風速80—100 fpm時對集塵幾乎沒有影響,但在80 fpm以下時會有擾動影響。在沒有操作人員移動時,60 fpm 以下一般性集塵可以實現。在定風量通風系統中,當調節閥下降時,會產生多余的表面風速,產生渦流干擾,影響通風柜的除塵能力,釋放有毒顆粒。在變風量通風控制系統中,排風量與調節門開度的關系是一個線性函數。例如,60%的流量對應于調節門開度的60%。通過該閉環控制系統,可使通風柜開孔處的面風速保持恒定,消除了地面風速過高的風險。
二、系統快速響應時間
響應時間主要指實驗室內的通風柜及其閥門調節系統。響應時間直接決定氣流控制的效果??焖俜€定的控制可以防止在調節過程中可能發生的振蕩或超調,使有毒顆粒從通風柜中逸出。排風量對控制門開度的快速響應時間必須在調節門到位后1秒內達到其指令值,才能有效保證通風柜的除塵能力。在圖2中,從擋板到通風柜排氣量的總響應時間約為0.6秒。響應時間慢會產生過大的表面風速,會危及實驗的安全,如燒嘴被吹壞、器皿被吹壞、藥物被損壞等。
三、保證房間壓力
房間凈負壓主要控制房間氣流由外到內的流動,防止房間外部被污染,是實驗室安全控制的一個重要指標。負壓的產生也就是房間的排風量或補風量和送風量之差等于房間的余風量。余風量是送風以外從房間門、傳遞窗或其他縫隙進入房間的空氣量。當房間溫度調節與通風所需氣流量大于通風柜所需氣流量的時候,房間的送風量增加了,這就要求控制系統還必須把這部分“過?!钡乃惋L量排出去,以保證房間負壓。實驗室總的空氣交換率由總的排風、制冷負荷和最低通風率決定。最小通風速率一般為占用時每小時 6–10 次換氣。這可通過增大房間綜合排風閥門的開度來實現,該控制涉及房間總送風量和排風量的計算,以及信息采集、風機變頻的控制等,系統調試的難度大為增加。
四、精確的控制系統
系統排風量控制如果不能跟隨風管內靜壓的變化快速、精確的變化 ,就會造成排風柜流量無法精確控制,而產生振蕩(如圖5),將會使房間壓力變成正壓或者增大房間余風量的要求。風速的不穩定會產生大量的平衡問題,波動的送、排風系統使氣流平衡復雜化,自控系統實現自動調節功能將變得更加困難。面風速要在一個大的風量控制范圍內得到精確控制。在達到理想的控制值時,控制系統應保證調節的過調量和欠調量小于5%,確保通風柜的集塵能力及操作人員的安全。
完備的通風及控制系統確保實驗室的安全性,這也是關系到實驗室建設的成敗的關鍵。因此系統的設計、設備的配置等必須滿足以上所講到的幾點基本要求,但高標準、高質量的實驗室不僅僅局限于此,還要解決好溫度、氣流、噪音的問題,同時要保證最低的能源消耗,系統穩定,容易控制,易于操作管理。簡而言之就是要從安全、舒適、節能、可靠運行方面進行全盤的考慮設計。
五、壓力無關性
通風柜調節門的移動造成風量快速變化導致風道靜壓發生變化,或者在通風柜面風速未要求變化時,總管中風壓的變化也會引起排風柜上部支排風管道中風壓的變化,如果此時風量控制系統不能化解管道的風壓變化,就會使排風柜的排風量變大或變小,進而影響此時本該穩定的面風速。傳統的變風量調節系統是根據管道的壓差反饋信號進行排風量的調節,響應速度一般在20~30s之間,為了保證實驗室的安全性,實驗室氣流控制系統的響應時間必須控制在1s之內。
閥門是一個錐形的構造,內置不銹鋼彈簧,根據系統壓力的變化調整文丘里打開的面積,以維持固定的空氣流量。壓力降低時,彈簧張開,閥芯分離,增大通風量;壓力增大時,彈簧壓縮,閥芯接近,減少通風量。