实验室有别于其他建筑物,特别是化学实验室。在实验室设计装修中所考虑的最重要因素就是实验室的安全,其次则是在保证安全前提下的降低能耗。而如何保障实验室的安全也成了实验室的使用者和设计者,乃至实验设备提供商最关注的问题。通风柜作为化学实验室最常规的实验设备,也是实验室用户的第一道安全保障,如何确保通风柜在使用过程中内部毒害气体不泄露,同时能合理降低能耗,就成了实验室安全控制的核心。下面,天嘉地硕的工程师就普及下化学实验室通风柜安全问题。有着多年实验室装修设计经验的北京天嘉地硕实验室工程技术有限公司,是专业从事现代实验室的整体规划、施工、生产、安装、售后为一体的现代化企业。
一.通风柜定义
通风柜是用于抑制其内部可能产生的气体、烟雾、蒸汽以及颗粒的封闭排风设备。其结构上为箱体结构,一面(或多面)可开启用于内部操作。通风柜通常装备透明可移动的调节窗,允许用户限制或增大操作面面积。
二.通风气流控制目标
通风柜作为化学实验室最通用的安全操作设备,其最终控制目标是在操作过程中,通风柜内气体无泄漏,对此,各国均有相关规范要求。一般采用欧盟标准EN14175,要求通风柜泄漏率低于0.05ppm,中国建设部JG标准则要求使用过程中通风柜泄漏率低于0.5ppm。
三.影响通风柜气流控制效果的因素
通常情况下,会影响通风柜气流控制目标的因素包括:通风柜结构、面风速、扰流、响应时间、最小排风量。而为了应对管理目标以及可能发生的意外情况,各国规范通常对就地监视、紧急操作等方面也有较为具体的规范要求。
四.通风柜结构
要求其通风柜内部结构设计合理,通风柜任意两点处面风速偏差小于等于15%,整体结构阻力小于70Pa。且按照EN或ASHRAE相关标准,通风柜在出厂前需经过一系列严格测试。
五.通风柜面风速
气流经过通风柜操作面进入通风柜的速度,称为通风柜面风速。
面风速是反应通风柜气流抑制效果的重要参数之一,各国均有明确标准要求。通常情况下,要求通风柜前有人操作时,由于其身体在通风柜前会形成一个气流真空,因此,面风速要求控制在0.5m/s,当通风柜前无操作人员时,则可适度降低面风速至0.3m/s。德国DIN标准,由于其对于通风柜结构要求有别于其他国家标准,因此其面风速标准要求低于其他各国标准。
美国职业卫生与安全管理局(OSHA) - 0.3 至 0.5 m/s
美国工业卫生委员会(ACGIH) - 0.3 至 0.5 m/s
美国国家标准化组织(ANSI) - 0.4 至 0.6 m/sPrudent Practices – 0.3 to 0.5 m/s
美国流体动力学会(NFPA)-“通风柜应严格限制可能发生的危险,保障人员安全”
国国家标准协会(DIN) - 0.3 m/s
中国建筑工业行业标准(JG/T) - 0.5 m/s
大多数情况下,推荐采用的通风柜面风速为80-100英尺/分钟(即0.4-0.5米/秒)。如通风柜内可能会产生高毒性或通风柜外部环境对通风柜性能可能会产生严重影响,可适当将面风速要求提高至100-120英尺/分钟(即0.5-0.6米/秒)。但通风柜运行能耗是与面风速大小成正比的,面风速越高则能耗越大。但在任何时候,面风速均不应接近或超过150英尺/分钟(即0.75米/秒),因为此面风速会导致通风柜操作面或通风柜内部产生紊流,从而导致柜内气体泄露。
当通风柜面风速较低时,实验室内部的动态变化,如操作人员移动等,均会对通风柜的气流抑制效果产生显著负面影响。因此需建立标准的实验室操作程序及通风柜使用规范。不建议在低于60英尺/分钟(0.3米/秒)的面风速下操作通风柜。在过低面风速下,通风柜的防护性能无法保障,并可能因此产生严重危害。
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