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在很多人的心目中,说到无管通风柜,第一反应是太贵用不起!乍看起来,似乎很有道理。因为无管通风柜的价格远高于普通的有管全排通风柜,而且还需要定期更换活性炭过滤器,这也是一笔不小的开支,所以无管通风柜被认为是买着费劲用着吃力的设备,概念意义大于实用意义。实际情况果真如此吗?那就让我们把两种技术的完整成本认真比较一下,看看真实情况到底如何。本文针对各种通风配置方案,全面深入地分析了两种通风系统在各种使用情境下的综合使用费用,目的是为实验室建设项目的决策人员提供可靠的参考。[color=#56555d]一、 近年各地对实验室通⻛ 系统的最新要求[/color]不是要比较成本问题吗?怎么先聊起法规了呢?这其实和后面的成本讨论有直接关联。只有把法规对排放的要求吃透,才能彻底搞清楚通风系统的完整构成要件。从 2000 年以来,北京、上海等城市陆续发布和实施了针对化学气体排放的地方性法规,如北京市颁布的 DB11/501-2017《大气污染物综合排放标准》和 DB11/1385-2017《有机化学品制造业大气污染物排放标准》,上海市颁布的 DB31-933(2015)《大气污染物综合排放标准》。按照规定,未经处理的化学气体不得直接排放到大气中去,否则将面临巨额罚款,严重情况下还要追究相关方相应的法律责任。这样一来,实验室通风系统不再只是把废气一排了事,废气处理装置成为必备的设备。虽然现阶段对各种气体的实际处理效果尚未逐一要求,但是随着法规越来越严,最终一定要走向这个方向的。这将导致废气处理装置会越来越复杂,购置和使用成本也会越来越高,成为一个不可忽略的成本构成项。[color=#56555d]二、 实验室通⻛ 系统构成[/color]1. 全排通⻛ 系统在全排通风系统中,通风柜只是一个收集气体的装置,必须配合一系列附加设备才能完成实验室通风功能。全排通风系统的构成示意图可参照图 1,其中应至少包含以下装置:[align=center][img=,600,411]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905140954170765_3815_3659_3.png!w690x473.jpg[/img][/align][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)][/color][align=center][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]图 [/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]1. [/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]典型的实验室全排通风系统示意图[/color][/align]1)全排通⻛ 柜:气体收集装置 2)VAV气流控制系统:由文丘里阀和控制电路组成 3)通⻛ 管道:连接通风柜出口与废气处理装置和排放口,总长度可能有很大差别 4)废气处理装置:活性炭吸附塔和/或淋洗装置,去除排放气体中有毒有害成分 5)室外⻛ 机及控制电路:在一台风机对应多台通风柜时,控制电路的设计十分关键 6)新⻛ 系统:根据实验室对通风量的要求,并结合建筑物内部的空调暖通条件,精心设计。新风系统应包括送风风机、过滤装置、调温装置、风速调节装置和送风管道等,为了节省能源,还需要配备能量交换装置。2. 无管通⻛ 系统[align=center][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)][img=,300,458]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141003252641_4514_3659_3.jpg!w690x1055.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]图 [/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]2. [/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]美国艾科琳[/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)](AirClean)[/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]公司的[/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]无管通风柜[/color][/align]在无管通风系统中,无管通风柜集成了所有通风系统必备的功能,其本身就是一个自成体系的单点分立系统,无需连接任何外部装置,也不用考虑建筑物的空调暖通条件,只用简单地插上电源,通过控制器设定相关的参数,即可投入使用。[align=center][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)][img=,300,192]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141004433585_6209_3659_3.png!w690x443.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]图 [/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]3. [/color][color=rgb(18.039220%, 45.490200%, 70.980390%)]无管通风柜气流图[/color][/align]室内空气从前视窗 A 处进入通风柜,在 B 处与实验过程中挥发或生成的化学气体混合后被抽送到过滤区 C,经活性炭过滤器或 HEPA 过滤器吸附处理成洁净空气,再从 D 处释放回室内。通过系统安全控制器,对通风柜中的气流和过滤器的饱和情况进行实时监测,保证所有的化学气体或颗粒物的浓度都被控制在设定的水平之下。[color=#56555d]三、 购装成本及运行成本比较[/color]从以上分析可知,两种通风方案具有不同的配置逻辑。无管通风柜本身是一个单点分立系统,购买和运行成本基本上与台数成简单线性倍数关系。而全排通风柜只是一个收集气体的装置,必须配合一系列辅助设备才能实现功能。根据实际安装条件的不同,一些辅助设备是可以多台通风柜共用的,所以全排通风系统的使用成本与设计和布局有直接关系,必须分开讨论才能合理地计算出综合使用成本。在通风系统的运行成本中,电能的消耗占据了很大的一部分。根据有关文献,与全排通风系统相比,无管通风柜可节能 75%以上。通过我们的初步计算,实际节能效果甚至达到惊人的 90%!1. 孤立单台通⻛ 柜系统[align=center][img=,690,728]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141006464281_2289_3659_3.png!w690x728.jpg[/img][/align][align=left]从上表可以看出,对于孤立单台通风柜系统,不管是一次性购买安装成本还是安装后的运营成本,无管通风柜的方案都明显优于全排通风方案。[/align][align=left][/align][align=left]2. 同一个实验室3台通⻛ 柜集中通⻛ 系统[/align][align=center][img=,690,690]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141008068541_7607_3659_3.png!w690x690.jpg[/img][/align][align=left]从上表可以看出,对于同一实验室少量台数的通风系统,无管通风柜比全排通风系统的一次性购买安装成本稍高,但在安装后的运营成本方面,无管通风柜具有明显的优势,一年节省的运行成本就差不多可以抵消购买的差价。[/align][align=left][/align][align=left]3. 多个实验室多台通⻛ 柜分散通⻛ 系统[/align][align=center][img=,690,703]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/05/201905141009108270_1835_3659_3.png!w690x703.jpg[/img][/align][align=left]从上表可以看出,对于多个实验室多台分散分布的通风系统,全排通风系统可以充分发挥共用辅助设备(室外风机、吸附装置、新风系统等)的优势,综合购装造价可以得到很好控制。仅从成本考虑,在这种情况下,全排通风系统的综合造价更低。[/align][align=left][color=#56555d][/color][/align][align=left][color=#56555d]四、 结语[/color][/align][align=left]综合以上分析,仅从经济性考虑,当实验要求在相对孤立的实验场所配备单台或少量的通风柜时,应优先考虑选用无管通风技术,这样不仅综合成本较低,而且在需要的时候还可以随时无成本地移到他处继续使用。当需要多台通风柜集中使用时,全排通风系统有更好的设计弹性,可以通过合理布局和归拢,节省可观的一次性投入。然而,在实验室通风系统的设计和规划中,应从实验室的实际使用要求出发,把整个实验区按功能进行合理分区。在同一功能区内和不同功能区之间,选用全排通风系统与无管通风柜相结合的组合通风方案,可能具有更好的经济性。[/align][align=left]另一方面,还应当看到,在设计实验室通风系统的时候,除了要考虑经济性以外,还要兼顾其他因素综合考量,尤其是对安全性能的要求。一般而论,因为无管通风柜可以根据要处理的化学气体性质,有针对性地选择最恰当的过滤技术,从而获得最佳的处理效果。但是无管通风柜也有着先天的局限性,比如要求通风柜内的实验温度不能太高(一般排放气体温度不宜超过 70°C)、不会产生大量废气(以免过滤器消耗太快)、短时间内没有大量酸气蒸发(过滤器来不及吸附)等,在这些应用中,只能采用全排通风方案。[color=#56555d]参考文献[/color] Energy use and savings potential for laboratory fume hoodsMills, E. and Sartor, D. Energy, 2005, 30, (10), 1859-1864[/align]
无管通风柜与有管通风柜的对比-总览篇历经几十年的发展,无管通风柜和过滤式工作台,使世界各地无数实验室工作人员受益,同时使实验室设计更符合绿色概念也更具灵活性。监测技术的改进,大大拓展了过滤式通风柜的应用,进而提高了实验室在节约成本和环保效果等方面的总体优势。以下是无管通风柜与有管通风柜的对比,未来将逐一展开详细阐述:[color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]1. [/color][color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]更加经济[/color]因为无管通风柜无需安装,所以比传统的实验室通风柜实实在在地降低了运行成本。在发运之前,每一台艾科琳(AirClean)和美思泰(Mystaire)的设备都经过精心的校准和性能认证测试,插电即用。传统的通风柜需要安装风机和穿过建筑物的通风管道,还要现场安装通风柜组件,所有这些都要花掉不少的资金和时间。无管通风设备还不用像传统的通风柜那样在制冷和暖通方面投入资金,因为不用把室内的暖气或冷气抽到室外环境中去。客户每年仅有的花费是在过滤器上,每年的费用在¥3500-¥20000 之间,这大大低于有管通风柜的安装费用。关于全排通风系统与无管通风柜的综合使用成本分析,请参见专门文献。[color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]2. [/color][color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]更加便携[/color]与空调暖通系统毫无关联的无管通风柜可以在几分钟之内移动到其他位置并立即工作,而传统的通风柜可能需要停机达数周才能完成。除了电源插头,无管通风柜没有任何外部连接妨碍更换位置,还可以放在仪器车上在不同的房间移动。 传统的通风柜,在移机之前需要第三方工程人员把排风管和其他连接拆除。[color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]3. [/color][color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]更加环境友好[/color]无管过滤系统,在清除化学品的同时,使室内现存空气也得以循环。在无管通风柜工作时,没有任何有害的烟气、蒸气释放到环境中去。键合活性炭过滤器在吸附饱和后,可以用填埋法安全处理。[color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]4. [/color][color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]更加安全[/color]先进的监测和安全控制技术,使无管通风柜和过滤式工作台为越来越多的实验室应用所接受。对面风速和过滤系统的持续监测,对实验室人员的安全至关重要![color=rgb(33.725490%, 33.333330%, 36.470590%)]安全特性[/color]自动安全控制器对气流和过滤器持续监测,确保操作人员的安全实时气体传感技术确保对操作人员和其他人员的保护,使之免于暴露在有毒化学烟气和蒸气之中警报信号很容易听到和看到,提醒用户过滤器已饱和报警点依照最新的 ACGIH 标准对已知化学品的限值而设定时尚的气流传感器持续读取面风速,并在 LCD 显示屏上以英尺/分钟(LFM)或米/秒(m/s)显示给用户键合活性炭过滤器厚达 7.6mm 或 10mm,而且炭粒在整块过滤器中均匀分布通用型活性炭过滤器可以以一定的百分比吸附几乎所有的化学品。对不能被很好吸附的化学品,我们采用化学浸润剂来改变目标化学品
在现代化的研究实验室里,先进的科学仪器,完善的实验设备,良好的实验环境是提升科技水平,促进科研成果的必要条件。以人为本,确保安全,提高效率是实验室建设的最大使命。通风柜作为生化实验室里重要的实验设施有举足轻重的作用,因此必须认真的选择满足各项技术指标的通风柜。怱视通风柜的功能性与安全性,单位纯片面压低造价而安装的通风柜如果造成的危害,其后果不堪设想,应该引起人们足够的重视。实验室工作环境防患远重于治患。让我们一起为建设优质的实验室环境努力。 实验室建设中通风柜的使用率很高,如何选择合适,合理的通风柜安装位置,需要根据实验内容来选择通风柜的类型,材质、形状等,通风都要考虑。当使用有机物或其他特殊试剂实验时,要充分考虑其控制风速。热源:当使用带热源的设备时,其热量超过2000大卡/小时时要考虑排出热量所需的通风量从而确定风机的功率。有放射性物质或过氯酸等实验时:要选用专用的通风柜,其进风风速必须设定大于0.5m/s。使用大型设备进行实验时:要考虑内部的有效尺寸,为排风留出必要的空间。 通风柜品类 1活动式通风柜:在现代化实验室建筑中,有时还配置一种通用实验室(实验大厅),其中的实验工作台、水盆通风柜等设备都可随时移动,不用时也可推入邻近的贮藏室。这种通风柜宜用木材、塑料或轻金属制作,以便移动。 2旁通式通风柜:当实验室考虑幅度通风柜排除室内空气时,采用这种通风柜比较理想,因为当柜门全闭时并不影响室内的换气量。 3补风式通风柜:对于有空气调节系统的实验室或洁净实验室,采用这种通风柜是很理想的,既节省了能量,又不影响室内的气流组织。 4自然通风式通风柜:优点是不耗电;能日夜连续换气(经实测室内换气可达6次/h),有利于室内换气;无噪声和振动;由于没有机械设备,容易保养;构造简单,造价低廉。但它的使用受一定条件限制,凡毒性较高和不产生热量的实验,都不宜采用,有的房间,在夏季也不宜使用。 5项抽式通风柜:这种通风柜的特点是结构简单、制造方便,适合有热量产生的场合。 6狭缝式通风柜:狭缝式通风柜是在其顶部和后侧设有排风狭缝,对各种不同工况都能获得良好的效果。但结构比较复杂,制作也较麻烦。