核電廠環境實驗室的通風空調設計

一、概述 
　　化學實驗室是核電廠中實驗和研究的場所，此類實驗室常常會存放一些化學藥品或試劑，且在實驗過程中，可能會產生有毒有味，有腐蝕性、爆炸性，甚至帶有放射性物質的氣體。因此為了工作人員的健康，保證室內環境安全，必須通過通風系統及時排出有害氣體。為保證不污染到其余房間，實驗室房間往往要設計成相對鄰室或走廊微負壓狀態，由此對通風系統提出了較高的要求。 
　　 
　　二、環境實驗室簡介 
　　環境實驗室的功能主要是用于核電廠正常運行情況下對周圍環境介質樣品的采樣、制樣及分析測量，在廠區事故情況下，參與廠區內外應急響應，實施應急監測。 
　　該環境實驗室按房間功能分為三層，一層為設備用房，如變配電室、UPS間、柴油發電機房、空調機房等，其中還有對環境的溫濕度要求嚴格的γ譜儀測量間、α/β測量間及液閃測量間及有爆炸危險性的氣瓶間。二層為辦公用房，如辦公室，會議室，資料室等。三層為各類實驗室，室內布置有工藝所用的各類通風柜和排風罩。 
　　 
　　三、環境實驗室通風空調設計概述 
　　1.排風系統的選擇 
　　實驗室通風設計與舒適性空調系統的通風設計是有區別的。實驗室通風設計有實驗用的通風柜排風和室內平時排風兩種，根據規范要求，化學實驗室的通風換氣次數不低于6次/小時，當有通風柜（罩）時，可利用其進行房間的全面通風換氣。通過計算可知，各個實驗室的排風柜（罩）的總排風量均大于6次/小時。因此該項目通風柜排風與室內排風采用一套排風系統。 
　　根據工藝所提資料，該項目所用的通風柜在不進行試驗時，最小流量為最大風量的20%，常用風量為最大風量的60%，通過通風柜的調節門的開度控制通風柜的排風量。因此該類通風柜較為安全。經與工藝溝通，我們按照通風柜的常用風量選用排風系統的風機。 
　　根據環境實驗室的運行特點，科學選擇合理的通風系統。該項目共有十個實驗室，均設置在三層。經與工藝溝通，化學實驗室在一年中運行的頻率低，所有通風柜（罩）最大同時使用系數為60%，各個實驗室功能獨立，工藝無法提供哪些通風柜同時使用的資料?；谝陨蠋c，我們選用各個房間單獨設置屋頂風機排風系統的方式，分別設置排風系統P -1~P-10 ,不僅控制靈活方便，而且可以使有害氣體經過最短路程直接排出至屋面。在工程設計中，若暖通專業能夠掌握更為詳實的資料，可以將同層同時連續使用的實驗室通風柜共用一套排風系統，但通風柜的數量不宜超過四個，不同樓層的通風柜盡量不共用一個排風系統。 
　　化學實驗室所排出的氣體具有腐蝕性，因此選用玻璃鋼離心式屋頂風機，風機的壓頭要足夠大，能夠滿足系統阻力要求，為了防止氣體倒灌，通常在主排風管道上設置止回閥。風管可采用對化學腐蝕性氣體有良好抵抗力的玻璃鋼風管，也可以采用不銹鋼材料，但成本較高。 
　　2.補風系統的選擇 
　　實驗室實驗室要求新風必須全部來自室外，然后全部排出室外，化學通風柜的排氣不得在室內進行空氣循環。實驗室要求補風可由所送入的新風以及通過門窗縫隙滲入的新風組成。送入實驗室的新風可通過集中空調處理后送入。為避免實驗室內的有害氣體污染其余房間和走廊，室內一般可通過調整送排風的風量大小以及風機的開停順序設計成負壓狀態。實驗室的補風量一般為排風量的70~90%。 
　　由于該項目最大排風量僅為總排風柜風量的60%，且設置一對一的補風系統成本太高，則設置一套送風系統S-1，送風量為排風量的80%，選用一臺風冷熱泵新風機組，室外新鮮空氣在夏季經制冷處理，在冬季經加熱處理后送入位于三層的實驗室。夏季送風溫度為17℃，冬季為25℃。送風系統S-1與排風系統P-1~P-10連鎖啟停，當任意一套排風系統啟動，新風系統S-1啟動?？照{機組布置在一層空調機房內。 
　　實驗室內的新風口應該布置在遠離通風柜的地方，新風應該從遠離通風柜的地方進入，以使空氣流動路徑能遠離排風處，以避免新風剛進入就被排出。 
　　此外，實驗室內為了給實驗人員提供一個較為安靜的研究環境，應該控制房間的噪聲（<55DB）。因此將排風機布置在室外，送風管道上可設置消聲器。  
　　3.空調系統的選擇 
　　實驗室的溫濕度設計要求應根據工藝要求設定，通常取室內夏季溫度25~30℃，相對濕度約60%，冬季室內溫度18~22℃，相對濕度不低于30%。實驗室空調方式可采用集中式和分散式。 
　　由于實驗室室內風不能作為回風循環利用，需采用全直流空調系統，因此該項目應業主要求，采用了造價和運行成本較低的分體空調形式，即每個房間設置一臺或多臺分體空調器。計算負荷時，因為送風系統已考慮排風系統所帶來的負荷，因此只需計算房間維護結構、人員、燈光等負荷即可。 
　　該項目通風和空調方式，各自相互獨立，具有較大的靈活性，且控制簡單，造價低，運行維護方便，但在實際的運行中，忽略了系統間的相互影響，且分體空調調節范圍較小，由于通風系統的運行，可能會存在不能滿足室內溫濕度要求的問題，因此，在實際運行中，還有待觀察和探討。 
　　 
　　四、小結 
　　設計前期，要對工藝資料進行整理，詳細了解實驗室工藝要求，需收集的資料有：實驗室類型，潔凈要求，安全性，是否有通風柜，是否有平時排風；做實驗時，哪些實驗室同時使用，是否為正壓、負壓或普通試驗室；哪些是屬正常工作時間段的辦公室，會議室。這些資料與負荷有關，與送排風量計算有關，與系統設計選用有關，與機組的功能段、外形尺寸、機房位置、過濾器的級別有關，與風量、風壓等有關，便于設計時按功能、按運行時段對系統進行劃分。 
　　了解實驗室通風柜的功能，按排放氣體和實驗室進行通風系統設計。對實驗室房間內通風的安全性要足夠重視。通風柜的集塵捕捉能力要符合現行標準和規定，保證一定數量的換氣次數，讓送風氣流流向實驗室，保持實驗室負壓。為實驗人員創造舒適的工作環境，降低噪聲。系統要容易控制，易于管理，能穩定、低能耗運行。 
　　在計算房間空調負荷時，應考慮由于排風及室外風作為補風所帶來的能耗損失。 
　　通風柜運行時與周圍的環境會相互影響。送風口要遠離空氣擾動大的通風柜，避免造成能源浪費。排風管道的沒計原則是管內為負壓，防止管道廢氣泄漏，排風管長度越短越好，而且一臺風機連接的通風柜越少越好。排風通道盡可能豎直布置，通道越高越好。如需改變風道風速.則應配置相應的變頻調節系統。注意排風通道的末端應避開補風管道送氣口。