面风速达标排风柜就合格了吗？

googplay 2024-05-21 发布于广东

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实验室的排风柜（或称通风柜、通风橱）是防止或减少柜内有害气态、固体和液体细颗粒物外溢，保护室内人员职业健康的重要设备。大部分人都认为，排风柜窗口面风速宜控制在0.3-0.5 m/s就够用。一项调研表明，尽管面风速满足要求，但是相当一部分排风柜在接受示踪气体测试和发烟测试时，显示存在有害物外溢。所以，窗口面风速并不是保障污染物控制性能的唯一指标。

美国安全师协会（American Society of Safety Professionals）发布的ANSI/ASSP Standard Z9.5-2022 Laboratory Ventilation（实验室通风标准，以下简称“Z9.5标准”）、以及美国供热制冷空调工程师协会(American Society of Heating, Refrigeration and Air conditioning Engineers)发布的ANSI/ASHRAE Standard 110, Method of Testing the Performance of Laboratory Fume Hoods（通风柜性能测试方法标准，以下简称“测试标准”）中关于排风柜的性能要求和测试方法是目前最完整的和比较权威的。

Z9.5标准规定排风柜在安装（或变动后）必须进行性能测试，内容包括：

窗口面风速
窗口前干扰风速
变风量排风柜的响应时间
气流的可视化
示踪气体浓度
传感器和控制器性能
监测报警装置性能

投入使用后，每年至少要进行除示踪气体浓度检测之外的所有测试。

下面把主要测试内容简单介绍一下。

窗口面风速

Z9.5标准并没有给窗口面风速要求值或范围，只是说0.4-0.5m/s对大部分排风柜来说是够用的。所以，用户应该负责确定要求值。

测试标准要求面风速平均值不能低于要求值的90%，且不能高出要求值20%. 例如，要求值是0.5 m/s，那么面风速就必须在0.45-0.6 m/s之间。

为什么面风速不是越大越好呢？很多专家认为风速高于0.75 m/s时，在人员和窗口之间会形成涡流，也就是一个负压区，从而可能导致柜内有害物外溢。

测试标准要求在移门设计高度的25%、50%和100%位置上测量窗口面风速。测量时，应把窗口划分成若干个小区域，每个小区域的面积不能大于0.09 m²，即不大于305×305mm的面积，最大边长不能超过330 mm.不能采用手持风速仪的方式测量风速，测量精度和分辨率要足够，而且每点能至少10s连续采样10个。

注意：因为排风柜会存在一定的渗入风量，有的排风柜还对底柜进行排风，所以排风柜的排风量不能用窗口风速乘面积获得，应在排风道上测量，通常都是由排风控制阀测量。

窗口前干扰风速

当房间的送风口靠非常靠近排风柜时，送风风速会干扰排风柜窗口气流，Z9.5标准要求窗口附近的干扰气流应低于排风柜窗口面风速50%，最好低于30%. 要求风速测量水平和纵向两个分量，也就是说要矢量测量——够狠吧！

风量调节响应时间

对变风量排风柜，Z9.5标准要求在移门开始移动后5 s内排风柜的排风量应该达到目标风量的90-110%之间，并且稳定在该区间内。测试标准要求，在测试时移门的移动速度应在0.3-0.45 m/s之间，差不多相当于2 s内移门要从底部移动到最大设计高度。

留心的人会发现，风量调节响应时间要求比之前的3 s放宽了一点，当然Z9.5标准是考虑了5 s能满足实验室操作需求的。

气流的可视化

测试标准要求做气流可视化检测时，应在窗台下方的旁通条缝口处，以及沿两侧内壁、背板和台面发烟雾，观察气流流线是否外溢出窗口。另外，在距离窗口150 mm的地方适量地发大量烟雾，观察烟雾是否逃逸出排风柜。两项测试中，如果有烟雾逃出窗口，则表明该项测试不合格。

由于发烟产生的颗粒物浓度低了后就看不见了，所以可视化气流实验只是辅助我们了解气流流型，没有看见烟气外溢并不能用于判断通风柜hold住了。

示踪气体浓度检验

测试标准要求在排风柜内发示踪气体SF₆ 4L/min，在假人的呼吸区的5分钟平均浓度应满足出厂时低于0.05ppm，即AM 0.05 (As Manufactured)，安装后浓度低于0.1ppm，即AI 0.1 (As Installed). 不过，标准也提到如果某种气态化学污染物的允许暴露浓度比较高，也不必追求AI 0.1.

这个要求是真正考验排风柜控制有害物外溢性能的。

注意，在进行这些检测时有一个必须满足的先决条件是排风柜的排风、房间的送/排风的风量要稳定在设定值的5%以内。这对排风柜风量控制阀、房间的风量和压差控制阀的测量准确性和控制性能提出了最基本的要求。

结语

排风柜的性能取决于排风柜的构造、以及风量控制阀的性能，尤其是控制阀的风量测控精度和响应速度。因为排风柜的使用者希望在调整移门高度后，排风量能在短时间内达到设定值，以便很快进行实验操作，并保证人员安全。

排风柜不仅要在移门开启时保证正常排风量，而且当移门落底后，如果柜内仍然在进行反应或存放着药剂，排风柜则须要保持最低排风量。ASHRAE的《实验室设计指南》(ASHRAE Laboratory Design Guide)中推荐的最低排风量要求柜内换气次数在150-375之间。例如一台1.5 m宽的排风柜，其最低排风量约为400 m³/h。所以，控制阀应有比较宽的风量测控范围。

此外，为了降低实验室通风的能耗，控制阀结合操作面板会提供节能模式，即当没有人员操作的时候，可以在保证没有有害物外溢的前提下适当降低排风量。目前常用的方法是把面风速降低到0.3 m/s. 当然，这必须通过性能测试，合格后才能被允许使用节能模式。

为了科研人员和操作人员的健康，请实验室相关人士重视排风柜及其控制阀的性能和检测。

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