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    實驗室通風柜各項規范及標準匯總

    發布時間:2017-06-14 09:29:07瀏覽次數:1569來源:
    本文所收錄的內容全部摘自當今工業領域被廣泛應用各種相關的標準跟規范。制作此文的目的是為所有者,工程師,建筑師,以及實驗室研究員提供一個應用于實驗室建設及使用的各類規范的一個全景式的認識。針對每個不同實驗設施,我們可依據地區或國家相應的建筑標準規范,采用適用的標準或規范進行設計。
    通風柜進口風速
    聯邦公報-美國職業安全和健康委員會(OSHA)-AppendixA,sectionC.4(g)質量??進入通風柜以及通風柜內的氣體不應出現紊流;通風柜的進口風速應保持在一個合適的范圍(通常0.3-0.5m/s)。
    Prudent Practices-P.178
    通常情況下,推薦的通風柜進口風速應在0.4-0.5m/s之間。對于少數藥品毒性較高或當外界對于通風柜的氣流抑制能力有不利影響時,可采取進口分速為0.5-0.6m/s。但是通風柜的能耗一般是與進口風速成線性關系的。當進口風速接近或超過0.75m/s時,會在通風柜內形成紊流,從而降低通風柜的氣流抑制效率。
    工業通風-美國政府工業衛生專家協會(ACGIH)-P.10-40
    供風分布:典型的通風柜使用是操作者站在通風柜前,伸手進入通風柜內部進行實驗操作。此時進入通風柜的氣流會在操作者身邊形成旋轉氣流,從而引起柜內氣體溢出,甚至沿操作者身體到底呼吸區域。進口風速越大,形成的旋轉氣流就越強。因此,事情并不象人們想象的那樣,進口分速越大,氣流抑制效果就越好。
    P.10-40進口風速的選擇:實驗室內的供風口供風與通風柜進口風速的相互影響,會使得任何關于通風柜進口風速的總括性的規范標準失去參考價值。較高的進口風速在浪費能耗的同時,卻不會提高,甚至有可能會惡化通風柜的氣流抑制效果。美國國家標準化組織/美國暖通制冷和空調工程師協會(ANSI/ASHRAE)的通風柜性能測試標準可以用來作為通風柜生產廠家或者實驗室氣流控制設計者的規范。
    美國全國防火委員會(NFPA45)-P.45-12,section6.4.6
    實驗室通風柜的進口風速和排風量應能很好地夠抑制通風柜內產生的污染氣體,并盡快將其排出實驗室。當通風柜內有化學物品進行操作時,應能夠抑制潛在毒害氣體的外溢,保護實驗室員工的安全。
    P.45-28,sectionA.6.4.6實驗室通風柜氣流抑制可參照ASHRAE110-實驗室通風柜性能測試辦法規定的步驟進行操作。通常情況下,當通風柜的位置要求和室內通風次數的要求被滿足的基礎上,進口風速0.4m/s-0.6m/s是可以對柜內氣體進行較好控制的。
    美國國家標準協會/美國工業衛生協會(ANSI/AIHA)-PP.16-18,section3.3.1要求:
    通風柜平均進口風速應當能夠很好地抑制柜內產生的危害性化學氣體以防其泄漏。
    合適通風柜的進口風速對于實驗室安全是很重要的,但也不是唯一標準,我們應對各種因素進行綜合考慮
    實驗室內的操作者及其他設備物品的運動都會對通風柜的安全性能,尤其當進口風速較低時,產生明顯影響。所以,認識其影響,并據此制定相應的實驗室操作流程規范是很有必要的。當進口風速過低時,通風柜對柜內氣流的抑制能力會大大降低,從而產生相應的風險,因此,我們建議進口風速要大于0.3m/s。
    對排風機轉速及通風柜排風閥進行控制以調節通風柜排風量的控制裝置應合理設計,確保在定風量系統里,除非通風柜停止使用或者有書面的危險描述有另外的其他要求之外,最小排風量應取以下兩值中的最大值:50cfm/ft×ft(通風柜寬度)或者25cfm/ft2×ft2(通風柜工作面積)。
    對于上述要求的解釋:
    60-80fpm(0.30-0.41m/s):當對氣流抑制性能很出色的通風柜在相對很理想的操作環境下(如實驗室的設計特性),并且遵循謹慎的實驗室操作規范時,這個進口風速可以保證充足的氣流抑制。抑制性能會在這個范圍內有所波動,并且需要制定有效的實驗室操作規范,并嚴格執行。
    80-100fpm(0.41-0.51m/s):盡管通風柜氣流抑制性能仍會有所波動,但是絕大多數的通風柜可以在這個進口風速范圍內有效,且低風險地運作。此時,我們仍然要求提供合適的實驗室操作者培訓以及嚴格執行有效的實驗室操作規范。這個進口風速范圍適用于大多數實驗室的化學通風柜。
    100-120fpm(0.51-0.61m/s):進口風速在該范圍內時的氣流抑制效果與80-100fpm時相差不大,但是運行成本卻顯著提高。當一些特殊情況以至80-100fpm范圍仍不能提供充分氣流抑制時,提高進口風速至此范圍時,通風柜的氣流抑制效果可能有稍微改善。120-150fpm(0.61-0.76m/s):盡管幾乎所有的通風柜都可以在此范圍內達到高效的氣流抑制,但是其效果相對于80-100fpm和100-120fpm并沒有本質的改善,但能耗卻會因此而大大提高,所以,一般不推薦使用。>150fpm(>0.76m/s):大多數實驗室專家都同意該進口風速范圍過大,可能會在通風柜內引起紊流從而導致柜內毒害氣體溢出。
    美國科學儀器設備和實驗家具協會(SEPA1.2)-P.31,section5.3.4
    根據測試以確定通風柜合適的進口風速。依據以下測試來決定滿足規范要求的進口風速。合適的進口風速目的是為了使通風柜提供安全的氣流抑制。進口風速本身并不是一個衡量安全的因素。參照ASHRAE110-1995(或者最新版本)所規定的方法和步驟決定合適的進口風速。進口風速指引-實驗室通風柜進口風速的應根據通風柜內進行試驗的藥品或試劑的毒性以及潛在危險來確定。采用的最為廣泛的通風柜進口風速為0.5m/s。通風柜柜口的進口風速會有0.1m/s的波動。(更多相關信息請查閱Section12.0規范或者相關工業標準。)
    通風柜監測
    聯邦公報-美國職業安全和健康委員會(OSHA)-AppendixA,sectionC.4(b)通風柜 任何通風柜在使用前都應安裝相應裝置以方便并持續地監測通風柜的操作性能。
    Prudent Practices-P.180
    確定任何通風柜都有持續進行監控的裝置用于監測通風柜操作性能,并且在每次使用前都要進行檢查。
    工業通風-美國政府工業衛生專家協會(ACGIH)-P.10-45
    13.為通風柜排風系統和實驗室供風系統提供定期維護。在通風柜排風閥處使用靜壓計或其他合適的儀器儀表來保證合適的流量。
    美國國立衛生研究院設計方針及規范參考資料-機械-pp.D-141to142,sectionD.16.22任何新建的實驗室設施內的通風柜都應安裝具有壓力獨立性的氣流量監測裝置,并且與實驗室區域內的視頻或音頻報警器相連。對于現有的實驗室設施,應在進行改造更新項目時,安裝相應監控裝置。當通風柜排風降到預設的安全標準時,報警器燈應閃爍,并伴隨報警鈴聲。
    通風柜的使用
    聯邦公報-美國職業安全和健康委員會(OSHA)-AppendixA,sectionE.1(n)
    通風柜使用??根據經驗,當使用任何可能不穩定的物質時,通風柜或其他通風設施應保證閥極限值小于50ppm。
    當通風柜關閉時,如果不確定實驗室總的HVAC系統是否能提供充足安全保障,或者當通風柜內儲存有毒物品時,即使它不在使用當中,我們都應打開通風柜。
    Prudent Practices-P.179
    為了保護實驗室操作者不被通風柜內產生的有毒有害的氣體顆粒危害,通風柜應該能在柜內化學物品或試劑不慎濺出時,仍能提供有效的抑制。如果實驗室進行的大多數實驗都會使用毒害性化學物品,則應該保證每兩個操作者至少擁有一臺通風柜,并且通風柜尺寸應足夠大,可以為每個操作者提供2.5英尺的操作寬度。如果不能滿足上述要求,則需要額外增加其他通風排風措施,或者制定嚴格操作步驟,來限制危險化學品的使用。
    美國國家標準協會/美國工業衛生協會(ANSI/AIHA)-Z9.5-p.2,section2.1.1(要求)當實驗室雇員可能會暴露在實驗室行為所產生的有毒有害物質中時,就應該采用以下措施進行解決:使用足夠數量的通風柜,采用特殊通風柜,或者采用其他工程控制方法。
    實驗室氣流循環
    聯邦公報-美國職業安全和健康委員會(OSHA)-AppendixA,sectionC.4(a)4.換氣次數??保障實驗室氣流不斷更新,防止在工作日實驗室內的毒害氣體濃度增加??Prudent Practices-P.192所有化學實驗室內的空氣都應被排放出室外而不得循環使用。因此,要保證實驗室內衡為負壓,實驗室不會對周邊區域形成交叉污染。
    美國暖通制冷和空調工程師協會(ASHRAE)應用手冊-p.14.9通常情況下,所有使用化學物品或者壓縮氣體的實驗室,都要求使用100%的全新風系統。
    最終采用全新風系統還是回風系統應該建立在風險評估的基礎上,關于這部分內容的討論,請參照相關風險評估的章節。全新風系統通常需要較大的制冷制熱能力。
    實驗室的供風系統包括定風量,雙穩態和變風量系統,結合單風道或雙風道,通過低壓,中壓,或高壓管路進行供風分配。
    美國全國防火委員會(NFPA45)-P.45-12,section6.3.1
    實驗室的通風系統應設計保障試驗中產生的化學氣體不被循環使用。試驗中所釋放出的化學氣體都應被很好地控制或捕捉起來,以防止室內易燃易爆氣體濃度增大引起燃燒。

    P.45-12,section6.4.1

    實驗室內通風柜或其他設備內排出的氣體都應直接排放,而不得循環再用。

    工業通風-美國政府工業衛生專家協會(ACGIH)-pp.7-20
    工業排風循環再用:當房間或建筑物內有大量空氣由于要去處其中微粒,氣體,煙霧或者蒸汽而要排出時,應向房間或建筑物內同時補充相當量清潔的空調氣體。如果排氣量和補氣量較大時,用于空調方面的能耗就會很高。將室內排氣進行徹底清潔之后循環再用是降低能耗的一種辦法。而是否采用此種循環再用系統,卻決于實驗室產生的污染空氣對人體健康的危害程度以及其他安全,技術,以及經濟方面的因素。
    美國國家標準協會/美國工業衛生協會(ANSI/AIHA)-Z9.5-pp.49-50,section5.3.6.1(要求)
    從實驗室一般區域(區別于通風柜排風)排放的氣體不應循環再用,除非至少滿足以下標準中的一:
    1)標準A
    實驗室內沒有危害極大或能夠危及生命的材料;
    實驗室內發生最大事故時所產生的危害氣體濃度低于短期暴露極限值;
    為實驗室通風柜提供保障的系統,還應包括備件,應急電源,以及其他提高可靠性措施。
    2)標準B
    循環供風應該先經過處理降低其中污染物濃度;
    循環供風應給對其中污染物濃度進行持續監控或者提供二級氣體清潔設備,同樣可以起到監測作用一旦系統報警,馬上可以提供100%的室外新風。
    美國國立衛生研究院設計方針及規范參考資料-p.D-16,sectionD.7.6
    實驗室HVAC系統應使用100%室外新風,通過空調處理之后補償室內排風的需要。實驗室空氣不應循環使用。
    實驗室/實驗樓壓力
    聯邦公報-美國職業安全和健康委員會(OSHA)-AppendixA,sectionC.4(a)
    通風??氣流應當從非實驗室區域流入實驗室區域,之后直接排放到建筑物外部。
    Prudent Practices-P.192
    在任何情況下,氣流都應從辦公區域,廊道,以及其他輔助區域流入實驗室。所有化學實驗室內的氣體都應直接排放而不應循環處理。因此,化學實驗室內應始終保持負壓,以避免實驗室內產生的毒害氣體交叉污染。
    美國暖通制冷和空調工程師協會(ASHRAE)應用手冊-p.14.12
    實驗室,作為污染抑制的二級屏障,應始終保持實驗室為負壓,以充分保障周邊臨界區域的安全。在潔凈室或者無菌設施里,則相反,要求保持室內為正壓,以防周邊區域不潔凈氣體進入。
    美國國立衛生研究院設計方針及規范參考資料-p.D-17,sectionD.7.8
    實驗室氣流方向應從低危險區域向高危險區域流動,行政辦公區應始終保證相對于廊道和實驗室的相對正壓。
    美國全國防火委員會(NFPA45)-P.45-12,section6.3.3
    使用化學藥品的實驗室應始終保持持續良好的通風。
    -P.45-12,section6.3.4
    實驗室工作區域的壓力相對于廊道和非實驗區域應始終保持相對的負壓。
    特例1:當實驗操作要求在潔凈空間內進行時,此時要求實驗室相對于周邊區域不得為負壓。保持負壓的目的是為了防止實驗室工作區域產生的氣體不會泄漏到周邊區域。
    特例2:如果在進行實驗室門開關,通風柜調節窗開合等一些操作時,實驗室那的靜壓-6-狀況允許的短時變化為正壓時,可視為特例。
    美國國家標準協會/美國工業衛生協會(ANSI/AIHA)-Z9.5-pp.27-28,section5.1.1(要)
    除了當實驗要求潔凈空間(萬級或以上),或作為隔離或無菌實驗室以及其他一些特殊類型實驗室,我們都要求實驗室的氣流方向為從低危險區域流向高危險區域。當進行控制的氣流可能產生危害時必須加以控制時,我們通常要求安裝監測報警裝置,在氣流可能泄漏時進行報警。
    除非在以下情況下才允許氣流從實驗室向周邊區域流動。
    1,實驗室內沒有使用危險的實驗材料。
    2,當實驗室內產生的毒害氣體可能的最大濃度小于規范2.1.1所規定的保露極限值時。
    對上述要求的說明
    雖然壓差是導致氣流從一個房間向另一個房間流動的驅動力,但是要求保證兩個房間保持特定數值的壓差卻是進行設計的較差的規范。我們所需要的是氣流通過門窗及其他縫隙由一個空間進入另外一個空間時,保持一個流速(通常0.25-0.5m/s)。同時,如果要嚴格維持兩個空間存在特定數值的壓差,往往需要非常復雜,快速反應,昂貴的控制系統。而且對于這樣的設計,往往會導致在實驗室門打開時,壓差不足,或者在關門時,產生過大的壓差,從而影響低壓風機的性能。
    實驗室應可以提供合適的供風和排風量,使得氣流通過正確的流向,從某一區域進入另一區域時,維持最小0.25m/s,最好0.5m/s的氣流速度。
    -P30,section5.1.1.1(要求)
    當進行高危險實驗時,應采用空氣閘對毒害氣體進行控制,防止其擴散,或采用Section5.1.1所規定的最低供風量。
    空氣閘應包括一個前室(空間不大的封閉區域),直接與實驗室相連,并且在該封閉區域的兩端各有一個門,以供實驗室使用者進出??諝忾l其中一個門與實驗室相連,另一個門則與廊道,辦公室等其他區域相連??諝忾l的門要進行互鎖控制,即只有當其中一個門完全關上的情況下才可以打開另外一個門。
    -P30,section5.1.1.2(要求)
    如果相鄰空間區域之間的氣流方向被人為是很重要的,則要求在出現風量不足或者是出現不利氣流方向時,控制系統進行指示或報警。
    實驗室換氣次數
    聯邦公報-美國職業安全和健康委員會(OSHA)-AppendixA,sectionC.4(f)性能??換氣次數:如果將排風系統如通風柜排風作為實驗室氣流控制的一級控制,則通常要求保證換氣次數為4-12次/小時。
    Prudent Practices-P.192
    通常情況下,我們認為實驗室應保證6-12次的換氣次數。但是當實驗室有較大的排風要求(較多通風柜)或實驗室內熱負荷較高(如有較多分析設備)時,可能會要求更多的換氣次數。
    美國暖通制冷和空調工程師協會(ASHRAE)應用手冊-p.14.8
    實驗室總的換氣次數應由以下其中一項決定。
    1,實驗室排風設備總的排風量。
    2,滿足實驗室中溫度要求所需換氣次數。
    3,最小換氣次數要求。
    如果實驗室內有人進行操作,通常要求達到6-10次/小時的換氣次數。但是特殊情況下(如動物房)會根據特殊規范或相應設施的政策要求,另外設定最小換氣次數。最大換氣次數則應保證在供風量較大時,采取合適的室內送風方式,是的送風氣流不會影響排風設備的正常運作及其性能。
    工業通風-美國政府工業衛生專家協會(ACGIH)-pp.7-16
    對于需要對室內危險物,熱負荷,特殊氣味進行控制的實驗室,采用通用的最小換氣次數作為標準是不科學的,應根據室內毒害氣體產生率,毒性等因素進行綜合考慮設定,而不應簡單地根據室內空間的尺寸進行設計。
    美國全國防火委員會(NFPA45)-P.45-27,sectionA.6.3.3
    當實驗室無人使用時(夜間或周末),我們要求最小換氣次數為4次/小時,當有人使用時則通常要求不小于8次/小時,最小換氣次數應與實驗室的使用狀況相一致。美國國立衛生研究院(NIH)設計方針及規范參考資料-p.D-18,sectionD.7.10實驗室HVAC系統的換氣次數應由一下三個因素決定:通風柜排風要求,室內溫度要求,室內工作區域毒害氣體氣味消除要求。如不考慮溫度要求,一般建議采用6次作為最小換氣次數要求。
    并聯排風系統(Manifolded Exhaust Systems)
    美國暖通制冷和空調工程師協會(ASHRAE)應用手冊-p.14.10
    可以為每一臺通風柜配備獨立的排風機,也可以將多臺通風柜進行并聯控制,作為一個整體連接到一個或多個普通的排風機
    系統可分為壓力獨立和壓力不獨立兩種類型。壓力不獨立系統通常是采用定風量控制,并對每臺排風蝶閥的平衡葉片進行手動調節。如果壓力不獨立系統內增加額外的通風柜,那么整個系統必須重新調整平衡,排風機的轉速可能也要進行調整。由于壓力獨立型的系統更加具有柔性,所以在當今的設計當中,已經很少采用壓力不獨立型的系統了。
    一個壓力獨立型系統可以采用定風量,雙穩態,以及變風量控制。系統所有的排風設備都有壓力調節裝置。壓力獨立型系統具有以下兩個優勢:
    (1)系統內新增排風設備時,不需要對整個系統進行重新調整。
    (2)變風量控制
    對多臺排風設備(如通風柜)進行并聯排風控制具有以下優勢:
    ?降低管路成本
    ?減少需要維護的設備量
    ?節省實驗室屋頂空間以及減小排風設備層
    ?可將排風設備集中管理
    ?可以采用參差性控制
    ?對每一個并聯排風系統增加一臺備用風機,進行故障保護
    美國國家標準協會/美國工業衛生協會(ANSI/AIHAEZ9.5)-P.38,section5.3.2.1(說明)當滿足規范5.3.2.2所規定的要求時,就可以對2臺以上的排風設備進行并聯控制。
    -PP.40-41,section5.3.2.2(要求)
    對于化學通風柜進行并聯排風控制時,需要考慮以下例外情況和限制。
    每一臺排風設備都應配備一個流量調節裝置,以對并聯排風管道內的壓力波動情況進行調節,從而保持風量的精度。
    高氯酸通風柜不可與非高氯酸通風柜并聯,除非在通風柜和并聯管道之間安裝高氯酸氣體處理設備。
    如果通風柜內可能產生規范Section2.4中危險評估和分析章節中所定義的危險物質,如放射性同位素時,則不可與非放射性同位素通風柜相并聯,除非在通風柜或并聯管道之間存在內嵌式的高效微??諝膺^濾器或其他空氣處理設施。對特殊氣體應增設活性炭過濾器。
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