实验室建设规范及标准(通风篇)

实验室建设规范及标准(通风篇)本文所收录的内容全部摘自当今工业领域被广泛应用各种相关的标准跟规范。制作此文的目的是为所有者，工程师，建筑师，以及实验室研究员提供一个应用于实验室建设及使用的各类规范的一个全景式的认识。针对每个不同实验设施，我们可依据地区或国家相应的建筑标准规范，采用适用的标准或规范进行设计。通风柜进口风速联邦公报－美国职业安全和健康委员会（OSHA）－AppendixA，sectionC.4(g)质量……进入通风柜以及通风柜内的气体不应出现紊流；通风柜的进口风速应保持在一个合适的范围（通常0.3-0.5m/s）。PrudentPractices－P.178通常情况下，推荐的通风柜进口风速应在0.4-0.5m/s之间。对于少数药品毒性较高或当外界对于通风柜的气流抑制能力有不利影响时，可采取进口分速为0.5-0.6m/s。但是通风柜的能耗一般是与进口风速成线性关系的。当进口风速接近或超过0.75m/s时，会在通风柜内形成紊流，从而降低通风柜的气流抑制效率。工业通风－美国政府工业卫生专家协会（ACGIH）－P.10－40供风分布：典型的通风柜使用是操作者站在通风柜前，伸手进入通风柜内部进行实验操作。此时进入通风柜的气流会在操作者身边形成旋转气流，从而引起柜内气体溢出，甚至沿操作者身体到底呼吸区域。进口风速越大，形成的旋转气流就越强。因此，事情并不象人们想象的那样，进口分速越大，气流抑制效果就越好。P.10－40进口风速的选择：实验室内的供风口供风与通风柜进口风速的相互影响，会使得任何关于通风柜进口风速的总括性的规范标准失去参考价值。较高的进口风速在浪费能耗的同时，却不会提高，甚至有可能会恶化通风柜的气流抑制效果。美国国家标准化组织/美国暖通制冷和空调工程师协会（ANSI/ASHRAE）的通风柜性能测试标准可以用来作为通风柜生产厂家或者实验室气流控制设计者的规范。美国全国防火委员会（NFPA45）－P.45-12,section6.4.6实验室通风柜的进口风速和排风量应能很好地够抑制通风柜内产生的污染气体，并尽快将其排出实验室。当通风柜内有化学物品进行操作时，应能够抑制潜在毒害气体的外溢，保护实验室员工的安全。P.45-28,sectionA.6.4.6实验室通风柜气流抑制可参照ASHRAE110－实验室通风柜性能测试办法规定的步骤进行操作。通常情况下，当通风柜的位置要求和室内通风次数的要求被满足的基础上，进口风速0.4m/s-0.6m/s是可以对柜内气体进行较好控制的。美国国家标准协会/美国工业卫生协会（ANSI/AIHA）－PP.16-18,section3.3.1要求：通风柜平均进口风速应当能够很好地抑制柜内产生的危害性化学气体以防其泄漏。合适通风柜的进口风速对于实验室安全是很重要的，但也不是唯一标准，我们应对各种因素进行综合考虑……实验室内的操作者及其他设备物品的运动都会对通风柜的安全性能，尤其当进口风速较低时，产生明显影响。所以，认识其影响，并据此制定相应的实验室操作流程规范是很有必要的。当进口风速过低时，通风柜对柜内气流的抑制能力会大大降低，从而产生相应的风险，因此，我们建议进口风速要大于0.3m/s。对排风机转速及通风柜排风阀进行控制以调节通风柜排风量的控制装置应合理设计，确保在定风量系统里，除非通风柜停止使用或者有书面的危险描述有另外的其他要求之外，最小排风量应取以下两值中的最大值：50cfm/ft×ft（通风柜宽度）或者25cfm/ft²×ft²(通风柜工作面积)。对于上述要求的解释：60-80fpm(0.30-0.41m/s)：当对气流抑制性能很出色的通风柜在相对很理想的操作环境下（如实验室的设计特性），并且遵循谨慎的实验室操作规范时，这个进口风速可以保证充足的气流抑制。抑制性能会在这个范围内有所波动，并且需要制定有效的实验室操作规范，并严格执行。80-100fpm(0.41-0.51m/s):尽管通风柜气流抑制性能仍会有所波动，但是绝大多数的通风柜可以在这个进口风速范围内有效，且低风险地运作。此时，我们仍然要求提供合适的实验室操作者培训以及严格执行有效的实验室操作规范。这个进口风速范围适用于大多数实验室的化学通风柜。100-120fpm(0.51-0.61m/s):进口风速在该范围内时的气流抑制效果与80-100fpm时相差不大，但是运行成本却显著提高。当一些特殊情况以至80-100fpm范围仍不能提供充分气流抑制时，提高进口风速至此范围时，通风柜的气流抑制效果可能有稍微改善。120-150fpm(0.61-0.76m/s):尽管几乎所有的通风柜都可以在此范围内达到高效的气流抑制，但是其效果相对于80-100fpm和100-120fpm并没有本质的改善，但能耗却会因此而大大提高，所以，一般不推荐使用。150fpm(0.76m/s):大多数实验室专家都同意该进口风速范围过大，可能会在通风柜内引起紊流从而导致柜内毒害气体溢出。美国科学仪器设备和实验家具协会（SEPA1.2）－P.31,section5.3.4根据测试以确定通风柜合适的进口风速。依据以下测试来决定满足规范要求的进口风速。合适的进口风速目的是为了使通风柜提供安全的气流抑制。进口风速本身并不是一个衡量安全的因素。参照ASHRAE110－1995（或者最新版本）所规定的方法和步骤决定合适的进口风速。进口风速指引－实验室通风柜进口风速的应根据通风柜内进行试验的药品或试剂的毒性以及潜在危险来确定。采用的最为广泛的通风柜进口风速为0.5m/s。通风柜柜口的进口风速会有0.1m/s的波动。（更多相关信息请查阅Section12.0规范或者相关工业标准。）通风柜监测联邦公报－美国职业安全和健康委员会（OSHA）－AppendixA，sectionC.4(b)通风柜……任何通风柜在使用前都应安装相应装置以方便并持续地监测通风柜的操作性能。PrudentPractices－P.180确定任何通风柜都有持续进行监控的装置用于监测通风柜操作性能，并且在每次使用前都要进行检查。工业通风－美国政府工业卫生专家协会（ACGIH）－P.10－4513.为通风柜排风系统和实验室供风系统提供定期维护。在通风柜排风阀处使用静压计或其他合适的仪器仪表来保证合适的流量。美国国立卫生研究院设计方针及规范参考资料－机械－pp.D-141to142,sectionD.16.22任何新建的实验室设施内的通风柜都应安装具有压力独立性的气流量监测装置，并且与实验室区域内的视频或音频报警器相连。对于现有的实验室设施，应在进行改造更新项目时，安装相应监控装置。当通风柜排风降到预设的安全标准时，报警器灯应闪烁，并伴随报警铃声。通风柜的使用联邦公报－美国职业安全和健康委员会（OSHA）－AppendixA，sectionE.1(n)通风柜使用……根据经验，当使用任何可能不稳定的物质时，通风柜或其他通风设施应保证阀极限值小于50ppm。当通风柜关闭时，如果不确定实验室总的HVAC系统是否能提供充足安全保障，或者当通风柜内储存有毒物品时，即使它不在使用当中，我们都应打开通风柜。PrudentPractices－P.179为了保护实验室操作者不被通风柜内产生的有毒有害的气体颗粒危害，通风柜应该能在柜内化学物品或试剂不慎溅出时，仍能提供有效的抑制。如果实验室进行的大多数实验都会使用毒害性化学物品，则应该保证每两个操作者至少拥有一台通风柜，并且通风柜尺寸应足够大，可以为每个操作者提供2.5英尺的操作宽度。如果不能满足上述要求，则需要额外增加其他通风排风措施，或者制定严格操作步骤，来限制危险化学品的使用。美国国家标准协会/美国工业卫生协会（ANSI/AIHA）－Z9.5－p.2,section2.1.1（要求）当实验室雇员可能会暴露在实验室行为所产生的有毒有害物质中时，就应该采用以下措施进行解决：使用足够数量的通风柜，采用特殊通风柜，或者采用其他工程控制方法。实验室气流循环联邦公报－美国职业安全和健康委员会（OSHA）－AppendixA，sectionC.4(a)4.换气次数……保障实验室气流不断更新，防止在工作日实验室内的毒害气体浓度增加……PrudentPractices－P.192所有化学实验室内的空气都应被排放出室外而不得循环使用。因此，要保证实验室内衡为负压，实验室不会对周边区域形成交叉污染。美国暖通制冷和空调工程师协会（ASHRAE）应用手册－p.14.9通常情况下，所有使用化学物品或者压缩气体的实验室，都要求使用100％的全新风系统。最终采用全新风系统还是回风系统应该建立在风险评估的基础上，关于这部分内容的讨论，请参照相关风险评估的章节。全新风系统通常需要较大的制冷制热能力。实验室的供风系统包括定风量，双稳态和变风量系统，结合单风道或双风道，通过低压，中压，或高压管路进行供风分配。美国全国防火委员会（NFPA45）－P.45-12,section6.3.1实验室的通风系统应设计保障试验中产生的化学气体不被循环使用。试验中所释放出的化学气体都应被很好地控制或捕捉起来，以防止室内易燃易爆气体浓度增大引起燃烧。P.45-12,section6.4.1实验室内通风柜或其他设备内排出的气体都应直接排放，而不得循环再用。工业通风－美国政府工业卫生专家协会（ACGIH）－pp.7－20工业排风循环再用：当房间或建筑物内有大量空气由于要去处其中微粒，气体，烟雾或者蒸汽而要排出时，应向房间或建筑物内同时补充相当量清洁的空调气体。如果排气量和补气量较大时，用于空调方面的能耗就会很高。将室内排气进行彻底清洁之后循环再用是降低能耗的一种办法。而是否采用此种循环再用系统，却决于实验室产生的污染空气对人体健康的危害程度以及其他安全，技术，以及经济方面的因素。美国国家标准协会/美国工业卫生协会（ANSI/AIHA）－Z9.5－pp.49－50,section5.3.6.1（要求）从实验室一般区域（区别于通风柜排风）排放的气体不应循环再用，除非至少满足以下标准中的一条：1）标准A实验室内没有危害极大或能够危及生命的材料；实验室内发生最大事故时所产生的危害气体浓度低于短期暴露极限值……；为实验室通风柜提供保障的系统，还应包括备件，应急电源，以及其他提高可靠性措施。2）标准B循环供风应该先经过处理降低其中污染物浓度；循环供风应给对其中污染物浓度进行持续监控或者提供二级气体清洁设备，同样可以起到监测作用……一旦系统报警，马上可以提供100％的室外新风。美国国立卫生研究院设计方针及规范参考资料－p.D-16,sectionD.7.6实验室HVAC系统应使用100％室外新风，通过空调处理之后补偿室内排风的需要。实验室内空气不应循环使用。实验室/实验楼压力联邦公报－美国职业安全和健康委员会（OSHA）－AppendixA，sectionC.4(a)通风……气流应当从非实验室区域流入实验室区域，之后直接排放到建筑物外部。PrudentPractices－P.192在任何情况下，气流都应从办公区域，廊道，以及其他辅助区域流入实验室。所有化学实验室内的气体都应直接排放而不应循环处理。因此，化学实验室内应始终保持负压，以避免实验室内产生的毒害气体交叉污染。美国暖通制冷和空调工程师协会（ASHRAE）应用手册－p.14.12实验室，作为污染抑制的二级屏障，应始终保持实验室为负压，以充分保障周边临界区域的安全。在洁净室或者无菌设施里，则相反，要求保持室内为正压，以防周边区域不洁净气体进入。美国国立卫生研究院设计方针及规范参考资料－p.D-17,sectionD.7.8实验室气流方向应从低危险区域向高危险区域流动，通常情况下，要求:shallbemaintainedat47L/spermodulenegativetononlaboratoryspaces.行政办公区应始终保证相对于廊道和实验室的相对正压。美国全国防火委员会（NFPA45）－P.45-12,section6.3.3使用化学药品的实验室应始终保持持续良好的通风。P.