實(shí)驗(yàn)室裝修優(yōu)化：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室排氣系統(tǒng)

由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境原因，創(chuàng)造可持續(xù)，高性能和高效率的建筑物對(duì)于世界各地的公司和政府而言越來(lái)越重要。特別是，由于安全和合規(guī)所需的專門的設(shè)備和通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室是許多減排工作的重點(diǎn)，因?yàn)樗鼈兪悄茉吹淖畲笙�費(fèi)者。

考慮到這一點(diǎn)：建筑物目前是地球上最大的能源消費(fèi)國(guó)，占世界能源使用量的驚人的42％，占全球溫室氣體排放量的40％左右。與典型的商業(yè)辦公樓相比，平均實(shí)驗(yàn)室設(shè)施每平方英尺能耗為10倍，一些實(shí)驗(yàn)室的能源使用量高達(dá)100倍.1其中大部分是由于專門的設(shè)備，大量的能源消耗高達(dá)80％ - 是由于通風(fēng)系統(tǒng)。2,3

雖然很多的注意力集中在供氣和調(diào)節(jié)，排氣系統(tǒng)傳統(tǒng)上在能量?jī)?yōu)化方面受到最少的關(guān)注，因?yàn)樗鼈儍H構(gòu)成通風(fēng)系統(tǒng)的一部分。然而，廢氣能量占通風(fēng)系統(tǒng)能源使用量的40％，實(shí)驗(yàn)室的能源消耗量高達(dá)30％，為實(shí)驗(yàn)室提供了實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)節(jié)能和更可持續(xù)運(yùn)營(yíng)的重要機(jī)會(huì)。

優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室的重要性：金融及以外

考慮到實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)使用的能量，通過(guò)減少能源減少任何可能的浪費(fèi)，可以為實(shí)驗(yàn)室提供有形的投資運(yùn)營(yíng)成本回報(bào)。但除了明顯的經(jīng)濟(jì)利益之外，還要考慮當(dāng)今消費(fèi)者和聯(lián)邦政府的重點(diǎn)，以可持續(xù)的方式經(jīng)營(yíng)。因此，任何在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的公司，企業(yè)責(zé)任和環(huán)境保護(hù)也是很大的考慮因素。

此外，僅在實(shí)驗(yàn)室中減少對(duì)氣候的影響的潛力是巨大的。美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）估計(jì)，如果美國(guó)有一半的實(shí)驗(yàn)室將能源使用量減少了30％，這是一個(gè)可以考慮的目標(biāo) - 它可以將國(guó)家能源消耗量減少84萬(wàn)億BTU。為84萬(wàn)戶家庭提供足夠的能源，相當(dāng)于從美國(guó)高速公路上卸下了130萬(wàn)輛汽車，或者預(yù)防了5600萬(wàn)只樹木的砍伐。2

實(shí)驗(yàn)室廢氣和能源消耗

減少實(shí)驗(yàn)室排氣系統(tǒng)的能源利用可以通過(guò)解決兩個(gè)主要問(wèn)題來(lái)實(shí)現(xiàn)：排氣管的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的電力維護(hù)。

在歷史上，由于美學(xué)原因，廢氣堆已經(jīng)保持短路。然而，由于羽流升高與堆高度直接相關(guān)，較短的堆疊會(huì)增加排氣負(fù)荷，導(dǎo)致能量浪費(fèi)。如果堆疊較高，則需要更少的功率才能達(dá)到所需的羽流高度，而較短的堆疊需要更多的能量.4這是至關(guān)重要的，因?yàn)?a href=http://www.gznanju.cn/qiyefuwu/ target=_blank class=infotextkey>實(shí)驗(yàn)室必須保持最小的排氣速度以確保安全性和有效性。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）5建議最低出口速度為3,000英尺/分鐘（fpm），美國(guó)供暖，制冷和空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）的數(shù)字為2,000至3,000 fpm。6

排氣系統(tǒng)高能耗的第二個(gè)原因是它們通常在恒定的基礎(chǔ)上維持在全功率 - 在許多實(shí)驗(yàn)室，每天24小時(shí)，每周7天。此外，這些設(shè)置通�；�于風(fēng)況和污染物的最壞情況。在風(fēng)的情況下，最糟糕的情況只發(fā)生在一小部分時(shí)間。對(duì)于污染物，EPA指出：“對(duì)廢氣流的潛在毒性過(guò)度保守的判斷可能導(dǎo)致高能量使用的排氣系統(tǒng)，因?yàn)轶w積流量或出口速度不必要地增加。”該機(jī)構(gòu)建議排氣流為基于對(duì)實(shí)際污染物的科學(xué)測(cè)量，相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)“在消耗最少能量的同時(shí)產(chǎn)生可接受的空氣質(zhì)量的排氣系統(tǒng)”。7

考慮到上述因素，在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室中很可能排氣流量高于所需時(shí)間的高百分比，導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)。

增加儲(chǔ)蓄

雖然數(shù)學(xué)建模和風(fēng)洞測(cè)試可以為排氣安全性和工程節(jié)省提供有價(jià)值的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，但真正的測(cè)試是實(shí)際使用的�，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)表明，優(yōu)化排氣系統(tǒng)的節(jié)能可能很大。

根據(jù)在排氣中使用空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器的經(jīng)營(yíng)研究實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，每年只需要大約12小時(shí)的最壞情況氣流速率，這意味著如果適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)可以使用較低的設(shè)定點(diǎn)已經(jīng)到位 - 多達(dá)99％的時(shí)間。例如，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室能夠通過(guò)使用具有風(fēng)速計(jì)控制的分段可變風(fēng)量（VAV）系統(tǒng)將排氣相關(guān)的能源消耗減少到以前水平的10％。這導(dǎo)致每年節(jié)省81,000加元，另外還有另外獎(jiǎng)金來(lái)自該公司的公用事業(yè)公司進(jìn)行節(jié)約獎(jiǎng)勵(lì)。

雖然實(shí)現(xiàn)節(jié)約的潛力取決于每個(gè)實(shí)驗(yàn)室，其系統(tǒng)和空氣質(zhì)量要求，但通過(guò)優(yōu)化排氣系統(tǒng)，有一個(gè)明顯的機(jī)會(huì)來(lái)降低成本和環(huán)境影響。

減少能源消耗的策略

通過(guò)使用自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，通�？梢詫�實(shí)驗(yàn)室排氣系統(tǒng)的能源使用安全地減少多達(dá)50％或更多，這將使實(shí)驗(yàn)室的總能源使用量減少15％。市場(chǎng)上有幾個(gè)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的概念，其中一個(gè)例子是基于“布萊德·科克蘭（Brad Cochran），羅恩·彼得森（Ron Petersen）和彼得·彼得森（CPC）彼得森·卡特（John Carter）撰寫的”二十一世紀(jì)實(shí)驗(yàn)室“。該文件提供了三個(gè)有效的策略，用于實(shí)現(xiàn)安全減少能源消耗，基于用可變體積排氣系統(tǒng)更換CV系統(tǒng)，8包括無(wú)源可變體積排氣，帶風(fēng)速計(jì)的主動(dòng)VAV和帶有化學(xué)監(jiān)測(cè)器的主動(dòng)VAV。

“二十一世紀(jì)實(shí)驗(yàn)室”只是減少實(shí)驗(yàn)室排氣系統(tǒng)能源的幾個(gè)成功概念的一個(gè)例子。然而，在能夠執(zhí)行這樣一個(gè)降低實(shí)驗(yàn)室設(shè)施能源的策略計(jì)劃之前，今天的實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理常常面臨著為安裝新設(shè)備降低能耗同時(shí)提高投資回報(bào)率的理由而面臨的挑戰(zhàn)。以下步驟將幫助實(shí)驗(yàn)室管理人員和設(shè)施專業(yè)人員在其建筑物內(nèi)執(zhí)行類似的項(xiàng)目：

1）與具有實(shí)驗(yàn)室環(huán)境知識(shí)的建筑專業(yè)人士接觸，了解貴公司和建筑的獨(dú)特需求和挑戰(zhàn)。

2）對(duì)現(xiàn)有排氣系統(tǒng)進(jìn)行審核，以確定需要改進(jìn)的區(qū)域。

3）根據(jù)審計(jì)結(jié)果，制定一個(gè)計(jì)劃，顯示實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)扇目前使用的能源數(shù)量，并顯示通過(guò)優(yōu)化風(fēng)扇系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的投資回報(bào)率和環(huán)境節(jié)約。

4）一旦升級(jí)的設(shè)備到位，請(qǐng)妥善地對(duì)系統(tǒng)上的員工進(jìn)行培訓(xùn)，以確保正確使用設(shè)備以節(jié)省最大的能源。

5）根據(jù)實(shí)際操作，不斷監(jiān)測(cè)和尋找改進(jìn)領(lǐng)域。

結(jié)論

出于合規(guī)和安全的原因，空氣質(zhì)量在任何實(shí)驗(yàn)室都是必不可少的，排氣系統(tǒng)在滿足這一要求方面發(fā)揮重要作用。同時(shí)，排氣系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)室能源使用的主要貢獻(xiàn)者。

實(shí)驗(yàn)室可以通過(guò)使用現(xiàn)代技術(shù)（如VAV控制，氣流和污染物傳感器）以及建筑自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)優(yōu)化排氣系統(tǒng)，從而大大減少能源消耗，從而可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整氣流。結(jié)合分散分析研究 - 使用數(shù)學(xué)模型或物理風(fēng)洞 - 設(shè)計(jì)工程師可以指定排氣流量，這將減少能源消耗，以獲得顯著的運(yùn)營(yíng)和環(huán)境節(jié)約，同時(shí)確保安全和合規(guī)的運(yùn)行。