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優化實驗室排氣系統

文章來源：本站人氣：2616發表時間：2017-09-06【小 中 大】

由于經濟和環境原因，創造可持續，高性能和高效率的建筑物對于世界各地的公司和政府而言越來越重要。特別是，由于安全和合規所需的專門的設備和通風系統，實驗室是許多減排工作的重點，因為它們是能源的最大消費者。

考慮到這一點：建筑物目前是地球上最大的能源消費國，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。與典型的商業辦公樓相比，平均實驗室設施每平方英尺能耗為10倍，一些實驗室的能源使用量高達100倍.1其中大部分是由于專門的設備，大量的能源消耗高達80％ - 是由于通風系統。2,3

雖然很多的注意力集中在供氣和調節，排氣系統傳統上在能量優化方面受到最少的關注，因為它們僅構成通風系統的一部分。然而，廢氣能量占通風系統能源使用量的40％，實驗室的能源消耗量高達30％，為實驗室提供了實現運營節能和更可持續運營的重要機會。

優化實驗室的重要性：金融及以外

考慮到實驗室通風系統使用的能量，通過減少能源減少任何可能的浪費，可以為實驗室提供有形的投資運營成本回報。但除了明顯的經濟利益之外，還要考慮當今消費者和聯邦政府的重點，以可持續的方式經營。因此，任何在當今經濟運行的公司，企業責任和環境保護也是很大的考慮因素。

此外，僅在實驗室中減少對氣候的影響的潛力是巨大的。美國環境保護局（EPA）估計，如果美國有一半的實驗室將能源使用量減少了30％，這是一個可以考慮的目標 - 它可以將國家能源消耗量減少84萬億BTU。為84萬戶家庭提供足夠的能源，相當于從美國高速公路上卸下了130萬輛汽車，或者預防了5600萬只樹木的砍伐。2

實驗室廢氣和能源消耗

減少實驗室排氣系統的能源利用可以通過解決兩個主要問題來實現：排氣管的設計和系統的電力維護。

在歷史上，由于美學原因，廢氣堆已經保持短路。然而，由于羽流升高與堆高度直接相關，較短的堆疊會增加排氣負荷，導致能量浪費。如果堆疊較高，則需要更少的功率才能達到所需的羽流高度，而較短的堆疊需要更多的能量.4這是至關重要的，因為實驗室必須保持最小的排氣速度以確保安全性和有效性。美國國家標準協會（ANSI）5建議最低出口速度為3,000英尺/分鐘（fpm），美國供暖，制冷和空調工程師學會（ASHRAE）的數字為2,000至3,000 fpm。6

排氣系統高能耗的第二個原因是它們通常在恒定的基礎上維持在全功率 - 在許多實驗室，每天24小時，每周7天。此外，這些設置通?；陲L況和污染物的最壞情況。在風的情況下，最糟糕的情況只發生在一小部分時間。對于污染物，EPA指出：“對廢氣流的潛在毒性過度保守的判斷可能導致高能量使用的排氣系統，因為體積流量或出口速度不必要地增加?！痹摍C構建議排氣流為基于對實際污染物的科學測量，相應地進行調整，以實現“在消耗最少能量的同時產生可接受的空氣質量的排氣系統”。7

考慮到上述因素，在大多數實驗室中很可能排氣流量高于所需時間的高百分比，導致大量的能源浪費。

增加儲蓄

雖然數學建模和風洞測試可以為排氣安全性和工程節省提供有價值的預測數據，但真正的測試是實際使用的?，F場數據表明，優化排氣系統的節能可能很大。

根據在排氣中使用空氣質量監測器的經營研究實驗室的經驗，已經發現，每年只需要大約12小時的最壞情況氣流速率，這意味著如果適當的監測可以使用較低的設定點已經到位 - 多達99％的時間。例如，一個實驗室能夠通過使用具有風速計控制的分段可變風量（VAV）系統將排氣相關的能源消耗減少到以前水平的10％。這導致每年節省81,000加元，另外還有另外獎金來自該公司的公用事業公司進行節約獎勵。

雖然實現節約的潛力取決于每個實驗室，其系統和空氣質量要求，但通過優化排氣系統，有一個明顯的機會來降低成本和環境影響。

減少能源消耗的策略

通過使用自動監測和控制系統，通?？梢詫嶒炇遗艢庀到y的能源使用安全地減少多達50％或更多，這將使實驗室的總能源使用量減少15％。市場上有幾個經過驗證的概念，其中一個例子是基于“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”二十一世紀實驗室“。該文件提供了三個有效的策略，用于實現安全減少能源消耗，基于用可變體積排氣系統更換CV系統，8包括無源可變體積排氣，帶風速計的主動VAV和帶有化學監測器的主動VAV。

“二十一世紀實驗室”只是減少實驗室排氣系統能源的幾個成功概念的一個例子。然而，在能夠執行這樣一個降低實驗室設施能源的策略計劃之前，今天的實驗室經理常常面臨著為安裝新設備降低能耗同時提高投資回報率的理由而面臨的挑戰。以下步驟將幫助實驗室管理人員和設施專業人員在其建筑物內執行類似的項目：

1）與具有實驗室環境知識的建筑專業人士接觸，了解貴公司和建筑的獨特需求和挑戰。

2）對現有排氣系統進行審核，以確定需要改進的區域。

3）根據審計結果，制定一個計劃，顯示實驗室排風扇目前使用的能源數量，并顯示通過優化風扇系統可以實現的投資回報率和環境節約。

4）一旦升級的設備到位，請妥善地對系統上的員工進行培訓，以確保正確使用設備以節省最大的能源。

5）根據實際操作，不斷監測和尋找改進領域。

結論

出于合規和安全的原因，空氣質量在任何實驗室都是必不可少的，排氣系統在滿足這一要求方面發揮重要作用。同時，排氣系統是實驗室能源使用的主要貢獻者。

實驗室可以通過使用現代技術（如VAV控制，氣流和污染物傳感器）以及建筑自動化系統來優化排氣系統，從而大大減少能源消耗，從而可以根據實際情況調整氣流。結合分散分析研究 - 使用數學模型或物理風洞 - 設計工程師可以指定排氣流量，這將減少能源消耗，以獲得顯著的運營和環境節約，同時確保安全和合規的運行。

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