淺談院區實驗室空調現況

本院竹南院區研究大樓實驗室的空調設備,為了維持良好的空氣品質及考量研究人員的安全,全面採用全外氣空調系統,不使用內循環,並依不同實驗性質的特性量身設計實驗室的各種空調控制模式,例如:溫(濕)度、壓差、風量等要素,以達到良好的實驗品質。2001年建院時,研究大樓依實驗室的需求及不同實驗特性並考量各種實驗可能需要的空調運作模式,將實驗室控制區分有15種模式(如下方示意圖),控制模式依據上述的溫(濕)度、房間壓差及送、排風量的不同需求規劃設計,有的需求以風量考量為優先,有的以房間的壓差為優先,而也有少部分空間僅要求溫度,需搭配實驗性質與人員風險考量。

實驗室空調控制模式示意圖

影響實驗室空調的因子
實驗室空調的運作有一個很重要的因子,就是該空間的換氣次數(air exchange per hour)。換氣次數又稱換氣率(air exchange rate),指單位時間內空氣更換的次數,由通過單位時間進入房間的風量(m3/h)除以房間體積(m3)計算而得。

計算式N =Q / Vol 

  • N= 換氣次數(h-1

Q = 每小時進入房間的風量 (m3/h)

  • Vol= 房間體積  ×  ×  (m3

實驗室換氣次數的需求最直接影響該實驗室空間的控制閥件大小,也就是該房間所要求的進氣及排氣風量;再其次則是房間正、負壓差及溫(濕)度的要求,以上三種需求是相輔相成,要互相檢討考量,哪種條件需求優先,才會有後續的空調控制條件,及為其量身設計的控制模式,以達到良好的實驗室空氣品質及正確的流向。

正、負壓差的要求是實驗室最常用到的控制模式,所謂正壓差房就是總送風量要大於該房間的總排氣量,使該房間的壓力大於其周圍房間的壓力,維持空氣往外面空間排出的流向,尤其是洩壓風門的方向性或是門縫間隙的考量(最大漏氣量),但首要前提是該房間要有趨近氣密空間的條件才容易達成,否則若是漏氣太多(天、地、牆不氣密),很難建立該房間正、負壓條件;而負壓差房則正好相反,總排氣量要大於總送風量。正、負壓條件在建造該房間送、排風控制閥時,就要訂下其需求之規格(風閥及管件大小),且建置完成後也不容易變更其控制條件,因為改變了一間正、負壓房的控制,有可能會影響到其週遭實驗室的氣流方向及風量的改變。(如下方示意圖)

實驗室房間的風量需求
遵守實驗室的環境及空調供應條件如正、負壓差、排氣櫃、生物安全櫃或是排氣罩裝置的要求,才能確保實驗品質或實驗人員的安全;相關功能及控制方式說明如下

功能:
具室內換氣率調整、室內溫度調整、設定室內正/負壓及實驗櫃控制之功能。

控制方式說明:

  1. 室內換氣率、溫度設定值及正/負壓模式由中央監控電腦統一設定、管理及記錄。
  2. 監控電腦依三種使用模式(有人、無人、停用)調整送風量,以符合使用需求。
  3. 實驗室設置之實驗櫃於使用時,實驗櫃控制器可依實驗櫃的窗門開度調整變風量排氣閥之排氣量,以維持表面風速保障實驗人員之安全。
  4. 定風量風箱控制排氣以供應排氣罩使用之需求。

實驗室的中央空調系統是精心設計,由9樓二側外氣空調箱(MAH)流進新鮮空氣,再由中間區10樓噴流式風車(JF)將實驗室的換氣排出,可以避免空調的短循環,確保實驗室內部空氣品質。二層樓採用一套獨立的空調進氣、排氣系統,外氣空調箱的溫度設定在17~20℃(配合季節調整),採全外氣系統,而換氣次數需求多或溫度要求低,皆會影響整體系統的耗電量,同時,也有可能影響同樓層其他實驗室的控制條件。空調設備包括:風量控制閥、送風口、回風口、差壓控制器、溫度感知器及溫度控制器;其中風量控制閥件也有不同的規格,以符合不同實驗條件下的需求。另外配合實驗的需求,排氣櫃或生物安全櫃的風閥設計採用快速型式,以保障操作人員的安全,使排氣櫃或生物安全櫃一律維持負壓,保持氣流往內推送,不會有外漏情形產生。

空調使用小提醒

  1. 實驗室排氣櫃不使用或操作完畢,請將窗門拉至最小開度位置。
  2. 配合院內節能政策,辦公室室溫26℃較合適,並請記得下班關閉冷氣。
  3. 不重要或久未使用實驗室空間,請提高溫度或減少換氣次數。
  4. 洗滌室的空調若下班或假日不使用,請隨手關閉。
  5. 請隨手關燈減少空間的熱負荷。
  6. 減少冰箱的使用量及開門次數。

參考資料:
換氣次數(維基百科)

文/圖:總務室暨營繕設管中心施炫忠科長

 

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