通風柜校準方法的研究

【摘要】 實驗室通風柜就是保障實驗室操作員免受危險化學制劑危害的最重要的實驗室設備之一。本文對通風柜的校準參數及方法，功能以及不確定度作出分析，為校準機構對通風柜的校準提供參考。

【關鍵詞】 通風柜;功能;校準方法;不確定度

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2020.06.013

Abstract： Laboratory fume hood is one of the most important laboratory equipment to protect laboratory operators from dangerous chemicals. This paper analyzes the calibration parameters，methods，functions and uncertainty of fume hood，and provides reference for calibration institutions.

Key words： fume hood;function;calibration method;uncertainty

通風柜是實驗室設計中不可缺少的一個組成部分。為了使實驗室工作人員不吸入或咽入一些有毒的、可致病的或毒性不明的化學物質和有機體、實驗室中應有良好的通風。通風柜是高效的遏制毒性、刺激性或者易燃材料的安全設備，尤其是當試驗過程中出現操作失誤，蒸汽和灰塵從使用器皿中大量瀉出時，它能起到安全保障作用。而通風柜安全與否直接影響到實驗室人員的人身安全及環境安全。為了計量的準確性及對通風柜進行量值溯源體系提供技術依據，本文提供一種通風柜校準方法。

1 概述

1.1 通風柜的工作原理

用機械或自然的方法向室內空間送入足夠的新鮮空氣，同時把室內不符合衛生要求的污濁空氣排出，使室內空氣滿足衛生要求和生產過程需要。

1.2 通風柜的功能

通風柜應具有以下功能：

1）釋放功能：應具備將通風柜內部產生的有害氣體用吸收柜外氣體的方式，使其稀釋后排出室外的機構。

2）不倒流功能：在通風柜內部，由排風機產生的氣流將有害氣體從通風柜內部排出，而不反向流進室內的功能。

3）隔離功能：在通風柜前面應用固定的玻璃視窗將通風柜內外進行分隔。

4）補充功能：應具有在排出有害氣體時，從通風柜外吸入空氣的通道或替代裝置。

5）控制風速功能：為防止通風柜內有害氣體逸出，需要有一定的吸入速度。決定通風柜進風的吸入速度的要素有：實驗內容產生的熱量及與換氣次數的關系。

6）耐熱及耐酸堿腐蝕功能：通風柜內有的要安置電爐，有的實驗產生大量酸堿等有毒有害氣體具有極強的腐蝕性。

1.3 技術要求

通風柜通風量：1000 m3/h～1800 m3/h，工作面風速通常規定，一般無毒的污染物為0.25～0.38 m/s，有毒或有危險的有害物為0.4～0.5 m/s，劇毒或有少量放射性為0.5～0.6 m/s，氣狀物為0.5 m/s，粒狀物為1 m/s。

>0.76 m/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;噪聲：≤65 dB，前壁板水平中心向外300 mm，且高于工作面380 mm處的噪聲;照度≥300 lx，操作臺面的平均照度（無背景照明）。

2 通風柜校準方法

通風柜主要測量參數是通風量，工作面風速，噪聲，照度。通風柜的校準環境條件應在：環境溫度15～30 ℃，相對濕度40%～85%，周圍環境應通風良好，周圍無易燃易爆的物品。現在主要講述一下通風量及風速均勻性的校準。

2.1 通風量的校準

被測通風柜置于正常工作條件下運行10 min;用標準尺量通風柜玻璃窗開啟面積的尺寸，通常開啟高度按400 mm計算。用風速儀測量工作面風速，按下列公式計算通風量：

S——通風柜玻璃窗開啟面積m2。通常開啟高度按400 mm計算。通常玻璃視窗高度為200～400 mm。這個高度即起到遮擋防護的作用又具有良好的視界是比較好的開口高度。玻璃視窗全開只是維修高度;

V——風速m/s，通風柜風速要求如表1。

2.2 通風柜的風速及風速均勻性

通風柜的風速以斷面風速的測量值為檢測依據，檢測時通風柜的門應放置在距桌面15 cm左右的位置，根據風速方向按從左至右或從上至下垂直均勻測量12次，按下式計算風速的均勻性，進口風速越大，形成的旋轉氣流就越強。因此，事情并不像人們想象的那樣，進口風速越大，氣流抑制效果就越好。工作面的進口風速均勻性計算方式：

3 不確定度的評定

3.1 測量方法

根據JJF（GZJL） 202-2016《通風柜校準規范》，通風柜風速測量結果的不確定度主要由測量儀器的不確定度和儀器使用重復性引起的不確定度組成。用經檢定合格的風速計，采樣口應放置在距桌面15 cm左右的位置，根據風速方向按從左至右或從上至下垂直均勻測量12次，記錄風速大小并計算其風速平均值。

3.2 數學模型

3.3 方差和傳播系數

3.4 標準不確定度分析及評定

3.4.1 風速計的準確度引入的標準不確定度分量[u1（Cm）]

校準證書上顯示風速示值誤差為U=0.20～0.50 m/s，均勻分布，則：

3.4.2 風速計測量重復性引起的不確定度分量[u2（Cm）]

用風速計6次在同一測量點測量生物安全柜的風速，結果如下（m/s）：0.45，0.46，0.52，0.48，0.52，0.48。得到實驗標準偏差s=0.03 m/s，平均值為0.48 m/s，因檢定時以6次平均值作為結果，故有：

3.4.3 以上二項合成

3.4.4 擴展不確定度的評定

風速計測量通風柜風速的擴展不確定度為：

取k=2，U=ku（Δ）=2×0.1732=0.35 m/s。

3.4.5 標準不確定度分量一覽表

【參考文獻】

[1] II級生物安全柜校準規范：JJF 1815-2020[S].

[2] II級生物安全柜：YY 0569-2011[S].

[3] 層流潔凈工作臺檢驗標準：JG/T 19-1999[S].

[4] 通風柜安全性能標準：ASHRAE 110-2016[S].

【作者簡介】

黃滿英，女，工程師，學士，研究方向為儀器計量檢定校準，標準規程編寫及企業評審。