各種實驗室需考量運作時的環境風險,其主要控制目標有下列幾點:
A. 局部排氣裝置排風量控制:(例如:化學排煙櫃Chemical Fume Hood & 各式抽氣罩 Hood & 各式抽氣式儲存櫃 Cabinet & 生物安全櫃 Biological Safety Cabinet, BSC & 獨立通風飼養籠 Independent Ventilation Cages, IVC…),以化學實驗室內常見的排煙櫃為例Chemical Fume Hood,其安全性能指標中要求其操作門吸入口面風速一般設定在0.5 M/S(平均誤差≦10%, ANSI/ASHRAE 110要求),其操作門是具備開大關小的操作,且一般開大或關小的操作時間會小於3秒鐘內。這時如無準確、快速、穩定的變風量控制,配置再好的排煙櫃,也無法達到安全操作的要求。
B. 室內換氣次數控制:(室內空氣每小時更換幾次乾淨空氣 Air Change rate, ACH,針對化學實驗室、生物安全實驗室、動物房、負壓隔離病房等,皆有不同的換氣次數的要求。)
C. 室內壓力控制(確保室內對外的氣流方向,來保障室內汙染不外漏,例如大部分化學實驗室Chemical Lab. & 生物安全實驗室Biosafety Lab. 及負壓隔離病房。或室內環境不受外界汙染,例如燒燙傷病房、開刀房及潔淨室Clean Room)
D. 室內溫溼度控制:針對實驗環境的要求及環境舒適度的控制。
以上4項的控制目標皆需要穩定、可靠、準確、快速的送/排風量的控制系統來確保室內環境的控制,進而保障各類型房室內操作人員的安全。以下列舉幾項對風量控制系統的要求:
A. 須具備於壓力無關的特性:
說明:系統風管道內的動壓變動,其生成原因常見有系統內其他支管變風量調整,或風系統內過濾裝置的飽和過程所造成,這種狀態將會造成各支管的風量控制波動、風量及風速忽大忽小。進而可能影響室內局部排氣設備的廢棄捕捉效能失效,及室壓不穩定,甚至正負壓切換的問題。這樣的系統內動壓變動是無法避免的,但可透過風量控制設備的風量調節或動靜壓補償方式來控制。
B. 須具備耐酸鹼及抗粉塵干擾的特性:
說明:於一般環境常見的風量控制設備,採用一字或環狀的風量感知裝置(例如皮托管),來量測管路內的風量,進而調節風門開度,來達到風量控制的目標(先準確量測,再調解來準確控制)。這類型的風量控制有以下3種缺點:
1. 容易被酸鹼廢氣及粉塵損壞或干擾:風量感知裝置有一共同特性,就是在裝置上有動靜壓量測開孔,其容易被酸鹼廢氣或粉塵所損壞或干擾(新的時候沒問題,用一段時間後問題開始出現。更可怕的是常常操作人員是無法知道有問題發生)。
2. 需要一定長的的直管段來安裝風量感知裝置:以皮托管為例,安裝位置需要有一定的前後直管段(常見的要求是前3倍直徑長度,後2倍直徑長度的要求。以12"風管為例,裝置安裝位置的前方要有90公分,後方要有60公分的直管段)
3. 不停地調節:每一支管的風量控制須不停的量測,及不停調節開關。使得風門驅動器的壽命縮短。
4. 反應速度緩慢:量測在調節到穩定的風量需要較長的時間。
C. 風量控制的準確性:
說明:以化學排煙櫃Chemical Fume Hood為例,最大及最小的排風量需求比約為10:1,可是以蝶閥型的風門為例,因其本身具備快開特性,風量的可調範圍是有限的(可調節比約3:1),是無法滿足化學排煙櫃Chemical Fume Hood的風量調節的需求。
D. 風量調節的速度:
說明:以化學排煙櫃Chemical Fume Hood為例,將操作門開啟(由最大到最小開度或由最小到最大開度),一般而言約只需要2~3秒鐘,如風量的調節速度無法跟上,會造成櫃內廢氣外漏。
* 如研究單位因任何原因無法考量上述問題,來提供一個安全的工作環境時,應考量配置個人防護裝備給操作人員。畢竟安全是無法取代的。