劉 拓

(翰林(福建)勘察設(shè)計有限公司 福建福州 350001)

0 引言

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，化學(xué)實驗教室作為進行學(xué)生實踐、探究化學(xué)實驗的重要場地，在中學(xué)教學(xué)中的重要性不言而喻。

1 常規(guī)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)

化學(xué)實驗過程中使用的藥品及發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，會產(chǎn)生一些余熱余濕及有害物質(zhì)。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736-2012)第6.1.1條規(guī)定，宜采用通風(fēng)措施加以消除[1]。從總體規(guī)劃、建筑設(shè)計和工藝等方面考慮，目前中學(xué)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)的主要設(shè)計做法如下：

(1)平面布置

化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)主要由實驗室桌面通風(fēng)口、風(fēng)管、吸附式實驗室毒氣處理器以及排風(fēng)機等構(gòu)件組成。實驗室桌面末端通風(fēng)口，通過風(fēng)管及排風(fēng)豎井連接，放置在屋面上的吸附式實驗室毒氣處理器及排風(fēng)機，將室內(nèi)余熱余濕及有害物質(zhì)排出室外。其中風(fēng)管及其配件通常采用鍍鋅鋼板制作，埋地敷設(shè)在管溝中。圖1為常規(guī)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)的平面布置圖。圖2為常規(guī)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)的屋面層平面布置圖。

圖1 常規(guī)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)的平面布置圖

圖2 常規(guī)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)的屋面層平面布置圖

(2)設(shè)備及系統(tǒng)

根據(jù)《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范》(GB50099-2011)第9.1.3條規(guī)定，采用換氣次數(shù)確定室內(nèi)通風(fēng)量時，實驗室室內(nèi)最小通風(fēng)換氣次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[2]。

表1 實驗室的最小換氣次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)不同教室的面積大小，通過計算可得單個教室排風(fēng)量約為1200～1500 m3/h。根據(jù)其特點，在考慮管道各部件阻力損失，以及滿足節(jié)能及綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)的情況下，通常風(fēng)機選用風(fēng)量較小、風(fēng)壓較大的柜式離心風(fēng)機箱。柜式離心風(fēng)機箱一般設(shè)在屋面上，并設(shè)防雨遮。

化學(xué)實驗過程中使用的藥品及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的余熱余濕及有害物質(zhì)，主要包括SO2、NO2、H2S、O3、HCN、有機磷農(nóng)藥及有機氣體等。因此，選用的吸附過濾式實驗室毒氣處理器，對上述有害氣體、煙塵以及空氣中0.3 μm以上的固、液、氣溶有效過濾。圖3為化學(xué)實驗教室系統(tǒng)安裝示意圖。

圖3 化學(xué)實驗教室系統(tǒng)安裝示意圖

2 某實例工程驗收過程中的問題及分析

實例工程為某中學(xué)實驗樓改造修繕工程，原建筑耐火等級為二級，改造后建筑等級為二級；總建筑面積5499.5 m2，建筑基底面積1035 m2；建筑總層數(shù)為地上6層，建筑總高度為23.55 m；該建筑設(shè)有化學(xué)實驗教室及其準(zhǔn)備室、物理實驗教室及其準(zhǔn)備室、生物實驗教室及其準(zhǔn)備室、美術(shù)教室以及通用電子教室等。其中化學(xué)實驗教室設(shè)于一、二層，上下兩層同一位置的桌面通風(fēng)系統(tǒng)通過排風(fēng)豎向井道連接，共用一臺柜式離心排風(fēng)機以及吸附式實驗室毒氣處理器，將室內(nèi)有害物質(zhì)排出室外。柜式離心排風(fēng)機以及吸附式實驗室毒氣處理器設(shè)于屋面上。風(fēng)管均采用鍍鋅鋼板制作，風(fēng)管配件、鋼板厚度等均按《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50243-2016)中的規(guī)定。本工程化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)豎向系統(tǒng)圖如圖4所示。

在對工程驗收中發(fā)現(xiàn)，在屋面風(fēng)機工作正常的情況下，化學(xué)實驗教室內(nèi)的桌面通風(fēng)口幾乎沒有任何風(fēng)被吸入，這一問題應(yīng)引起高度重視。

設(shè)計單位與學(xué)校、監(jiān)理、施工進行交流，組織開展對現(xiàn)場進行實地勘察，分析了可能造成“無風(fēng)現(xiàn)象”的原因，并針對各個環(huán)節(jié)進行逐一排查。首先，觀察到實驗桌面通風(fēng)口與風(fēng)管連接良好，但是打開管溝上地磚時發(fā)現(xiàn)，敷設(shè)于管溝中的風(fēng)管存在多處彎曲變形。隨后，在排風(fēng)豎井上鑿開一個約10 cm×10 cm的洞口，在風(fēng)機正常工作的情況下，使用風(fēng)速測量儀實測洞口風(fēng)速約3.1 m/s，計算得出此處的排風(fēng)量僅為111.6 m3/h，顯然無法達到設(shè)計的要求。通過繼續(xù)對排風(fēng)豎井的深入觀察發(fā)現(xiàn)，排風(fēng)豎井上存在多處漏風(fēng)點，豎井內(nèi)壁也沒有做到隨砌隨抹。最后，檢查風(fēng)機的銘牌及施工內(nèi)業(yè)資料，并對風(fēng)機進行實測后認(rèn)為，風(fēng)機風(fēng)量基本滿足設(shè)計的要求。

經(jīng)過對現(xiàn)場的實地勘察與分析，總結(jié)出造成化學(xué)實驗教室內(nèi)桌面通風(fēng)口“無風(fēng)現(xiàn)象”的主要原因為：

(1)風(fēng)管敷設(shè)于管溝后，在后續(xù)的施工過程中未做好有效保護，造成風(fēng)管的彎曲變形。

(2)排風(fēng)豎井由于施工工藝方面的粗糙，造成嚴(yán)重漏風(fēng)。

3 設(shè)計改造要點

通過對實例工程實地勘察的經(jīng)驗總結(jié)，對中學(xué)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)常規(guī)做法，做了以下四方面改造設(shè)計：

(1)各化學(xué)實驗教室的桌面通風(fēng)系統(tǒng)均單獨設(shè)置[3]，使得系統(tǒng)更加簡單明了，也使得系統(tǒng)內(nèi)的干擾項和漏風(fēng)點得到減少，對系統(tǒng)的排風(fēng)效果起到一定的保障作用。

(2)在豎向排風(fēng)井道中內(nèi)嵌風(fēng)管，不采用土建通風(fēng)豎井。由于實際施工過程中，土建通風(fēng)豎井往往很難做到密閉不漏風(fēng)且表面光滑，因此，在豎向排風(fēng)井道中內(nèi)嵌風(fēng)管，可以有效避免由于土建通風(fēng)井道做工粗糙，造成漏風(fēng)以及阻力增大的問題。

(3)化學(xué)實驗教室的桌面通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管及其配件，均采用難燃B1級以上的硬聚氯乙烯材料制作[4]，有效防止實驗藥品及化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體與管材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而提高風(fēng)管的耐腐性。

(4)當(dāng)化學(xué)實驗教室設(shè)在首層時，埋地敷設(shè)在管溝中的風(fēng)管優(yōu)先采用圓形風(fēng)管以提高耐壓性，并在施工過程中加以保護，防止風(fēng)管受到擠壓變形。當(dāng)化學(xué)實驗教室設(shè)在首層以上時，風(fēng)管需設(shè)置在地壟墻之中，并加以保護。

圖5為改造后的化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)平面布置圖。圖6為改造后的化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)豎向系統(tǒng)安裝示意圖。

圖5 改造后的化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)平面布置圖

圖6 改造后的化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)豎向系統(tǒng)安裝示意圖

結(jié)合上述設(shè)計改進要點，針對實例工程的化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)在驗收過程中發(fā)現(xiàn)的問題進行了整改，在各方努力下，系統(tǒng)的通風(fēng)效果有了比較明顯的改善。

4 結(jié)語

化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)是中學(xué)教學(xué)質(zhì)量以及師生化學(xué)實驗安全的重要保障設(shè)施。按常規(guī)做法，在實際施工過程中，往往與設(shè)計要求存在一些偏差，效果難以得到保證。本文對常規(guī)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)及施工過程中存在的問題進行分析，并提出設(shè)計改造要點。改造后的化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在實際的工程設(shè)計之中。通過對已經(jīng)完成設(shè)計及驗收任務(wù)的工程進行回訪，發(fā)現(xiàn)化學(xué)實驗教室桌面通風(fēng)的效果相較常規(guī)做法有了明顯提高。系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)密性檢驗，在工作壓力下的風(fēng)管漏風(fēng)量滿足規(guī)范的規(guī)定[5]，得到了業(yè)主的好評，可供暖通設(shè)計人員參考。