文章目錄

• 引言
• 二十世紀初-通風櫃的起源
• 第二次世界大戰促進通風櫃發展
• 通風櫃應用和理論形成
• 通風櫃發展進入新階段
• 通風櫃的未來
• 引用

傳(chuan) 統通風櫃發展已經進入了成熟期。幾十年來，通風櫃理論和設計理念並未有太大的變化。本文將通過整理通風櫃和實驗室通風安全的發展曆史，來暢想通風櫃未來的發展方向。

本文撰寫(xie) 過程中，得到行業(ye) 內(nei) 人多人的幫助，其中包括Erlab提供企業(ye) 發展曆史，Chip Albright關(guan) 於(yu) 通風櫃的未來的一些討論等，在此一並感謝。

“通風櫃的未來”這個(ge) 章節，濃縮了很多新穎的觀點，篇幅小，但值得細細思索。在未來一段時間，我將放大篇幅，寫(xie) 關(guan) 於(yu) 通風櫃可能的發展方向，並將討論更多可能用於(yu) 下一代通風櫃的新技術。歡迎行業(ye) 內(nei) 更多專(zhuan) 家參與(yu) 討論。

引言

通風櫃是幾乎所有實驗室中*的設備，從(cong) 教學實驗室到研究實驗室再到工業(ye) 實驗室。通風櫃通過安全地從(cong) 緊鄰的工作環境中清除這些物質，避免人員接觸有害或有毒煙霧，蒸氣或灰塵的可能性。通風櫃還用於(yu) 保護樣品免受外部環境的影響。

通風櫃可以是有管道的，也可以是再循環的。兩(liang) 種類型的工作方式都是允許從(cong) 通風櫃的正麵（開放）側(ce) 吸入空氣，然後將其排出建築物外或通過過濾使其安全並再循環回房間。

自化學研究初期以來，實驗室中就需要通風。使用局部煙囪排出有害氣體(ti) 是解決(jue) 此問題的明顯方法。通風櫃已經在實驗室中使用了幾代。實際上，一些曆史學家將第（一）個(ge) 通風櫃歸功於(yu) 托馬斯·傑斐遜（Thomas Jefferson）或後來的托馬斯·愛迪生（Thomas Edison），據說這兩(liang) 個(ge) 人都使用了壁爐的自然通風和煙道來排出實驗中不需要的蒸氣【1】。但是，約瑟夫·普裏斯特利（Joseph Priestly）於(yu) 1790年創建了第（一）個(ge) 實驗室化學排氣罩。隨著電力和電氣工程的引入，第（一）台鼓風機電動機的發明為(wei) 今天的通風櫃鋪平了道路。1923年，英國利茲(zi) 大學安裝了第（一）台管道通風櫃。

▲托馬斯·傑斐遜Thomas Jefferson）

▲托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）

 二十世紀初——通風櫃的起源

托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）大約在1900年工作，是早關(guan) 注實驗室通風的科學家之一。愛迪生在他的實驗室中使用壁爐煙囪將實驗中產(chan) 生的有毒煙霧和氣味排放到加熱的橡膠混合物中，利用煙囪的自然氣流排出氣體(ti) 【2】。

▲托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）實驗室通風櫃

1904年newbuilt 化工學院在格但斯克工業(ye) 大學配備在觀眾(zhong) 席由木頭和玻璃的通風櫃，幾個(ge) 教室，學生實驗室和房間的科學家。上下玻璃麵板可滑動，可防止煙霧和爆炸。每個(ge) 通風櫃都被照亮，並配有用於(yu) 加熱的燃氣裝置和帶排水口的自來水。反應的有害和腐蝕性氣態副產(chan) 物可通過壁爐煙囪的自然通風主動除去。超過110年的時間，這個(ge) 早期的設計仍然可以使用【3】。

1923年，利茲(zi) 大學使用了早的現代意義(yi) 上的通風櫃之一。這個(ge) 裝置由一個(ge) 站立在工作高度的大櫥櫃組成，並裝有垂直的拉門，類似於(yu) 平行的窗戶【4】。

1936年，Labconco作為(wei) 通風櫃的製造商之一，開發出了第（一）款用於(yu) 商業(ye) 銷售的通風櫃。該裝置采用了現在熟悉的拉門式設計，允許單個(ge) 操作員將手放在“櫃子”中安全地工作。

 第二次世界大戰促進通風櫃的發展

由於(yu) 擔心暴露於(yu) 劇毒化學物質和放射性物質，因此在第二次世界大戰期間，通風櫃技術取得了相當大的進步。 在這種災難性的背景下，安全，通風和通風櫃的設計取得了重大進展。

同樣在戰爭(zheng) 年代，該機構開發了高效微粒空氣（HEPA）過濾器，後來該機構成為(wei) 了原子能委員會(hui) 。HEPA過濾器的開發對通風櫃和生物安全櫃的有效性產(chan) 生了巨大影響，大大提高了對用戶的保護。

1943年，小約翰·韋伯（John Weber，Jr.）在愛荷華州艾姆斯的艾姆斯實驗室工作，提出了恒定麵速，可變排氣流量通風櫃控製的概念。此設計應用於(yu) 由通風櫃排氣扇提供服務的垂直上升式拉門通風櫃。該概念終成為(wei) 當時原子實驗室中許多通風櫃所采用的標準功能，尤其是在通風櫃內(nei) 的通風控製上起到至關(guan) 重要的作用。

大約在同一時間，韋伯還認識到，當開發出作為(wei) 其係統一部分的緊急快速關(guan) 閉功能時，通風櫃中的（佳）密閉性是通過小的拉門開啟來實現的。 用作Weber係統一部分的排氣扇保持開啟。

 通風櫃應用和理論持續發展

1951年，H.W．Johnson Service Co.（現為(wei) Johnson Controls，Inc.）首（席）現場工程師Alyea意識到，盡可能保持通風櫃的門關(guan) 閉，並且在不使用通風櫃的情況下，可以節省大量的空氣。供應按比例減少了冷卻需求，提高了過濾器壽命，並節省了大量能源。

1961年，Labconco推出了首（個(ge) ）一體(ti) 成型的玻璃纖維線式通風櫃，即Fiberglass47。由於(yu) 其耐用性，清潔性，高光反射率，耐火性和耐化學性，因此被選擇用作通風櫃的內(nei) 襯。從(cong) 那時起，一件式玻璃纖維襯裏就成為(wei) Labcono通用化學通風櫃的標誌性特征。

▲Labconco的Fiberglass 28通風櫃於(yu) 1965年推出

1968年，弗朗索瓦·皮埃爾·豪維爾（Francois-Pierre Hauville）創立了Erlab公司，並於(yu) 同年開始銷售第（一）台Captair無管通風櫃。如今，Erlab繼續開發和銷售Captair係列通風櫃。

▲Erlab Captair 係列通風櫃

▲Erlab Captair 係列通風櫃

1970年代開始嚐試開發了補風型的通風櫃，該補風型通風櫃通過將外部空氣引入通風櫃來節省能源，從(cong) 而減少了實驗室回火空氣的損失。這種類型的通風櫃需要使用兩(liang) 個(ge) 風道和鼓風機係統。一個(ge) 有名的項目是1995年，勞倫(lun) 斯·伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）申請並進行的，稱為(wei) 伯克利通風櫃（The Berkeley Hood），該項目於(yu) 2002年結束，在商業(ye) 上並未獲得成功【5】。

1970年代，Labconco開發了玻璃纖維步入式通風櫥，為(wei) 研究人員提供了更大的操作空間，並允許在安全的環境中使用更大的設備進行工作。步入式通風櫃是當今許多實驗室的常見功能。

 通風櫃發展進入新階段

1985年，美國ASHRAE推出*（一）個(ge) 通風櫃性能測試標準ASHRAE 110-1985。通風櫃發展逐漸進入規範化的發展時期。

1990年，英國發布了通風櫃英國標準BS 7258。它逐步演變為(wei) EN 14175，並被大部分歐洲和世界其他地區接受。

1990年代期間取得的一個(ge) 重要裏程碑是拉門限製裝置的開發，該裝置旨在限製拉門可以打開的尺寸而不會(hui) 妨礙進出，並減少通風櫃的能耗。

1991年，OSHA（職業(ye) 安全與(yu) 健康管理局）對實驗室具有管轄權。

1992年，美國引入了ANSI / AIHA Z9.5作為(wei) 實驗室通風的國家標準。

▲ANSI / AIHA Z9.5 版本為(wei) 2012版

1995年推出了大大改進的ASHRAE 110-1995。

以1995年為(wei) 分界線，美國完成了現代工業(ye) 通風（包括實驗室通風）安全管理體(ti) 係的建立。

▲ASHRAE 110-1995

1996年，引入了AFNOR AF X 15 211：1995標準，從(cong) 而可以根據嚴(yan) 格的標準評估無管通風櫃的性能。該標準今天用作所有通風櫃的參考標準。

1997年，Lab Crafters推出了其專(zhuan) （利）的高性能Air Sentry通風櫃，這是第（一）款投放市場的高性能通風櫃。例如，該通風櫃提供了一種高效且安靜的操作，旨在 “現實世界”條件下進行交叉通風以及溫度和壓力波動的情況下運行。目前，全（國）各地安裝了1200多個(ge) Air Sentry通風櫃。

1998年，Erlab擴展了Captair產(chan) 品範圍，以滿足現代實驗室的需求。新的儀(yi) 器包括CaptairStore（一個(ge) 通風的過濾儲(chu) 物櫃），CaptairBio（一個(ge) PCR工作站）和CaptairFlow（包含HEPA過濾的機櫃）。

1999年美國推出UL 1805通風櫃標準，它除了通風櫃流體(ti) 性能外，還涉及到實驗室無管通風櫃火災，電氣等其他危險。要在美國銷售通風櫃，通風櫃必須經過UL1805認證。

▲UL 1805

2000年，SEFA*改寫(xie) 並擴大了SEFA 1-化學通風櫃。

▲SEFA 1-2010 通風櫃

在2000年代發生的一個(ge) 重要裏程碑是開發了以50-60 fpm運行的低流量通風櫃。這些儀(yi) 器可節省大量成本和能源，同時仍可提供早期型號的性能。典型的代表是Labconco 的X-Stream係列產(chan) 品。

2006年，中國台灣科技大學申請了氣簾式排氣櫃專(zhuan) （利），一款*不同於(yu) 傳(chuan) 統型式的化學排風櫃。2012年，又申請了斜氣簾式排風櫃。

2008年，Erlab在Pittcon*展示了他們(men) 的耐多碳技術綠飛蝶通風櫃技術。耐多碳技術綠飛蝶通風櫃技術標誌著新一代通風櫃的設計，其主要目的是安全，節能，經濟高效且環保。

同樣在2009年，AirClean Systems開始銷售獨立式無管通風櫃。該設備集成了Silconazne過濾係統，該係統在氣相過濾，過濾監測，氣流控製和監測以及用戶友好的操作員交互方麵提供了先進的技術。

2010年，Air Science公司推出了一係列新的增強型過濾技術（EFT）碳過濾器，用於(yu) 該公司的無管通風櫃係列。增強過濾技術是一種通用過濾係統，開發用於(yu) 多種核心化學品，包括有機酸，醇，脂族烴，芳族烴，酯，醛，酮，醚，鹵素和無機酸。

同年，Air Science還推出了Purair ECO節能型無管通風櫃係列，其設計基於(yu) EFT過濾器，可在廣泛的實驗室和工業(ye) 應用中進行化學和顆粒保護，旨在保護化學和顆粒。Purair ECO的開發是為(wei) 了響應全，球對安全，具有成本效益和高能效的無管通風櫃不斷增長的需求，該安全櫃可，大，程度地降低設施HVAC係統的壓力，同時又不損害對人員和環境的保護。

ASHRAE 110更新到2016版，在數據收集和測試流程上做了更新。此版本大的更新是減少了SF6的使用總量。

2016年，倚世科技（E3）在中國推出了補風型通風櫃和妙流變風量閥門，聲稱解決(jue) 了美國幾十年來沒有解決(jue) 的氣流控製的問題【6】，並再次引起關(guan) 於(yu) 補風型通風櫃是否合理的討論。創新給市場帶來更多活力和思考。更廣泛的包容和討論也是這個(ge) 行業(ye) 發展所需要的。無創新不進步，時間和市場終會(hui) 給出答案。

2019年，EN 14175-3推出了2019版。在數據收集和計算方式上做了修改，評價(jia) 標準更科學合理。

▲EN 14175-3:2019版

通風櫃的未來

實驗室通風櫃和實驗室通風技術的未來將朝許多方向發展。未來發展的重點將放在解決(jue) 傳(chuan) 統通風櫃和VAV係統目前存在的許多問題上。一個(ge) 至關(guan) 重要的點是，在提高安全性的同時，通過更具可持續性的概念來尋求更綠色節能的解決(jue) 方案。重點將從(cong) 通風櫃轉向汙染物控製設備（Exposure Control Devices）。根據不同風險等級的不同要求，實驗室通風將變得更加危險。實驗室空氣稀釋概念將再次成為(wei) 焦點，同步供應（synchronized supply）等係統將變得更加普遍。更好的通風櫃設計將有助於(yu) 減少汙染物溢出，從(cong) 而減少（每小時換氣次數）ACH。下一代智能通風櫃可能被統稱為(wei) 化學汙染物控製設備（Chemical Containment Device）。物聯網，智能化更加成熟，加上更加創新的汙染物控製技術，這些設備將變得更加智能，不再受到房間通風係統的影響，作為(wei) 實驗室通風係統的奴隸。實驗室將變得更加智能，通風櫃將與(yu) 實驗室中的所有通風設備進行通訊。通過減少實驗室空氣中的化學汙染物數量，可以減少換氣次數，從(cong) 而節省能源。節能不在於(yu) 通風櫃使用多少空氣，而是實驗室要保持可接受的空氣質量需要多少ACH。為(wei) 了提高安全性和減少能耗，將對實驗室通風進行更全麵的了解。

引用

【1】"Fumehood". Archived from WIKAPEDIA.

【2】 Gillian Mohney (2015-10-18). "Thomas Jefferson's Hidden Chemistry Lab Discovered". ABC News.

【3】 Marzena Klimowicz-Sikorska (2010-09-30). "Wehikuł czasu na Politechnice Gdańskiej / Time machine at the Gdańsk University of Technology" (in Polish). Trojmiasto.pl.

【4】 John Buie (2011-12-09). "Evolution of fume hoods". Lab Manager.

【5】Applications Team Berkeley Hood Project

編輯：賽弗安全safoo