實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計參考的相關(guān)規(guī)范
實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計參考的相關(guān)規(guī)范主要有：
（一）節(jié)能設(shè)計依據(jù)
1《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005
（二）專業(yè)技術(shù)設(shè)計依據(jù)
1《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012
2《生物安全實驗室建筑技術(shù)規(guī)范》GB50346- 2011
3《科學(xué)實驗建筑設(shè)計規(guī)范》JGJ 91-93
4《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》HG/T20698-2009
實驗室常用通風(fēng)設(shè)備
通風(fēng)柜多用于實驗室中，是實驗室中最常用的一種局部排風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)柜種類繁多，由于其結(jié)構(gòu)不同，使用的條件不同，其排風(fēng)效果也不相同。通風(fēng)柜的性能好環(huán)，主要取決于通過通風(fēng)柜空氣移動的速度。
通風(fēng)柜按照使用情況分類：可分為整體式下部開放式、落地式、兩面式、三面玻璃式、桌上式、連體式以及根據(jù)不同實驗使用需要而設(shè)計的對放射性實驗的、對合成實驗的，對過氯酸實驗的專用通風(fēng)柜。
通風(fēng)柜按進風(fēng)方式分類
1、排風(fēng)式通風(fēng)柜
通過室內(nèi)進風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排出室外稱為全排風(fēng)式，這是應(yīng)用非常廣泛的一種類型。
2、補風(fēng)式通風(fēng)柜
當(dāng)通風(fēng)柜設(shè)置于采暖或?qū)貪穸扔锌刂埔蠓块g時，為節(jié)省采暖，空調(diào)能耗，采用從室外取補給風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排出室外的方式稱為補風(fēng)式通風(fēng)柜。
3、變風(fēng)量式通風(fēng)柜
普通的定風(fēng)量系統(tǒng)需要人工調(diào)整固定葉片的風(fēng)閥，調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排風(fēng)量，當(dāng)調(diào)節(jié)閥門到某一角度時達到希望的面風(fēng)速。變風(fēng)量控制是通過調(diào)節(jié)閥門的傳感器改變風(fēng)量達到給定的面風(fēng)速，當(dāng)然標(biāo)準(zhǔn)式成本低、變風(fēng)量成本高，適用于要求精度高的場合。
通風(fēng)柜按排風(fēng)方式分類：分為上部排風(fēng)式、下部排風(fēng)式和上下同時排風(fēng)式三類。為保證工作區(qū)風(fēng)速均勻，對于冷過程的通風(fēng)柜應(yīng)采用下部排風(fēng)式，對于熱過程的通風(fēng)柜采用上部排風(fēng)式，對于發(fā)熱量不穩(wěn)定的過程，可在上下均設(shè)排風(fēng)口隨柜內(nèi)發(fā)熱量的變化調(diào)節(jié)上下排風(fēng)量的比例，從而得到均勻的風(fēng)速。
通風(fēng)柜最主要功能是排氣功能，很多的化學(xué)實驗，操作時產(chǎn)生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質(zhì)，為了保護使用者的安全，防止實驗中的污染物質(zhì)向?qū)嶒炇覕U散，在污染源附近要使用通風(fēng)柜。
實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計的主要目標(biāo)
1. 保證實驗人員和工作環(huán)境的安全
通過通風(fēng)空調(diào)設(shè)計，捕捉和控制實驗過程產(chǎn)生的有毒、腐蝕性、易燃易爆、顆粒等產(chǎn)物，為工作人員創(chuàng)造健康的工作環(huán)境和有利的工作條件。
2. 控制實驗室內(nèi)空氣壓力
實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計的基本原則是使建筑物內(nèi)的污染區(qū)（實驗區(qū)、有害物存放區(qū)等）相對于清潔區(qū)（辦公、走廊等）保持負壓，即送風(fēng)量小于排風(fēng)量，以保證非實驗區(qū)空氣的相對潔凈。
3. 提供適當(dāng)?shù)膿Q氣次數(shù)
實驗室內(nèi)不僅要排出有害物，還要使房間內(nèi)的空氣保證一定的新鮮度，必須要有足夠的新風(fēng)量去補償排風(fēng)量，保證房間內(nèi)的換氣次數(shù)。
實驗室建筑平面設(shè)計
實驗建筑平面設(shè)計除了遵循一般建筑物平面設(shè)計原則外，還需要遵循下列原則。
A 同類實驗室組合在一起。
B 工程管網(wǎng)較多的實驗室組合在一起。
C 有隔振要求的實驗室組合在一起,一般宜設(shè)于底層。
D 有潔凈要求的實驗室組合在一起。
E 有防輻射要求的實驗室組合在一起。
F 有毒性物質(zhì)產(chǎn)生的實驗室組合在一起。
遵循上述設(shè)計原則，有利于環(huán)境衛(wèi)生，防止不同性質(zhì)的實驗室相互干擾，有利于不同的分析檢測順利進行，并節(jié)約投資。
布置通風(fēng)柜時，對定風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)，每個系統(tǒng)通風(fēng)柜數(shù)量不宜超過4臺，對變風(fēng)量系統(tǒng)可不受此限制，但也不宜過多。主要是為了減小風(fēng)管及豎向風(fēng)道尺寸，便于管道 布置，降低房間層高。還有利于排風(fēng)系統(tǒng) 的控制及經(jīng)濟運行。
實驗室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計參數(shù)
實驗室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計參數(shù)包括以下：
1）室內(nèi)外溫度濕度要求；
2）空氣質(zhì)量；
3）設(shè)備和工藝熱負荷，包括顯熱和潛熱；
4）內(nèi)部負荷的預(yù)期增加；
5）最小換氣次數(shù)；
6）進風(fēng)和補風(fēng)；
7）排風(fēng)設(shè)備類型；
8）控制和報警；
9）通風(fēng)柜的尺寸和數(shù)量的調(diào)整可能；
10）房間壓差；
11）設(shè)備和電源的備用。
實驗室排風(fēng)、通風(fēng)示意圖
排風(fēng)及送風(fēng)設(shè)計原則
1、《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定化驗室的排風(fēng)量較大時，應(yīng)設(shè)置室外新風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)，并計入新風(fēng)負荷。
2、《科學(xué)實驗建筑設(shè)計規(guī)范》規(guī)定每個排風(fēng)裝置宜設(shè)獨立的排風(fēng)系統(tǒng)。同一個實驗室內(nèi)的所有排風(fēng)裝置宜合用一個排風(fēng)系統(tǒng)。工作時間連續(xù)使用排風(fēng)系統(tǒng)的實驗室應(yīng)設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量宜為排風(fēng)量的70%，并應(yīng)根據(jù)工藝要求對送風(fēng)進行空氣凈化處理。對于采暖地區(qū)，冬季應(yīng)對送風(fēng)進行加熱。送風(fēng)氣流不應(yīng)破壞實驗室排風(fēng)裝置的正常工作。
3、所有從化學(xué)實驗室內(nèi)排出的氣體均需直接排出室外，而不能循環(huán)利用。因此，除非化學(xué)實驗室也有潔凈要求否則均需保持其相對于相鄰區(qū)域為負壓。實驗室各個單元間設(shè)置獨立的排風(fēng)系統(tǒng)，排風(fēng)都安裝在屋頂上。濕法化學(xué)間和加熱間由于產(chǎn)生有毒、腐蝕、高溫的氣體，必須將排風(fēng)處理到安全排放標(biāo)準(zhǔn)。
4、其他如工作人員進行計算機分析的通用實驗間和進行材料測試的恒溫恒濕間，100％全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)并不是唯一的選擇。因為實驗室 不同的工藝職能，不一定要全新風(fēng)通風(fēng)或全新 風(fēng)空氣處理。
5、能滿足工藝只能是首要的，100%的新風(fēng)是針對通風(fēng)柜的環(huán)境，而對于一般實驗室循環(huán)空氣處理能達到要求的，就不必要100%全新風(fēng)。在全新風(fēng)的空調(diào)環(huán)境下，能耗非常高。
6、實驗室內(nèi)的實驗操作應(yīng)在帶有排風(fēng)的通風(fēng)柜（或排風(fēng)柜）內(nèi)進行。
7、排風(fēng)柜的排風(fēng)量應(yīng)確保工作窗口的面風(fēng)速大于或等于0.5m/s。
8、凡排風(fēng)柜排出的有害氣體與別的排風(fēng)柜排放的氣體混合后，可能引起燃燒、爆炸或者毒 性加劇的，不應(yīng)合并于一個系統(tǒng)。
9、除通風(fēng)柜的局部排風(fēng)外，實驗室內(nèi)還應(yīng)有全室排風(fēng)。實驗室內(nèi)的總排風(fēng)量折合房間換氣次數(shù)每小時應(yīng)大于或等于6次。
10、實驗室內(nèi)的供暖和空調(diào)不得采用循環(huán)空氣（回風(fēng)）。用于補給實驗室內(nèi)排風(fēng)的新風(fēng)補給送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)是不含回風(fēng)的直流式系統(tǒng)。
11、除非是潔凈型實驗室，一般實驗室的新風(fēng)補風(fēng)量應(yīng)略小于房間的總排風(fēng)量，以使室內(nèi)相對于走道或辦公室之間保持微負壓。
12、采用送風(fēng)式通風(fēng)柜，排風(fēng)量的70％左右由上部風(fēng)口供給（采用室外空氣），其余30％左右則由新風(fēng)系統(tǒng)送入室內(nèi)。在需要供熱（冷）的房間內(nèi)，應(yīng)設(shè)置送風(fēng)式排風(fēng)柜，減少了新風(fēng)量相應(yīng)地減少了新風(fēng)冷、熱負荷，具有一定的節(jié)能效益。
通風(fēng)柜優(yōu)化解決方案：70%排風(fēng)從內(nèi)部補風(fēng)設(shè)計。
13、每個排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)柜數(shù)量不宜超過4個（減小風(fēng)道斷面積）。
14、排風(fēng)柜與其他排風(fēng)設(shè)備宜單獨設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)。有利于排風(fēng)機的選型及變頻風(fēng)量控制。
排風(fēng)量確定
實驗室需要排風(fēng)設(shè)計的設(shè)備主要有通風(fēng)柜、藥品柜、萬向罩、原子吸收罩等。
排風(fēng)量按下式計算：
通風(fēng)柜排風(fēng)量計算：上式的計算值乘以（1.05~1.10）的安全系數(shù)作為通風(fēng)柜的排風(fēng)量。
確定房間內(nèi)的排風(fēng)設(shè)備，分別計算各自的排風(fēng)量，其總和為該房間排風(fēng)量。
屋面排風(fēng)機風(fēng)量為其所帶排風(fēng)設(shè)備風(fēng)量的總和，不附加安全系數(shù)。依前述原則，不 同樓層、不同房間、排風(fēng)可以混合的設(shè)備可以合并為一個排風(fēng)系統(tǒng)。
實驗室送風(fēng)量確定
送風(fēng)量設(shè)計原則如下：
通風(fēng)柜采用送風(fēng)型，送風(fēng)量(Ls1)為排風(fēng)量(Lp1)的70%，送入室外新風(fēng)。其余30%(Ls2)由新風(fēng)機組的新風(fēng)補償。
Ls1 = Lp1 ×0.7 Ls2 = Lp1 ×0.3
其余排風(fēng)設(shè)備的送風(fēng)量(Ls3 )為排風(fēng)量(Lp2)的70%，由新風(fēng)系統(tǒng)送入。其余30% (Ls4)由走廊新風(fēng)補償。
Ls3 = Lp2 ×0.7 Ls4 = Lp2×0.3
房間新風(fēng)量：
Ls =Ls2×0.7+Ls3 = 0.21Lp1 +0.7Lp2
新風(fēng)機組送風(fēng)量：
Ls = Σ(Ls +Ls4)= Σ(0.21Lp1 +Lp2)
上式中0.7系數(shù)是為保證實驗室內(nèi)的負壓，其余由走廊無組織滲風(fēng)補償。
結(jié)論：
1、有通風(fēng)柜時，房間新風(fēng)量為通風(fēng)柜排風(fēng)量的21%（另9%為無組織滲風(fēng)）加其余排風(fēng)設(shè)備排風(fēng)量的70%（另30%為由走廊送風(fēng)補入）。
2、無通風(fēng)柜時，房間新風(fēng)量為排風(fēng)設(shè)備排風(fēng)量的70%（另30%為由走廊送風(fēng)補入）。
3、新風(fēng)機組送風(fēng)量為房間新風(fēng)量與走廊新風(fēng)量之和。
4、作為排風(fēng)量大戶的排風(fēng)柜如果采用送風(fēng)型，將大大減少新風(fēng)量，降低新風(fēng)冷、熱能耗。
5、實驗設(shè)備不工作時，實驗室應(yīng)有2~3h-1的通風(fēng)換氣量。
排風(fēng)、送風(fēng)管道設(shè)計
排風(fēng)管道采用玻璃鋼圓風(fēng)管，風(fēng)速控制在7~10m/s。
新風(fēng)管道及新風(fēng)口設(shè)計參考空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)規(guī)范。
根據(jù)實驗室使用要求設(shè)計管道及通風(fēng)設(shè)備的消聲措施。
實驗室有害氣體的排放
實驗室變風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計
風(fēng)量的控制：壓力無關(guān)型定風(fēng)量（CAV）控制及變風(fēng)量（VAV）控制
CAV控制通過定風(fēng)量調(diào)節(jié)閥和變頻調(diào)速風(fēng)機進行調(diào)節(jié)，在設(shè)計中考慮了保持通風(fēng)柜面風(fēng)速恒定以及室內(nèi)相對壓差恒定的要求。
VAV系統(tǒng)的特點是通過排風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)能夠在通風(fēng)柜操作門不同開啟位置上保持恒定的面風(fēng)速，還能通過送排風(fēng)量的自動調(diào)節(jié)保持實驗室內(nèi)恒定的相對壓差，既滿足了實驗室的安全要求又具備節(jié)能的要求。
選擇CAV系統(tǒng)還是VAV系統(tǒng)要從實驗工藝的操作方式、實驗室內(nèi)危害物質(zhì)的危險程度、實驗室的安全要求、室內(nèi)溫濕度穩(wěn)定 性的要求及節(jié)能需要等方面考慮，同時還要根據(jù)投資費用及常年運行費用比較的評估來確定。
實驗室空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計實例
浙江大學(xué)紫金港校區(qū)農(nóng)生組團案例
概況：浙江大學(xué)紫金港校區(qū)農(nóng)生組團建筑面積約137 200m2，建筑高度58.5m，地上14層，地下1層，是由國家實驗室主樓、動科院、生工與食品學(xué)院、環(huán)資學(xué)院、農(nóng)學(xué)院各實驗樓組成的一個連體建筑群(實驗室建筑面積占總建筑面積一半)。
一、工程設(shè)計特點
(1)農(nóng)生組團為一個建筑群，空調(diào)系統(tǒng)按學(xué)院劃分：①主樓(國家實驗室)為集中冷熱源、半集中式空調(diào)系統(tǒng)。辦公室和普通實驗室采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，潔凈實驗室采用全空氣系統(tǒng)。②其他學(xué)院為自帶冷熱源的半集中式空調(diào)系統(tǒng)，新風(fēng)集中處理;辦公室采用集中新風(fēng)加分體空調(diào);普通實驗室采用集中新風(fēng)加變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)。潔凈實驗室采用單元式直接蒸發(fā)空調(diào)機組(新風(fēng)集中處理)。
(2)潔凈實驗室凈化空調(diào)有多種形式：①全新風(fēng)凈化空調(diào)系統(tǒng)設(shè)三級過濾，采用頂送風(fēng)下排風(fēng)，排風(fēng)出口設(shè)凈化處理裝置。②循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱通過送風(fēng)管，再經(jīng)過ULPA過濾器或HEPA過濾器將空氣送入潔凈室，氣流向下送入潔凈間，再經(jīng)豎直回風(fēng)夾道進入吊頂回風(fēng)?？諝舛啻芜M入循環(huán)風(fēng)空調(diào)箱過濾，使用不同類型的中高效過濾器，提供了節(jié)約成本和使用能源的選擇。
(3)根據(jù)甲方提供的實驗室潔凈度、實驗內(nèi)容、污染性以及房間正負壓特性設(shè)計排風(fēng)系統(tǒng)，并按類別排放廢氣。每個實驗室的排風(fēng)系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，排風(fēng)柜補風(fēng)采用室外風(fēng)，減少了空調(diào)負荷。
(4)嚴(yán)格執(zhí)行國家環(huán)境保護法，對有可能對環(huán)境造成污染的排風(fēng)在排放前進行過濾處理，按排出氣體的成分采取吸附、過濾、凈化處理，使排出氣體有害成分低于國家環(huán)保衛(wèi)生要求。
(5)采用DDC數(shù)字控制系統(tǒng)，提高樓宇智能化。
設(shè)計參數(shù)與空調(diào)冷熱負荷
主要房間的室內(nèi)空調(diào)供暖設(shè)計參數(shù)及通風(fēng)換氣參數(shù)見表1。
表1主要房間的室內(nèi)空調(diào)供暖設(shè)計參數(shù)及通風(fēng)換氣參數(shù)
特殊實驗室的(恒溫恒濕，無菌，凍干，超凈臺)溫濕度按校方要求，換氣次數(shù)為10~25 h- (無菌操作間按萬級，超凈臺按百級)。對溫、濕度無工藝要求時室溫為20～26℃，相對濕度小于70%。
空調(diào)負荷：主樓冷負荷6 616 kW，熱負荷2 043 kW;動物學(xué)院實驗樓冷負荷3 200 kW，熱負荷1 550 kW;農(nóng)學(xué)院實驗樓冷負荷4 060 kW，熱負荷2 230 kW;環(huán)資學(xué)院實驗樓冷負荷2 940 kW，熱負荷l 600 kW。
蒸汽用量：負擔(dān)主樓空調(diào)換熱用量約3.5t/h，用于所有空調(diào)機組加濕用量約2.9t/h，合計約6.4 t/h。
二、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計
(1)主樓(國家實驗室)空調(diào)系統(tǒng)按辦公區(qū)域與實驗室區(qū)域劃分，一層報告廳采用雙風(fēng)機全空氣系統(tǒng)，其他房間均采用風(fēng)盤加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，每層按區(qū)域設(shè)兩個新風(fēng)系統(tǒng);十二層使用功能相同且空氣無污染的六間光室的新風(fēng)機組為帶熱回收的機組。對有潔凈度要求的實驗室另設(shè)有帶三級過濾的吊裝或立式潔凈空調(diào)機組。其他三個學(xué)院實驗樓考慮與主樓冷熱源機組距離較遠，且運行時間各不相同，空調(diào)系統(tǒng)包括新風(fēng)處理機均采用變制冷劑流量變頻多聯(lián)機和直接蒸發(fā)系統(tǒng)，新風(fēng)機組每層分區(qū)設(shè)兩臺;同樣對有潔凈度要求的實驗室另設(shè)有帶三級過濾的吊裝或立式直接蒸發(fā)式沽凈空調(diào)機組;小開間辦公室采用分體式空調(diào)機組。所有實驗室的冷藏室、冷凍室均設(shè)置了拼裝式冷庫。所有新風(fēng)機組、變制冷劑流量變頻機組、拼裝冷庫室外機均安裝在屋頂。
(2)潔凈實驗室空調(diào)采用帶有兩級過濾的凈化空調(diào)機組，粗效過濾器用易清洗更換的合成纖維過濾器，中效過濾器集中設(shè)置在空調(diào)機組的正壓段，處理后的送風(fēng)在進入房間時由高效空氣過濾器或亞高效空氣過濾單元過濾。潔凈室應(yīng)維持一定的正壓。送風(fēng)與排風(fēng)管上安裝變風(fēng)量(VAV)裝置，控制房間的壓力梯度，潔凈區(qū)與緩沖區(qū)之間的靜壓差不小于5Pa，潔凈區(qū)與室外的靜壓差不小于10 Pa。
(3)布置有局部百級超凈實驗臺的個別實驗室采用小型空調(diào)凈化機組(吊頂內(nèi)安裝)和超小型凈化單元與潔凈層流罩的組合體。氣流組織采用局部工作區(qū)空氣凈化和全室空氣凈化相結(jié)合的形式。
無菌室應(yīng)設(shè)有無菌操作間和緩沖間，無菌操作間潔凈度應(yīng)達到萬級，室內(nèi)溫度保持在20℃～24℃，相對濕度保持在45%～60%。超凈臺潔凈度應(yīng)達到百級。
(4)對有恒溫、恒濕要求的實驗室，采用帶獨立冷源的風(fēng)冷恒溫恒濕空調(diào)機組。機組設(shè)輔助電加熱器，或設(shè)移動式除濕機，滿足房間溫濕度及干燥度的要求。對恒溫恒濕要求不高的場所采用變制冷劑流量機組?？照{(diào)系統(tǒng)及設(shè)備的選擇具有經(jīng)濟實用、使用靈活、技術(shù)先進等特性。萬級恒溫恒濕潔凈實驗室的空調(diào)機組可布置在機房或吊頂上，通常需要的冷熱量不是很大，系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量較大，可將回風(fēng)分兩路.一部分經(jīng)盤管，另一部分與處理的空氣混合，經(jīng)過濾器送出(見圖1 )。
圖1 萬級恒溫恒濕實驗室送回風(fēng)流程
(5)低溫庫房是實驗室的一部分，用于保存基礎(chǔ)種質(zhì)搜集品。有溫、濕度要求。采用分體式制冷機組，配除霜設(shè)備、恒溫控制器和高溫報警器。庫板為聚氨酯夾心板，蒸發(fā)器的風(fēng)扇為低速風(fēng)扇，風(fēng)冷冷凝器安裝在屋頂上，在緩沖間、冷庫門口設(shè)風(fēng)幕機。
(6)普通實驗室新風(fēng)量按40 m3/(人·h)確定，特殊實驗室按滿足工藝要求，滿足換氣(一般20 m3/(m2·h))以及壓力梯度要求確定。
實驗室通風(fēng)設(shè)計與舒適性空調(diào)系統(tǒng)的通風(fēng)設(shè)計是有區(qū)別的。實驗室通風(fēng)設(shè)計有實驗用的通風(fēng)柜排風(fēng)和室內(nèi)平時排風(fēng)兩種，通風(fēng)柜排出實驗中產(chǎn)生的有害氣體(臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性氣體)。以前通風(fēng)柜是作為實驗臺的輔助設(shè)備，而目前實驗臺上進行的實驗逐漸轉(zhuǎn)移到了通風(fēng)柜內(nèi)，使用臺數(shù)的日益增多，就要求通風(fēng)柜具有最適于實驗使用的功能，要求通風(fēng)柜具有排放功能、小倒流功能、隔離功能、補風(fēng)功能等，不只是提供舒適的工作環(huán)境，減少人員暴露在危險空氣下的可能，還要保證工作人員的身體健康，不造成傷害。通風(fēng)柜的類別很多，包括中央實驗臺、邊臺、藥品柜、器皿柜等，這些通風(fēng)柜是實驗室設(shè)備中最重要的設(shè)備。但它并不是室內(nèi)唯一的排風(fēng)裝置，實驗室還有平時排風(fēng)口，布置在儀器室或產(chǎn)生危險物質(zhì)的儀器上方。
(1)實驗室通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置原則是有毒、無毒分開排放，有機物、無機物分開排放。根據(jù)各學(xué)院實驗室的實際情況，每個實驗室排風(fēng)系統(tǒng)基本是單獨設(shè)置的，少部分實驗室排風(fēng)系統(tǒng)是同層相同功能房間的多臺并聯(lián)系統(tǒng)。
(2)實驗室通風(fēng)柜排風(fēng)與室內(nèi)排風(fēng)共用一套排風(fēng)系統(tǒng)(風(fēng)管及風(fēng)機)。風(fēng)機風(fēng)速有三擋(或為變頻風(fēng)機)，低速時為室內(nèi)平時排風(fēng)(換氣次數(shù)見室內(nèi)設(shè)計參數(shù))，中速時為通風(fēng)柜排風(fēng)(1600m3/(臺· h))，高速為室內(nèi)平時排風(fēng)加通風(fēng)柜排風(fēng)。風(fēng)機設(shè)置在屋面，排風(fēng)管為負壓，完全避免有害氣體在室內(nèi)泄露。
(3)各通風(fēng)系統(tǒng)均配有排風(fēng)補風(fēng)系統(tǒng)。低速排風(fēng)時的補風(fēng)由室內(nèi)人員新風(fēng)補充。通風(fēng)柜補風(fēng)量大，為避免大量抽用房間內(nèi)空氣，造成能源的浪費，采用了帶補風(fēng)的通風(fēng)柜，補風(fēng)由室外直接供給。補風(fēng)管設(shè)電動風(fēng)閥，與通風(fēng)柜排風(fēng)聯(lián)動，通風(fēng)柜排風(fēng)時抽吸室外風(fēng)補風(fēng)。補風(fēng)在柜內(nèi)循環(huán)后排排除室外，設(shè)計中大部分通風(fēng)柜選用了上部排風(fēng)和通風(fēng)柜后側(cè)補風(fēng)的形式。雖然在控制上復(fù)雜一些，但為今后使用提供了便利。圖2為實驗室排風(fēng)與通風(fēng)示意圖。
圖2 實驗室排風(fēng)與通風(fēng)示意圖
(4)對通風(fēng)柜操作面的吸入風(fēng)速進行控制，防止有害氣體逸出。對一般無毒的污染物風(fēng)速控制為0.25~0.38m/s。對一般無毒的危險的有害物風(fēng)速控制為0.4~0.5 m/s，劇毒或有少量放射性物質(zhì)風(fēng)速控制為0.5~0.6m/s。為了確保通風(fēng)順暢，排風(fēng)機應(yīng)有必要的靜壓。另外，確定排風(fēng)風(fēng)速時還必須注意噪聲問題，通風(fēng)管道內(nèi)流速以5~8m/s為限。
(5)潔凈實驗室的通風(fēng)設(shè)計如下：
① 對有潔凈等級要求的正壓實驗室、回風(fēng)與經(jīng)過集中處理的新風(fēng)混合后進入空調(diào)機組的潔凈實驗室，機組內(nèi)設(shè)中效過濾，房間送風(fēng)口設(shè)高效送風(fēng)口，回風(fēng)口處設(shè)空氣阻尼層，氣流組織采用上送側(cè)回;通過調(diào)節(jié)回風(fēng)阻尼層阻力調(diào)節(jié)回風(fēng)量，以實現(xiàn)對潔凈室的正壓控制。在機組新風(fēng)入口處設(shè)電動風(fēng)閥，與潔凈空調(diào)機組聯(lián)鎖。潔凈實驗室送風(fēng)量通過緩沖間壓出，在緩沖間外的實驗室房間常配有通風(fēng)柜排風(fēng)和房間排風(fēng)，滿足各房間的壓力梯度。
② 對有潔凈等級要求的負壓實驗室，如動科院寄生蟲實驗室的細胞培養(yǎng)室，既要保證潔凈，又要保持負壓。送入潔凈間的風(fēng)量為此房間排風(fēng)量的70%~80%，并加定風(fēng)量閥鎖定送風(fēng)量。排風(fēng)機與空調(diào)機聯(lián)鎖運行，排風(fēng)口處加定風(fēng)量閥，以滿足實驗室壓力梯度的要求。另外，與正壓實驗室不同的是負壓潔凈實驗室外的房間內(nèi)仍要保證為同潔凈等級，因此潔凈空調(diào)其余20%~30%的風(fēng)量送至實驗室輔助房間、非實驗區(qū)域，使氣流流向從安全區(qū)到產(chǎn)生危險物質(zhì)的實驗房間，既保證污染源不泄漏，又保證了實驗室的潔凈等級。
(6)一些有特殊排風(fēng)要求的實驗室(例如有藥品柜、安全柜的實驗室)，其排風(fēng)機配置變頻器，實現(xiàn)24小時不間斷排放。而一般實驗室房間排風(fēng)均為負壓，壓差約5Pa。
(7)有的通風(fēng)柜內(nèi)需要安置電爐，有的實驗產(chǎn)生的大量酸堿有害有毒氣體具有極強的腐蝕性，通風(fēng)柜的臺面、襯板、側(cè)板都應(yīng)具有防腐功能。使用硫酸、硝酸、氫氟酸等強酸的場合，還要求通風(fēng)柜的整體材料必須防酸堿，須采用不銹鋼或玻璃鋼材料制造。風(fēng)柜內(nèi)襯板材質(zhì)采用環(huán)氧樹脂板。
(8)實驗室的A聲級噪聲限制值為50dB，增加管道截面尺寸可以降低噪聲，考慮到管道的經(jīng)費和施工問題，大部分風(fēng)量為1600m3/h的通風(fēng)柜與實驗室房間的管道、有平時排風(fēng)要求的豎井的截面尺寸多數(shù)為350×400mm。
(9)實驗室排出的有毒和酸堿腐蝕性極強的氣體會對環(huán)境造成污染，在排入大氣前根據(jù)氣體的成分采取吸取、過濾等措施對其進行凈化處理，使排出氣體有害成分低于國家環(huán)保衛(wèi)生要求。例如動物房的氣體經(jīng)過粗效和中效過濾后，直接排入大氣，排出口應(yīng)高出頂部3m以上。
(10)潔凈實驗室事故排風(fēng)換氣次數(shù)為12 h-。事故排風(fēng)裝置的控制開關(guān)應(yīng)分別設(shè)在潔凈室和室外便于操作的地點，并應(yīng)與凈化空調(diào)機聯(lián)鎖，室內(nèi)宜設(shè)報警裝置。
(11)對需要氫氣、乙炔和燃氣的實驗室，要作好房間內(nèi)的通風(fēng)。當(dāng)實驗房間沒有可開啟外窗時還要設(shè)置燃氣泄漏報警裝置(防爆型)和事故排風(fēng)(換氣次數(shù)為12 h-)，控制開關(guān)設(shè)在實驗室便于操作的地點。
(12)空壓機房設(shè)通風(fēng)，保證站內(nèi)設(shè)計溫度低于40℃。2臺空壓機共用1個排風(fēng)管，排熱至室外，空壓機進風(fēng)口與冷卻用空氣均來自室外新風(fēng)。
(13)整個實驗室雖然設(shè)置通風(fēng)柜多達550臺以上。但資料和經(jīng)驗表明100臺通風(fēng)柜中99%的時間只有18個或更少的在使用，尤其是當(dāng)實驗室不同時使用或?qū)W校放假期間，使用數(shù)量會更少，所以，不用擔(dān)心通風(fēng)柜帶來巨大的能耗。
(14)對豎向設(shè)置的發(fā)熱量較大的網(wǎng)絡(luò)機房設(shè)豎向集中排風(fēng)，可有效控制服務(wù)器機房的溫度。
四、氣體輸送系統(tǒng)
(1)實驗室需用氣體種類繁多，集中供應(yīng)的氣體有壓縮空氣、氮氣、蒸汽等。其余氣體分散瓶裝供應(yīng)。但潔凈房間使用的氣體均通過管道進入，在潔凈室預(yù)留進房間的管道，氣瓶放置在潔凈室外。
(2)地下室動力機房有空壓機、制氮機、真空泵及配套設(shè)備等設(shè)備機房，壓縮空氣取風(fēng)來自進風(fēng)井(確?？諝鉂崈?，真空泵排氣經(jīng)水箱過濾及消毒排至安全處。氣體管道經(jīng)過濾器至各實驗室入口。
(3)空壓站配置遠程通訊管理系統(tǒng)，可實時了解空壓機的運行信息，并根據(jù)用氣量隨時重新設(shè)置參數(shù)，及時加載/卸載并監(jiān)控能耗。
結(jié)論與建議
(1)設(shè)計前期，要對甲方資料進行整理，詳細了解實驗室工藝要求，需收集的資料有：實驗室類型，潔凈級別，安全性，是否有通風(fēng)柜，是否有平時排風(fēng);做實驗時，哪些辦公室與實驗室同時使用，是否為正壓、負壓或普通試驗室;工作時段(按8h/d，12h/d，24h/d)，不能間斷工作的實驗室，實驗室使用間隔時間;哪些是屬正常工作時間段的行政辦公室，一般辦公室，會議室;細致了解實驗人員的要求，必要時進行參觀與調(diào)研。這些資料與負荷有關(guān)，與新風(fēng)量計算有關(guān)，與系統(tǒng)分類、系統(tǒng)分區(qū)有關(guān)，與機組的功能段、外形尺寸、機房位置、過濾器的級別有關(guān)，與風(fēng)量、風(fēng)壓等有關(guān)，便于設(shè)計時按功能、運行時段對系統(tǒng)進行劃分。
(2)了解實驗室通風(fēng)柜的功能，按排放氣體和實驗室進行通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計。對實驗室房間內(nèi)通風(fēng)的安全性要足夠重視。通風(fēng)柜的集塵捕捉能力要符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，保證一定數(shù)量的換氣次數(shù)，讓送風(fēng)氣流流向?qū)嶒炇?，保持實驗室負壓。另外，為實驗人員創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境，降低噪聲。系統(tǒng)要容易控制，易于管理，能穩(wěn)定、低能耗運行。
(3)在計算房間空調(diào)負荷時，應(yīng)考慮由于排風(fēng)及室外風(fēng)作為補風(fēng)所帶來的能耗損失。因此，空調(diào)房間內(nèi)通風(fēng)柜數(shù)量必須考慮。
(4)有潔凈要求的空調(diào)機組，粗效空氣過濾器不能用浸油式，中效過濾器集中設(shè)置在空氣調(diào)機組的正壓段，在凈化房問設(shè)高效過濾進風(fēng)口。選擇時中效及高效空氣過濾器按額定風(fēng)量選擇，阻力、效率相近的高效空氣過濾器設(shè)置在同一潔凈室內(nèi)，高效空氣過濾器的安裝應(yīng)簡便可靠，宜于檢漏和更換。潔凈空調(diào)機組的送風(fēng)機要按凈化空調(diào)系統(tǒng)的總送風(fēng)量和總阻力值進行選擇。中效、高效空氣過濾器的阻力按其初阻力的2倍考慮取值。設(shè)計凈化空調(diào)系統(tǒng)時還要注意：回、排風(fēng)口風(fēng)速≤1m/s，回、排風(fēng)支管風(fēng)速≤3m/s，回風(fēng)總管風(fēng)速≤3～4 m/s;表冷器的迎面風(fēng)速空凋機組≤2.2m/s，新風(fēng)機組≤2.5m/s;對送風(fēng)裝置，高效過濾器送風(fēng)口實際風(fēng)量應(yīng)小于樣本給出的風(fēng)量值;選用定風(fēng)量控制器時，應(yīng)注意同一位置上只能使用同一規(guī)格的定風(fēng)量控制器。
(5)通風(fēng)柜運行時與周圍的環(huán)境會相互影響。選擇通風(fēng)柜時，要考慮實驗室的空間、通風(fēng)柜的擺放，根據(jù)實驗內(nèi)容選擇其外形尺寸，體積太大造成浪費，過小則影響使用。通風(fēng)柜還要遠離空氣擾動大的地方，遠離送風(fēng)口，避免造成能源浪費。排風(fēng)管道的沒計原則是管內(nèi)為負壓，防止管道廢氣泄漏，排風(fēng)管長度越短越好，而且一臺風(fēng)機連接的通風(fēng)柜越少越好。排風(fēng)通道盡可能豎直布置，通道越高越好。如需改變風(fēng)道風(fēng)速.則應(yīng)配置相應(yīng)的變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)。注意排風(fēng)通道的末端應(yīng)避開補風(fēng)管道送氣口。
(6)通風(fēng)柜也有其標(biāo)準(zhǔn)。通風(fēng)柜的選擇除滿足排風(fēng)和捕捉能力外，還要能根據(jù)調(diào)節(jié)門開度改變排風(fēng)量，維持表面風(fēng)速恒定在0.5m/s;在安裝調(diào)試時應(yīng)按柜門位移為信號來確定排風(fēng)量，接受調(diào)節(jié)門感應(yīng)器信號后可以計算調(diào)節(jié)門開啟面積(風(fēng)量)，送風(fēng)量跟隨排風(fēng)量即刻變化。實驗室內(nèi)壓力梯度控制和最小通風(fēng)量的控制也是很關(guān)鍵的，否則也會導(dǎo)致通風(fēng)柜排風(fēng)不穩(wěn)定。
(7)實驗室有空調(diào)時，盡量選用有補風(fēng)的通風(fēng)柜，從節(jié)能角度應(yīng)推廣。
(8)電氣系統(tǒng)的選擇要考慮規(guī)格型號、電壓大小、防爆性、耐用性。
(9)確定排風(fēng)機的功率時應(yīng)考慮室外排風(fēng)過濾裝置的阻力。
(10)除對辦公層按規(guī)定設(shè)置衛(wèi)生問排風(fēng)外，還要根據(jù)各層及全樓風(fēng)平衡，在各層公共區(qū)域(如走道)設(shè)置必要的集中排風(fēng)系統(tǒng)。
