實驗室通風系統(tǒng)是整個實驗室設計和建設過程中,規(guī)模最大、影響最廣泛的系統(tǒng)之一。通風系統(tǒng)的完善與否，直接對實驗室環(huán)境、實驗人員的身體健康、實驗設備的運行維護等方面產(chǎn)生重要影響。實驗室通風系統(tǒng)是結合實驗大樓給排水、消防、供電、采暖、空調(diào)、供氣等專業(yè)，設計完備和科學的通風統(tǒng)統(tǒng)工程，保障實驗室安全。為實驗室工作人員提供最安全舒適的實驗室環(huán)境。
實驗室的通風方式有兩種，即局部排風和全室通風。局部排風是在有害物質(zhì)產(chǎn)生后立即就近排出，這種方式能以較少的風量排走大量的有害物質(zhì)，能量省而效果好，是改善現(xiàn)有實驗室條件可行和經(jīng)濟的方法，也可能是適應新實驗室通風建設的最好方式。對于有些實驗不能采用局部排風，或局部排風滿足不了排風要求時，采用全室通風。
一、通排風系統(tǒng)整體規(guī)劃
根據(jù)實驗大樓的實驗流程,設計出完美的實驗室平面布局，由平面布局結合整棟實驗大樓的給排水、消防、供電、采暖、空調(diào)、供氣等因素,且充分考慮管內(nèi)空氣流速對室內(nèi)噪聲的影響確定最佳管路,同時根據(jù)客戶使用不同要求,結合管路特性，研制開發(fā)與之匹配的風機，設計出最佳通風排毒工程。
(1)實驗室通排風系統(tǒng)的目標:安全、環(huán)保、低能耗、舒適;
(2)實驗室通排風系統(tǒng)控制方案:CAV系統(tǒng)(定風量控制)、2S系統(tǒng)(雙穩(wěn)態(tài)控制)、VAV系統(tǒng)(變風量控制)、UBC系統(tǒng)(自適應控制)。通排風系統(tǒng)整體規(guī)劃如下圖所示。
實驗室過度負壓，通風柜氣體泄漏，實驗室噪音等問題，一直是困擾實驗室工作人員的難題。這些問題給長期在實驗室中工作的人員,甚至工作在實驗室周圍的管理和后勤人員,造成了身體和心理上的嚴重傷害。
一個科學、合理的通風系統(tǒng)要求通風效果好、噪音低、操作簡便、節(jié)約能源，甚至要求室內(nèi)壓差和溫濕度都能保持人體的舒適性。
二、設計原則
(1)根據(jù)大樓的結構特點，就近開設風井，劃分排風和補風系統(tǒng)，管道系統(tǒng)做到“短、平、順、直”，減小系統(tǒng)阻力、降低系統(tǒng)噪聲;
(2)排風和補風系統(tǒng)達到風量平衡，保持室內(nèi)-5Pa~—-10Pa的負壓，防止有害氣體的散溢、保證實驗人員的身心健康:
(3)夏天補冷風、冬天補暖風，保證室內(nèi)溫濕度的舒適性;
(4)采用智能變頻控制系統(tǒng),達到操作方便、節(jié)能降噪的目的;
(5)綜合考慮各項因素,采用投資少、運行穩(wěn)定、運行費用低、運行效果好的成熟工藝;
(6)所選擇的工藝必須滿足現(xiàn)場條件，平面布置簡潔、緊湊、少占地,并方便生產(chǎn)操作和維護維修;
(7)非標設備應符合國家或行業(yè)相關規(guī)范，并保證性能穩(wěn)定、外表美觀;
(8)在設計中充分考慮噪聲、臭味等,防止二次污染的產(chǎn)生,不給周圍環(huán)境造成新的污染;
(9)處理設施具備沖擊負荷能力,確保廢氣達標排放。
三、設計參數(shù)
(1)支管路內(nèi)風速6~8m/s,干管路內(nèi)風速8 ~ 14m/s;
(2)通風設備設計風量:通風柜面風速:0.3~0.8 m/s,單臺1200 x800 x2350通風柜設計風量1500m/h,單臺1500 x800 x2350通風柜設計風量1800m/h,單臺1800 x800 x2350通風柜設計風量2200m/h,萬向抽氣罩面風速: ≥0.35 m/s,萬向抽氣罩排風量150~ 350 m/h,原子吸收罩面風速: ≥0.35 m/s,排風量350 ~ 600 m/h。
(3)換氣次數(shù):一般化學實驗室的換氣次數(shù):8~12次/小時
(4)通風系統(tǒng)使用終端噪聲≤62db。
(5)風機采用耐腐蝕玻璃鋼離心風機，系統(tǒng)采用變頻控制,以達到節(jié)能和降噪的目的。
四、實驗室通風系統(tǒng)設計方法
綜上所述,實驗室通風系統(tǒng)對設備(特別是通風柜)是有一定 標準和要求的。拋開設備因素，單純從系統(tǒng)設計上考慮,實驗室通風空調(diào)系統(tǒng)的設計要考慮以下幾個主要因素:①保證實驗室的安全性，保證一定數(shù)量的換氣次數(shù);②解決實驗室通風系統(tǒng)負壓的設計和系統(tǒng)控制:③在滿足換氣次數(shù)和全新風條件下,控制能耗。④系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
實驗室通風設計采用以下步驟和方案:①實驗室根據(jù)工藝要求和功能布置選擇一定數(shù)量的
通風柜，有的還兼有部分局部排風罩。通常校核下來換氣次數(shù)遠遠大于10次，一般在20~ 30次以上，滿足換氣次數(shù)要求。但是此換氣次數(shù)是按照通風柜最大開啟面積計算的通風量，資料和經(jīng)驗表明100臺通風柜99%的時間只有18個或更少的人在使用。故還應校核通風柜最小開啟面積時的通風量和換氣次數(shù)，若小于換氣次數(shù)要求，則增加綜合排風系統(tǒng)。②實驗室通風采用全新風系統(tǒng)，通風柜的排氣不在室內(nèi)循環(huán)。由于實驗室要求房間相對其他輔助區(qū)城為負壓。所以實驗室的新風量設計為排風量的70% -80%。另外20% -30%的新風送至實驗室輔助房間、辦公、管理用房內(nèi)走道等，再由門窗縫歐補充到房間。③通風柜的風量平衡可以采用定風量控制系統(tǒng)，即排風量恒定，送風量和門窗縫家補充風量恒定。此方法適用于最大排風量滿足最小換氣次數(shù)要求的實驗室。④對于排風量遠大于最小通風量要求的房間還可以采用兩段式通風控制系統(tǒng)保證風量平衡，即根據(jù)通風柜的位移信號，排風機、送風機有2種送風工況，低風量工況應用于維持最小換氣次數(shù)的要求，節(jié)約能耗。此情形藥檢所采用了變風量控制系統(tǒng)。通
鳳柜風量變化時，排風量也會相對變小,此時要求放置在屋頂?shù)呐棚L機隨著通風柜柜門的位置變化而變頻,降低風量,保證通風柜面風速恒定。
五、通鳳系統(tǒng)控制
1.定風量系統(tǒng)控制
(1)系統(tǒng)采用靜壓傳感自動變頻控制(或PLC編程控制) ,靜壓傳感自動變頻控制可以根據(jù)開啟通風設備的數(shù)量變化，將其感應到的靜壓轉變成0~ 10V的電信號輸人變頻器從而自動調(diào)節(jié)風機頻率，使風機的抽風量與實際所需排風量相匹配,從而確保排風效果,達到節(jié)能降噪的效果;
(2)每臺通風柜安裝一個電子風量調(diào)節(jié)閥，其控制開關和變頻控制系統(tǒng)及風機聯(lián)動，可實現(xiàn)單臺或多臺通風設備等不同工況下的控制。風量調(diào)節(jié)閥采用數(shù)顯可調(diào)角度的電子風量調(diào)節(jié)閥,并且有記憶功能(即可以記住此次調(diào)節(jié)的角度，下次打開時仍然調(diào)到設計的角度)。
(3)系統(tǒng)風閥和風機整體聯(lián)動，實現(xiàn)氣流的有序流動，平衡系統(tǒng)風量,防止氣流反串、倒流。
2.變風量系統(tǒng)(VAV)控制
(1)系統(tǒng)采用靜壓傳感自動變頻控制,靜壓傳感自動變頻控制可以根據(jù)開啟通風設備的數(shù)量變化,將其感應到的靜壓轉變成0 ~10V的電信號輸人變頻器從而自動調(diào)節(jié)風機頻率,使風機的抽風量與實際所需排風量相匹配，從而確保排風效果，達到節(jié)能降噪的效果;
(2)每臺通風柜安裝一個文丘里變風量風閥，其控制開關和變頻控制系統(tǒng)及風機聯(lián)動,可實現(xiàn)單臺或多臺通風設備等不同工況下的控制。變風量調(diào)節(jié)閥門采用數(shù)顯可調(diào)角度的文丘里風閥,并且有記憶功能(即可以記住此次調(diào)節(jié)的角度，下次打開時仍然調(diào)到設計的角度)。
(3)系統(tǒng)風閥和風機整體聯(lián)動,實現(xiàn)氣流的有序流動，平衡系統(tǒng)風量，防止氣流反串、倒流。
六、排風系統(tǒng)
通風柜的排風系統(tǒng)可分為集中式和分散式兩種。集中式是把一層樓面或兒層樓面的通風柜組成一個系統(tǒng),或者整個實驗樓分成-兩個系統(tǒng)。它的特點是通風機少，設備投資省，而且對通風柜的數(shù)量稍有增減,以及位置的變更,都具有一定的適應性。然而由于系統(tǒng)較大，風量不易平衡，盡管每個通風柜上都裝有調(diào)節(jié)閥,但使用不方便，并且也不容易達到預定的效果。如果系統(tǒng)風管損壞需要檢修時,那么整個系統(tǒng)的通風柜就無法使用。所以，原來采用集中式系統(tǒng)的實驗室,先后都改為用分散式系統(tǒng)。
分散式是把一個通風柜或同房間的幾個通風柜組成一個排風系統(tǒng)。它的特點是可根據(jù)通風柜的工作需要來啟閉通風機，相互不受干擾，容易達到預定的效果，而且比集中式節(jié)省能源，因為集中式系統(tǒng)，只要一個通風柜在使用，就得開動大通風機。分散式由于系統(tǒng)小，排風量也小，阻力也小，所以通風機的風量、風壓都不大，噪音與振動相應也較小。分散式還有一個特點，是對排出不同性質(zhì)的有害氣體易于處理。缺點是通風機的數(shù)量多、系統(tǒng)多，如果通風機集中于通風機房內(nèi)，那么投資就會增大，如果通風機分散布置，而且就地安裝，雖然通風機的投資增加，但風管的投資可節(jié)省,最后總投資不一定增大。建議使用分散式。
在劃分系統(tǒng)時，同一個房間內(nèi)如有兩個以上的通風柜，應劃為一個系統(tǒng)，避免個通風柜在使用，其他的通風柜產(chǎn)生倒流，使室內(nèi)受到污染。同樣，一個房間內(nèi)除了一個排風系統(tǒng)外，不宜再裝置其他排風設備。排風系統(tǒng)的通風機，一般都裝在屋頂上,或頂層的通風機房內(nèi)，這樣可不占用使用面積，而且使室內(nèi)的排風管道處于負壓狀態(tài),以免有害物質(zhì)由于管道的腐蝕或損壞，以及由于管道不嚴密而滲入室內(nèi),此外,通風機安裝在屋頂上或頂層的通風機房內(nèi)，檢修方便，易于消聲或減振。
排風系統(tǒng)有害物質(zhì)排放高度應按現(xiàn)行的《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》和《工業(yè)三廢排放標準》執(zhí)行。在一般情況下,如果附近50米以內(nèi)沒有較高建筑物時,排放高度應超過建筑物最高處兩米以上。
