實驗（yàn）室通風係統的設計

一、實驗（yàn）室常（cháng）用的（de）通風係統
實驗室通風係統經曆了定風（fēng）量係統、雙風量係統、變風量係統三個（gè）發展階段（duàn）。
1、排風係統
（1）定風量係（xì）統
排風機采用單速定頻風機（jī），排風量（liàng）基本不變，係統無法隨排風櫃使用數量及排（pái）風櫃門開啟高度（dù）而調節風量，因（yīn）此采用該係統所帶排（pái）風櫃不宜大於3 個（gè），該係統優點是投資小（xiǎo），控製簡單；缺點是排風櫃麵風速難（nán）以保證，會有部分有毒有害氣體（tǐ）從排風（fēng）櫃中逸出（麵風速過小或過大都能造成氣體從排風櫃中逸出），且運行（háng）費用高。
（2）雙（shuāng）風量係統
排風（fēng）機采用雙（shuāng）速風機，較定風量係統有所改進，但沒有從根本上改變定風量係統的缺點，采用該係統所帶排風櫃不宜大於5 個，目前應用不多。
（3）變風量係統
排風機采用變頻風機，在排風主風道上設壓力傳感器，將壓力傳感器（qì）測得的壓（yā）力與（yǔ）設定壓力值（zhí）比較，由變頻器調節風（fēng）機轉速，達（dá）到調節風量的目的。在變風量係統中排風櫃采（cǎi）用麵風速控（kòng）製，采（cǎi）用感應區紅外（wài）探頭檢（jiǎn）測排風櫃前人員的存在與（yǔ）否來（lái）控製櫃門麵風速，當操作人員（yuán）出現（xiàn）在排風櫃前時（shí），紅（hóng）外（wài）探頭傳感器輸出信號，將排（pái）風櫃麵風速設定（dìng）到高排風量模式，此時排風（fēng）櫃麵（miàn）風速控製在0.5m/s, 當操作人員（yuán）離開的（de）時候，紅外（wài）探頭傳感器輸出信號，將排風櫃麵風速設定到低排風量（liàng）模（mó）式，此時排（pái）風櫃麵風速控製在0.3m/s，當實驗室內無人時，排風櫃麵設定到小排風量模式，即值班排風模式，維（wéi）持排風櫃和管道（dào）中保持負壓，保證有毒有害氣體不（bú）外逸，有時為（wéi）滿足實驗室小（xiǎo）排（pái）風量要求，房（fáng）間（jiān）還（hái）要設輔助（zhù）排風，當排風櫃排風量不滿（mǎn）足實驗室小排風量要求時，輔助排風自動打開，保（bǎo）證實驗室小排風量。該係統（tǒng）有如下優點：①在實驗操作過程中，排風櫃門開度變化較大，采用（yòng）麵風速控製非（fēi）常合理，與傳統定風量係統（tǒng）比較（jiào），運行能耗要節省很多（duō），且對操作人員的人身安全及實驗精度的影（yǐng）響（xiǎng）都更（gèng）有利；②一個係統可帶多個排（pái）風（fēng）櫃，可共用一個（gè）主管道，風（fēng）井集中，有（yǒu）利（lì）於實驗室工藝布置，減少土建造（zào）價；③由於多（duō）個排風櫃合用一（yī）套排（pái）風係統，在實際工作過程中（zhōng），排風櫃不可能（néng）同時達到大排風量，因此（cǐ）在排風設備及主風（fēng）道選擇時（shí）可考慮一定的同時使用係數，比定風量係統要小一些；④由於排風集中，便於能量回收及排風處（chù）理。
事故排風：當實驗室內有高危險性實驗時（一般由工藝設計人員提供），排（pái）風係統設計應考慮發生突然事故時，能即時將有毒（dú）有害氣體排（pái）除，排風量按12 次/h換氣（qì）次數計算。
2、補風係統
實驗室一般排風量較大，且連續排風時（shí）間較（jiào）長，容易造成室內負壓過大，為平衡室內外壓差，需要對（duì）實驗室進行補風，以維持房間設定的壓（yā）力。
補風量（liàng）計（jì）算（suàn）：
補風量應根據房間排風量及設定的負壓值（zhí）（相對相鄰房間、走廊或大（dà）氣）計算確定，補風量按下列公式計算：Lb=Lp-Ly式中，Lb為補風量，m3/h；Lp為排風量，m3/h；Ly為維持負壓所（suǒ）需風量，也叫餘風量，m3/h；Ly可按負壓值與（yǔ）房間換氣次數的關係確（què）定，也可按縫隙法計（jì）算。
補風（fēng）方式：有自然補風和機械補風兩種方式。
自然（rán）補（bǔ）風不設補風機（jī），將室外新風經過濾器、管道進入室內，由於新風是由（yóu）負壓吸進（jìn）室內，氣流達（dá）到動態平衡，同時也保證實驗室氣流流向穩定，且始終（zhōng）處於負壓（yā）狀態。優點是不需設補風機，節省初投資和運行（háng）費用；缺點是需要的進風井或進風百頁麵積大（dà），占用建築使用麵積大或（huò）影響建築立麵效果，其次是補風無法進行加熱或冷卻處理。
機械補（bǔ）風與排（pái）風係統對應設置機械補風係統，將（jiāng）室外新風經集中處理後，由補風機經管道送入房間（jiān）內，采用定風量還是變風（fēng）量係統，一般與排風係統對應，即排風為定（dìng）風量係統，補風也為定風量係統，排風為變風量係統（tǒng），補風也為變風量係統。
補風地點：補風可直接補在排風櫃內或櫃門前，也可（kě）補在房間內，補在排（pái）風（fēng）櫃內（nèi）或櫃門前的優（yōu）點（diǎn）是補（bǔ）風不需要做加熱或冷卻處理，可節省能源；缺點是操作人員工作環境舒（shū）適性差，有時可能對實驗數據有影響，補在排風櫃內方式不適用有麵風速要求的排風係統。補在房間（jiān）內，補（bǔ）風一般需經過加熱或冷卻處理，其（qí）優點（diǎn）是操作人員工作環境好，對排風櫃麵風速及櫃內氣流無影響；缺點是能量消耗要比直（zhí）接補在（zài）排風櫃內或櫃門前大。
3、排風櫃變風量控製器
目前常用的風量（liàng）控製器有兩類：一類是測量櫃門麵風速（sù），通過與設定風（fēng）速比較，調節風閥開度以達到設定值（zhí），風閥一般采（cǎi）用蝶（dié）閥，其優點是（shì）：①精（jīng）度不受櫃前有無人員遮擋影響。②閥（fá）門（mén）阻力（lì）小。缺點是：①精度受測量點（diǎn）的位置和數量影（yǐng）響。②測（cè）量到的風速需要通（tōng）過傳感器轉換成電信號調節風閥，係統反映速度稍慢。另一類是通過測量（liàng）櫃門位（wèi）置，調節風閥開度，風閥一般（bān）采用文丘裏閥，其優點是：通過測量櫃門位置直（zhí）接控製風（fēng）閥開度，係統反映快，響應時間短。缺點（diǎn）是：①排風量會受櫃前有無人員遮擋影響。②風閥阻力較大（dà）。
二、通風係統控製
1、定風量、雙風量係統控製
定風量、雙風量係統控製比較簡單，在（zài）實驗室內設風機啟動按扭，根據需要（yào）直接啟停風機。
2、變風量係統控製
送排風機控製：風機采（cǎi）用變頻風機，在主風（fēng）道（dào）內設壓力傳感器，將壓力（lì）傳感器測得的壓力與設定壓力值比較，由變頻器調節風機轉（zhuǎn）速，達到（dào）調節風（fēng）量的目的。
排風（fēng）末端設備控製：在（zài）排風（fēng）櫃的（de）排風支管上（shàng）設風量控製閥，當末端通風設備風量需（xū）要發生變化時，風量控製閥迅（xùn）速動（dòng）作，響應時間要在1s 之內。
實驗室壓力控製：實驗室壓力控製主要有兩種方法，直接壓差控製法和餘風量控製法。直接壓差控製法即（jí）通（tōng）過壓（yā）差傳感器測量室內與參照區域的壓差（chà），與設定壓（yā）差比較，控製器根據偏差調節（jiē）送風量，從而達到要求的壓差，此法適用壓力控製（zhì）精度不高的負（fù）壓實驗室；餘風量控製法，是（shì）讓（ràng）排風量與送風量之間保持一定的風量差，使室內外產生一定的壓差，此法適用於壓力控製精度高的（de）實驗室（如潔淨實驗室、生物安全實驗室）。
通風櫃麵風速控製係統工作原理：
（1）麵風速控製係統持（chí）續（xù）的（de）監測實際麵風速狀態（tài），當任何因素影響風（fēng）訴變動時，係統將自動調整（zhěng）管道上的風閥以恒定的麵風速值。
（2）係統通過（guò）紅外線（xiàn）監測（cè）器實現當（dāng）通風櫃前有操作人員工作（zuò）時麵風速控製在某一設定值（如0.5m/s）,當通風櫃前無人操作時，係統自動轉換到另一設定（dìng）值（如0.3m/s）以節省運行費用。
（3）通風櫃門位過高時有聲音報警。
（4）由於（yú）故障麵風速過高或過低時有（yǒu）聲光報警。
（5）當出現異常情況（kuàng）時，開啟事故排風模式，控製係統將風閥（fá）開到大（dà）開度，不受麵風速（sù）值的控製。
（6）通常麵風速控製係統本身對麵風速（sù）及（jí）風量的設定及控製值隻有兩中狀態即有人、無（wú）人（rén）或白天、夜間。
管（guǎn）道靜壓控製係統原理：
（1）持續檢測管道內的靜（jìng）壓變化，通過調整風機轉速來（lái）恒定管道內靜壓。
（2）控製係統在（zài）0.1s內探測到壓差變化並輸出控製信號。
（3）夜間工況時，控製係統有第二狀態設置。
三、能量回收
實驗室工作過程中，在排除大量有害氣體的同時，也帶（dài）走（zǒu）了（le）大量的室內能量，為減少這部分能量損失，在通風係（xì）統設（shè）計時，要考慮排風能量回收（shōu），目前（qián）常用的回收方（fāng）式有：
1、采用中間介質進行能量回收，在排風機組內設盤管餘熱回收段，在送風機組內設盤管新風預熱段，二段之間通過管路（lù）、水泵形成一個循環係統，通過中（zhōng）間介質（水或乙二醇）將排風中的能量轉移到送風中，該係統雖然回收效率不是（shì）很高（顯熱效率在60%以下），但非常（cháng）安全，不存在（zài）排風（fēng）汙染新風問題。
2、采用板式空氣換熱器（qì），排風與新風在板換內完成能量交換，係統比較簡單，但設備尺（chǐ）寸較大，占用機房麵積大。
四、尾氣排（pái）放及排風（fēng）處理
有些實驗設備在（zài）工作過程中，要產生尾氣，其（qí）設備（bèi）本（běn）身（shēn）帶有排氣裝置，在通風（fēng）設計時（shí），應根據工（gōng）藝要求，在房間適當位置設一直（zhí）通室外（wài）的豎（shù）向尾氣排放管（guǎn）。管材一般選用塑料管，在排氣立管適（shì）當高度設可（kě）與排氣裝置連接的接口及閥門。
另外，實驗室有些排風需經過處理後，才能排（pái）向大氣，在排風係統劃分時，要（yào）將不能直接排放的實驗室排風（fēng）集中在一個係統，以便（biàn）於集中處理。采用何種處（chù）理方式，應根據排氣性質決定（dìng），一般常用的方法是采用（yòng）活性炭吸附法。
五、設計中注意的問題
1、在劃分通風係統時（shí），要將實驗性質相同或相（xiàng）近的排風設在一個係統，對混合後（hòu）可能引起燃燒、爆（bào）炸或形成毒性更強的（de）有害（hài）物質的排風要分設排風係（xì）統。
2、排（pái）風不允許直接排放，需經處理後才能排向大氣的實驗室要盡量設在一個排風（fēng）係統內。
3、要注意各（gè）末端排風設備間的阻力平衡，如局部排風罩阻力遠小於排風櫃及控製閥的阻力，這時要在局部排（pái）氣罩的支管上設定風（fēng）量閥。
4、萬向排氣（qì）罩阻力較大（一般在（zài）200Pa 以上），在和其他末（mò）端並聯時，要特別注意，在係統壓力不能滿（mǎn）足要求時（shí），可在（zài）其（qí）支管上設小型管（guǎn）道風機，以滿足其壓力（lì）要求。
5、生物安全櫃要單排。
6、當實驗室排風量較大時（shí），要在走廊、大廳等公共區域（yù）設補風（fēng），以避免負壓過大，造成開門或關（guān）門困難。
7、選擇能量回收方式時，要（yào）注意防止排風汙染新風問（wèn）題。