實(shí)驗室通風(fēng)控制及換氣次數要求說(shuō)明

 實(shí)驗室空調通風(fēng)系統的設計包含了空氣處理、制冷加熱和除濕、氣流組織、控制、安全等部分，它們是一個(gè)整體而不是獨立系統。實(shí)驗室的通風(fēng)設計首要解決的問(wèn)題是安全性問(wèn)題，還要考慮到為實(shí)驗人員創(chuàng )造一個(gè)舒適的工作環(huán)境，解決溫度、氣流、噪音的問(wèn)題，同時(shí)要保證最低的能源消耗，系統穩定，容易控制，易于操作管理。簡(jiǎn)而言之就是要從安全、舒適、節能、可靠運行方面進(jìn)行設計。

 本文主要說(shuō)明實(shí)驗室換氣次數、送排風(fēng)形式、房間壓差和控制系統標準。

一、ASHRAE 規定實(shí)驗室空調和通風(fēng)設計參數

1）室內外溫度濕度要求；

2）空氣質(zhì)量；

3）設備和工藝熱負荷，包括顯熱和潛熱；

4）內部負荷的預期增加；

5）最小換氣次數；

6）進(jìn)風(fēng)和補風(fēng)；

7）排風(fēng)設備類(lèi)型；

8）控制和報警；

9）通風(fēng)柜的尺寸和數量的調整可能；

10）房間壓差；

11）設備和電源的備用。

二、換氣次數的選擇

《化工采暖通風(fēng)和空調調節設計規范》規定化驗室房間的最小換氣量一般在6 次/h~8次/h。ASHRAE規定驗室內的整體換氣次數應由下列風(fēng)量之決定：從局部排風(fēng)設備或其他房間排風(fēng)所排出的總風(fēng)量；帶走房間熱負荷所需的制冷風(fēng)量；最小換氣次數需求。在使用情況下，實(shí)驗室的最小換氣次數應維持6 次/h~10 次/h。

在通常情況下>10次/時(shí)房間換氣次數被認為是合適的。但是當實(shí)驗室內有可能產(chǎn)生高熱負荷的分析設備，或房間內有較大量的局部排風(fēng)時(shí)，則可能需要相應增大換氣量。濕法化學(xué)室有通風(fēng)柜，加熱間有大量的加熱爐。通風(fēng)柜的計算方法則參照《化工采暖通風(fēng)和空調調節設計規范》中對輕、中度危害或有危險的有害物質(zhì)，在室內頂棚有補風(fēng)的情況下，通風(fēng)柜的操作口最小吸風(fēng)面速度0.5m/s。對于通風(fēng)柜的使用率，當通風(fēng)柜的數量大于2個(gè)時(shí)，則應該取60%~70%同時(shí)使用率。加熱爐則是以維持爐內加熱溫度的熱平衡法則計算所需的排風(fēng)量。通過(guò)以上可以計算出總的安全通風(fēng)量，此外負荷計算的空調風(fēng)量，還有最小換氣次數10次進(jìn)行比較，三者取最大值。

三、送風(fēng)和排風(fēng)形式

《化工采暖通風(fēng)和空調調節設計規范》規定化驗室的排風(fēng)量較大時(shí)，應設置室外新風(fēng)補風(fēng)系統，并計入新風(fēng)負荷。

《科學(xué)實(shí)驗室建筑設計規范》規定每個(gè)排風(fēng)裝置宜設獨立的排風(fēng)系統。同一個(gè)實(shí)驗室內的所有排風(fēng)裝置宜合用一個(gè)排風(fēng)系統。工作時(shí)間連續使用排風(fēng)系統的實(shí)驗室應設置送風(fēng)系統，送風(fēng)量宜為排風(fēng)量的70%，并應根據工藝要求對送風(fēng)進(jìn)行空氣凈化處理。對于采暖地區，冬季應對送風(fēng)進(jìn)行加熱。送風(fēng)氣流不應破壞實(shí)驗室排風(fēng)裝置的正常工作。

ASHRAE規定所有從化學(xué)實(shí)驗室內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(shí)驗室也有潔凈要求，否則均需保持其相對于相鄰區域為負壓。而是否選擇100％全新風(fēng)送風(fēng)系統，應做為實(shí)驗室危險評估的一個(gè)重要部分。

實(shí)驗室各個(gè)單元間設置了獨立的排風(fēng)系統，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，必須采用全新風(fēng)處理。其他如工作人員進(jìn)行計算機分析的通用實(shí)驗間和進(jìn)行材料測試的恒溫恒濕間，100％全新風(fēng)送風(fēng)系統并不是唯一的選擇。因為實(shí)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。能滿(mǎn)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(shí)驗室循環(huán)空氣處理能達到要求的，就不必要100%全新風(fēng)。何況在全新風(fēng)的空調環(huán)境下，能耗非常高。

四、房間壓差

《化工采暖通風(fēng)和空調調節設計規范》規定化驗室應保持相對負壓。

ASHRAE 規定所有從化學(xué)實(shí)驗室內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(shí)驗室也有潔凈要求否則均需保持其相對于相鄰區域為負壓。

這個(gè)規定其實(shí)要根據具體的實(shí)施對象。本項目中恒溫恒濕間需要嚴格的溫度、濕度控制范圍，應該設計成正壓。因為如果設計成負壓，則相鄰區域的空氣去進(jìn)入，一方面可能破壞溫、濕度的控制精；另一方面如果污染的空氣進(jìn)入，也可能造成安全問(wèn)題。而對于濕法化學(xué)間和加熱間，為防止有毒、腐蝕、高溫的氣體或揮發(fā)物散發(fā)到房間，甚至散發(fā)到其他的區域，設計成負壓是必須的。實(shí)驗室建筑的辦公區域，應相對于走廊和實(shí)驗室始終維持正壓。實(shí)驗室內氣流應從低危險區域流向高危險區域，最終通過(guò)各類(lèi)通風(fēng)柜或加熱設備排到室外。

五、控制系統

控制應該把以上幾項綜合起來(lái)，可以滿(mǎn)足整個(gè)實(shí)驗室的房間壓力、各房間壓差、通風(fēng)量、溫濕度和各方面的安全控制要求，同時(shí)降低能耗。實(shí)驗室內往往存在許多不利于人體健康的化學(xué)物質(zhì)污染源，特別是有害氣體，將其排除非常重要。但與此同時(shí)，能源往往會(huì )被大量的消耗，因而實(shí)驗室的通風(fēng)控制系統的要求從早期定風(fēng)量，雙穩態(tài)，變風(fēng)量系統，到最新的適應性控制系統。所謂最為安全、舒適的環(huán)境，并要求最節能的方式是不能太過(guò)于奢望。系統響應迅速確保人身安全，以最高的精確性正確控制送排風(fēng)的平衡和室內壓力，提供最大的穩定性。盡量降低用戶(hù)前期投入，同時(shí)減少用戶(hù)在運行、能源消耗及維護等方面的費用。

ASHRAE 規定實(shí)驗室控制一方面調整設備的溫度和濕度控制；另一方面監控安全設施保護工作人員，用哪個(gè)系統，只要對當前實(shí)驗室是合適的。

化學(xué)實(shí)驗室的通風(fēng)采用定風(fēng)量還是變風(fēng)量控制系統，這取決于設計者、使用者和設施管理者對其所要求的功能初次投資和運行費用等問(wèn)題的綜合考慮。定風(fēng)量（CAV）系統被設計用來(lái)為所有的通風(fēng)柜和加熱爐提供總的排風(fēng)流量，不管這些通風(fēng)柜和加熱爐是否被占用，總的流量都保持一定。這一方法采用機械限位擋塊限制調節閥門(mén)開(kāi)度，可能最大減小 40％流量。變風(fēng)量系統（VAV），則是系統容量的減小超過(guò)10％或20％的參差性設計。

小結

建議：

1）換氣次數至少應該以下三項指標值中取最大值：實(shí)驗室工作區的設備的排風(fēng)量，制冷負荷量對應的風(fēng)量，最小換氣次數為10次/h風(fēng)量；

2）根據實(shí)際工作環(huán)境確定是否100%新風(fēng)量；

3）通常情況下，走廊、辦公區、實(shí)驗區為氣流的流動(dòng)方向，上游相鄰區為正壓；

4）定風(fēng)量仍然是經(jīng)濟實(shí)用的控制系統，能夠滿(mǎn)足部分實(shí)驗室要求，做好將來(lái)擴容的措施。