实验室通风系统工程

实验室通风系统是整个实验室设计和建设过程中规模最大、影响最广泛的系统之一，通风系统完善与否，直接对实验室环境、实验人员的身体健康、实验设备的运行维护等方面产生重要影响。

通风系统完善的实验室，应该是环境和谐、安全、健康的工作场所，实验室噪音、房间的换气次数、压差、通风柜有毒气体残留等都是值得关注的问题，另外，样品室和试剂室也应考虑有通排风设备，以免样品带来的异味影响环境；一个现代化的实验室，应设计新风系统；新风口（包括空调送风口）的位置应避免冷热空气直接吹响操作者，更要注意的是，应避免其对生物安全柜、通风柜和排风罩等局部排风装置的吸入气流产生横向干扰。

实验室通风系统标准和技术要求：

实验室通风系统对设备（特别是通风柜）是有一定标准和要求的，抛开设备因素不谈，单纯从实验室通风设计上考虑，实验室通风空调系统的设计要考虑以下几个主要因素:
（1）保证实验室的安全性，保证一定数量的换气次数

（2）解决实验室通风系统负压的设计和系统控制

（3）在满足换气次数和全新风条件下，控制能耗

（4）系统的可靠性

实验室通风设计主要采用以下步骤和方案

（1）实验室根据工艺要求和功能布置选择一定数量的通风柜，有的还兼有部分局部排风罩。通常校核下来换气次数远远大于10次，一般在20-30次以上，满足换气次数要求。但是此换气次数是按照通风最大开启面积计算的通风量，根据资料和经验表明100台通风柜99%的时间只有18个或更少的人在使用，故还应校核通风柜最小开启面积时的通风量和换气次数，若小于换气次数要求，则增加综合排风系统。

（2）实验室通风采用全新风系统，通风柜的排气不在室内循环，由于实验室要求房间相对其他辅助区域为负压，所以实验室的新风量设计为排风量的70﹪-80﹪，另外20﹪-30﹪的新风送至实验室辅助房间、办公、管理用房、内走道等，再由门窗缝隙补充到房间。

（3）通风柜的风量平衡可以采用定风量控制系统，即排风量恒定，送风量和门窗缝隙补充风量恒定。此方法适用于最大排风量满足最小换气次数要求的实验室。

（4）对于排风量远大于最小通风量要求的房间还可以采用两段式通风控制系统保证风量平衡，即根据通风柜的位移信号，排风机、送风机有2种送风工况，低风量工况应用于维持最小换气次数的要求，节约能耗。此情形药检所采用了变风量控制系统。通风柜风量变化时，排风量也会相对变小，此时要求放置在屋顶的排风机随着通风柜柜门的位置变化而变频，降低风量，保证通风柜面风速恒定。同时自控系统改变全新风风机的频率，降低风量，维持负压平衡。变风量系统可以降低系统能耗。系统最大、最小换气次数接近则考虑采用定风量系统，使得系统简单，降低初投资。

（5）实验室压力控制和最小通风量的控制除了设备选型因素以外，实验室通风系统设计和控制系统是关键因素，要保证系统的反应时间要足够短（<1秒），通风系统不平衡会导致通风柜排风和捕捉能力散失，气流流出实验室，建筑物内压力不稳定。
实验室通风系统管道设计参数：

一、实验室通风系统设计

1、通风换气量可根据房间的换气次数来确定，实验室的换气次数取每小时10-12次，特殊情况可以相应增大。[房间通风一般选择500×500的吸收罩为通风末端设备，每个通风罩通风量可达到600 m3/h，房间的长×宽×高×10（换气次数）=房间每小时的通风量，然后房间每小时的通风量除以600来确定通风罩的数量，支、干管风速按照6m/s计算]

2、通风柜支管风速为6-10m/s（计算时一般选择10m/s），特殊情况可超过10m/s，但不宜超过12m/s；干管风速为10-14m/s（计算时一般选择10m/s，如果管道比较长选择12m/s，如果风量大选择14m/s）。

3、通风柜面风速一般控制在0.375-0.75m/s之间，验收标准一般取0.5m/s，最佳面风速为0.508m/s。（测量面风速时，一般将拉门拉至5cm高度测量，风速达到0.3-0.5 m/s即算合格，如果拉门高度过大时，测量拉门下方5cm高度处风速，也可合格）。

通风柜的危险等级 平均面风速（m/s） 最低面风速（m/s） 

      高                          0.622-0.75m/s      0.5m/s 

      中                          0.5m/s                  0.4 m/s 

      低                          0.375-0.4m/s        0.25m/s 

4、室外噪声应控制在70dB（A），实验室内噪声应控制在55dB（A），（室内噪声GB60分贝超标，室外噪音大约为75分贝）。风机的噪声可以分为本身的机械噪声（此噪声主要由风扇质量不同引起）和风声（为主要噪声）。在风机功率不大的情况下，可通过在风机上方加防雨罩来消除风声，在使用大功率风机时一般在风机进出口加消声器来消除风声，机械噪声主要靠建隔音墙、小黑屋或在风机进出口加软接头来解决，减振的主要方法为风机底座做成减振底座并安装减振器或加装减振垫。

5、通风量（Q）=表面风速（vs）×通风柜开口面积。电子调风阀的作用是通过调节每台通风柜的风管半径来调节每台通风柜的通风量，来达到当通风柜开口面积变化时保持表面风速不变。

6、排风量（Q）=表面风速（vs）×通风柜开口面积。变频系统的作用是改变风机的转速来改变风机的通风量，当一套通风系统中只有少量几台通风柜工作时，变频系统自动调节风机的转速，从而改变风机的通风量，从而保证通风柜的面风速恒定。变频系统和调风阀的作用类似，但如果只使用调风阀，则当一套通风系统中只有少量几台通风柜工作时，风机仍然以最高转速工作，而使用变频系统后，调整风机转速可节省能源。

二、实验室通风管路设计

1、确定每个系统包括多少通风柜，再根据每个系统包括通风柜的数量确定系统的大致通风量（每台1200mm的通风柜设计风量为1300 m3/h，每台1500mm的通风柜设计风量为1700 m3/h，每台1800mm的通风柜设计风量为2100 m3/h，每台原子吸收罩的设计风量为600m3/h，每台万向排烟罩的设计风量为250或300 m3/h），然后选择通风量稍大于系统通风量的风机。

2、计算通风过程中损失的压力：单台通风柜系统阻力约80-100Pa，一般1m的管道损失5-6Pa，一个弯头损失40-50Pa，风机出口和抽风口各损失60Pa，消声器损失50Pa，然后根据所计算出的风机的通风量和压力在图表曲线中选择合适的风机（在计算过程中只计算最远端通风柜的压差，然后留200-300Pa的余量）。

3、然后根据通风量=风管截面×管内风速来计算风管半径（支管根据通风柜尺寸选择315mm）。

实验室通风系统规划要素：

1、安全

安全要素能够保证实验室内操作人员安全，以及保证实验室周边环境安全。各国关于实验室安全都有较为细致的标准，而安全也是实验室最为重要的目的之一。

为了保证实验室内操作人员安全，我们需要对各种实验室设备的气流准确控制，例如常用的通风柜，生物安全柜，万向抽气罩以及实验动物设备当中的动物笼架等，其控制的目的是保证明验当中产生的有毒有害气体不会溢出而危及人员安全，关于实验室周边环境安全的保证，则通常是经过保证实验室的负压来完成的。
2、压力控制

通常的生物化学实验室都要求保证实验室负压，防止实验室产生的毒害气体流入临近的办公区域，形成穿插污染。

3、节能

节能成了实验室管理者十分关怀的一个内容，通常的商用建筑物，为了节约能耗，采用的仅仅是15%的新风，而且建筑物是每周5天，每天10小时运作，而关于实验室，采用的常常是100%全新风，每周7天，每天24小时运作，因而能耗宏大，必需在保证平安的前提下，尽量降低能耗。

4、温馨

保证实验室适宜并且稳定的温湿度，气流稳定无异味，为实验室的工作人员提供一个温馨的工作环境，以进步工作效率。

5、易维护

过于复杂的系统，常常需求定期维护，维护程序复杂并且费用高，所以一个良好的控制系统应该尽量简单牢靠，维护简单或者不需定期维护。

6、便当日后的改造或扩建。

控制系统的设计应该尽量思索日后的改造和扩建，使得通风柜等设备的更新、移位、增加，实验室压力极性的变换等尽量简单。

通风系统风管风机安装要求：

1、管道焊接必须熟焊、焊接工艺平整、接口大小方正一致；主管弯头内径应≥直径500mm,在距离不够的地方可以采用扁形管道进行连接，但变径管道尺寸必须大于管道面积的1.5倍以上。

2、管道架接必须尽量减少弯头、低流速等现象，吊杆、吊架固定水平、垂直、紧固，管道接口密封，外墙管与室内管道接口时应低于室内管道，防止雨水回流现象，室内管道吊装要井然有序。

3、通风机安装时在进风口采用软连接，应大于管径的2-3倍，管道长度应≥大头口径的直径数据；出风口必须附加防雨罩，电机外露时应附加电机防雨罩。

4、电机运行调试前必须用专用仪器检测三相电源输入、输出是否正常，其它电线是否有外露现象，如果开启电源后电机不能正常运转的应立即切断电源查明原因后方可再次运行。