實驗室設(shè)計是行業(yè)中常用的專項設(shè)計，包括了化學(xué)、生物、動物、物理實驗室等各個類別?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)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，它們是一個整體而不是獨立系統(tǒng)。對實驗室的功能了解是通風(fēng)系統(tǒng)選擇和設(shè)計的決定因數(shù)，提供一個安全的環(huán)境給工作人員是首要目標(biāo)，在實驗室的系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計者要徹底研究所有的因數(shù)，找到最合適的設(shè)計?；瘜W(xué)實驗室由濕法化學(xué)間，加熱間，恒溫恒濕間，通用試驗間、注塑間和辦公間組成。除恒溫恒濕間的環(huán)境，其他房間只需要溫度控制，并且都沒有潔凈要求。ASHRAE規(guī)定實驗室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計參數(shù)包括以下：

    （備注：ASHRAE即AmericanSocietyofHeatingRefrigeratingandAirconditioningEngineers美國采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會）

    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(fù)荷，包括顯熱和潛熱；

    4、內(nèi)部負(fù)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。

    1、換氣次數(shù)的選擇

    《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定化驗室房間的最小換氣量一般在6次/h~8次/h。ASHRAE規(guī)定驗室內(nèi)的整體換氣次數(shù)應(yīng)由下列風(fēng)量之決定：從局部排風(fēng)設(shè)備或其他房間排風(fēng)所排出的總風(fēng)量；帶走房間熱負(fù)荷所需的制冷風(fēng)量；最小換氣次數(shù)需求。在使用情況下，實驗室的最小換氣次數(shù)應(yīng)維持6次/h~10次/h。

    在通常情況下>10次/時房間換氣次數(shù)被認(rèn)為是合適的。但是當(dāng)實驗室內(nèi)有可能產(chǎn)生高熱負(fù)荷的分析設(shè)備，或房間內(nèi)有較大量的局部排風(fēng)時，則可能需要相應(yīng)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(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》中對輕、中度危害或有危險的有害物質(zhì)，在室內(nèi)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(dāng)通風(fēng)柜的數(shù)量大于2個時，則應(yīng)該取60%~70%同時使用率。加熱爐則是以維持爐內(nèi)加熱溫度的熱平衡法則計算所需的排風(fēng)量。通過以上可以計算出總的安全通風(fēng)量，此外負(fù)荷計算的空調(diào)風(fēng)量，還有最小換氣次數(shù)10次進行比較，三者取最大值。

    2、送風(fēng)和排風(fēng)形式

    《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(fù)荷。

    《科學(xué)實驗室建筑設(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。

    ASHRAE規(guī)定所有從化學(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(fù)壓。而是否選擇100％全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)做為實驗室危險評估的一個重要部分。

    實驗室各個單元間設(shè)置了獨立的排風(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，必須采用全新風(fēng)處理。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。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)。何況在全新風(fēng)的空調(diào)環(huán)境下，能耗非常高。

    3、房間壓差

    《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定化驗室應(yīng)保持相對負(fù)壓。

    ASHRAE規(guī)定所有從化學(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(fù)壓。

    這個規(guī)定其實要根據(jù)具體的實施對象。本項目中恒溫恒濕間需要嚴(yán)格的溫度、濕度控制范圍，應(yīng)該設(shè)計成正壓。因為如果設(shè)計成負(fù)壓，則相鄰區(qū)域的空氣去進入，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入，也可能造成安全問題。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(qū)域，設(shè)計成負(fù)壓是必須的。實驗室建筑的辦公區(qū)域，應(yīng)相對于走廊和實驗室始終維持正壓。實驗室內(nèi)氣流應(yīng)從低危險區(qū)域流向高危險區(qū)域，最終通過各類通風(fēng)柜或加熱設(shè)備排到室外。

    4、控制系統(tǒng)

    控制應(yīng)該把以上幾項綜合起來，可以滿足整個實驗室的房間壓力、各房間壓差、通風(fēng)量、溫濕度和各方面的安全控制要求，同時降低能耗。實驗室內(nèi)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，能源往往會被大量的消耗，因而實驗室的通風(fēng)控制系統(tǒng)的要求從早期定風(fēng)量，雙穩(wěn)態(tài)，變風(fēng)量系統(tǒng)，到最新的適應(yīng)性控制系統(tǒng)。所謂最為安全、舒適的環(huán)境，并要求最節(jié)能的方式是不能太過于奢望。系統(tǒng)響應(yīng)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(nèi)壓力，提供最大的穩(wěn)定性。盡量降低用戶前期投入，同時減少用戶在運行、能源消耗及維護等方面的費用。

    ASHRAE規(guī)定實驗室控制一方面調(diào)整設(shè)備的溫度和濕度控制；另一方面監(jiān)控安全設(shè)施保護工作人員，用哪個系統(tǒng)，只要對當(dāng)前實驗室是合適的。

    化學(xué)實驗室的通風(fēng)采用定風(fēng)量還是變風(fēng)量控制系統(tǒng)，這取決于設(shè)計者、使用者和設(shè)施管理者對其所要求的功能初次投資和運行費用等問題的綜合考慮。定風(fēng)量（CAV）系統(tǒng)被設(shè)計用來為所有的通風(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(diào)節(jié)閥門開度，可能最大減小40％流量。變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV），則是系統(tǒng)容量的減小超過10％或20％的參差性設(shè)計。

    實驗室的通風(fēng)設(shè)計首要解決的問題是安全性問題，還要考慮到為實驗人員創(chuàng)造一個舒適的工作環(huán)境，解決溫度、氣流、噪音的問題，同時要保證最低的能源消耗，系統(tǒng)穩(wěn)定，容易控制，易于操作管理。簡而言之就是要從安全、舒適、節(jié)能、可靠運行方面進行設(shè)計。通過對此類型化學(xué)實驗室涉及的換氣次數(shù)、送排風(fēng)形式、房間壓差、控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

    建議：

    1）換氣次數(shù)至少應(yīng)該以下三項指標(biāo)值中取最大值：實驗室工作區(qū)的設(shè)備的排風(fēng)量，制冷負(fù)荷量對應(yīng)的風(fēng)量，最小換氣次數(shù)為10次/h風(fēng)量；

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

    3）通常情況下，走廊、辦公區(qū)、實驗區(qū)為氣流的流動方向，上游相鄰區(qū)為正壓；

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