一、實驗室通風(fēng)空調(diào)設(shè)計 本建筑內(nèi)質(zhì)量實驗室、車間實驗室、化學(xué)室位于2層，環(huán)保實驗室、樣品室位于3層，室內(nèi)布置有臺式通風(fēng)柜、萬象抽氣罩、安全柜及烤箱架等需要通風(fēng)的實驗設(shè)施；根據(jù)業(yè)主方的要求，實驗室及樣品室的濕度均要求在50%，質(zhì)量實驗室、車間實驗室及環(huán)保實驗室有恒溫要求。實驗室及樣品室均要求為室內(nèi)負(fù)壓，負(fù)壓數(shù)值無需準(zhǔn)確控制。 2.1實驗室通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計原則 實驗室的通風(fēng)設(shè)計應(yīng)滿足實驗室的安全性、經(jīng)濟性、技術(shù)先進性與安裝使用維護的便利。實驗室通風(fēng)必須保證工作人員的安全和健康，即需保證排風(fēng)柜入口合適的面風(fēng)速，送排風(fēng)閥的快速啟動及風(fēng)機風(fēng)量的匹配，實驗室內(nèi)相對于建筑其他區(qū)域一定為負(fù)壓，回風(fēng)不可利用，全新風(fēng)，并保證室內(nèi)最小的換氣次數(shù)。據(jù)以上原則，本項目實驗樓根據(jù)樓層布局采用獨立的空調(diào)新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)和獨立的排風(fēng)系統(tǒng)。實驗室每個排風(fēng)柜為變風(fēng)量排風(fēng)，保持其入口平均面風(fēng)速隨著柜門開度的變化快速反應(yīng)。在安全柜等排風(fēng)設(shè)備為定風(fēng)量排風(fēng)。根據(jù)實驗室的具體情況，可能配置變風(fēng)量或定風(fēng)量室內(nèi)輔助排風(fēng)閥從吊頂上排風(fēng)。通過這些排風(fēng)控制閥，既保證了通風(fēng)設(shè)備的正常工作，又能滿足室內(nèi)換氣次數(shù)的要求。 考慮實驗室的實際需要和使用情況，配置有變風(fēng)量閥的通風(fēng)柜的實驗室設(shè)置2個開關(guān)：緊急排風(fēng)工況開關(guān)和夜間工況開關(guān)。在緊急排風(fēng)工況時，排風(fēng)柜的排風(fēng)量始終保持最大排風(fēng)量，而無論柜門處于什么樣的位置。當(dāng)實驗室有藥品試劑打翻等緊急情況下，或某臺排風(fēng)柜需要大量排風(fēng)時，可以置于此種工況。當(dāng)晚上下班后可置于夜間工況，關(guān)閉房間送風(fēng)及排風(fēng)柜的排風(fēng)，維持實驗室最小風(fēng)量排風(fēng)，節(jié)約能耗。 下面以車間實驗室為例進行說明實驗室風(fēng)量的確定。車間實驗室內(nèi)有2臺排風(fēng)柜，1臺安全柜（排風(fēng)量為180m3/h）。 為防止實驗室的氣體擴散到周圍區(qū)域，實驗室內(nèi)需保持負(fù)壓，也就是說實驗室內(nèi)總排風(fēng)量應(yīng)始終大于送風(fēng)量。實驗室的負(fù)壓就由2臺通風(fēng)柜排風(fēng)，1臺安全柜排風(fēng)，1臺房間送風(fēng)閥送風(fēng)和自然滲透風(fēng)之間的平衡來保證。 根據(jù)工程經(jīng)驗，當(dāng)送排風(fēng)量差為2次換氣次數(shù)對應(yīng)的風(fēng)量時，室內(nèi)負(fù)壓約為-5Pa。該實驗室面積為25m2，層高為3m，2次換氣次數(shù)對應(yīng)的風(fēng)量為：ΔV=25×3×2=150m3/h。 室內(nèi)送排風(fēng)量差確定為150m3/h時，門窗關(guān)閉時室內(nèi)負(fù)壓通過自然滲透可維持在-5Pa左右。實際上由于門窗的縫隙和吊頂?shù)拿芊庑砸约暗蹴斏戏块g與走廊的隔墻的密封性差異，維持-5Pa的負(fù)壓可能需要不同于150m3/h的風(fēng)量差，這個問題可以在調(diào)試時再根據(jù)實際情況來確定風(fēng)量差加以解決。 排風(fēng)柜最大排風(fēng)量：排風(fēng)柜規(guī)格為（面長×高度×深度）：1.2m×2.4m×0.85m。柜前有人操作時面風(fēng)速可選0.5m/s，柜門拉起開度取0.7m，此時為排風(fēng)柜最大排風(fēng)量。 柜門最大開口凈面積為：A排=1.2×0.7=0.84m2。 排風(fēng)柜最大排風(fēng)量：V柜max=A排×0.5×3600=1512m3/h。 排風(fēng)柜最小排風(fēng)量：V柜min=300m3/h。 室內(nèi)排風(fēng)量除了要考慮實驗室排風(fēng)設(shè)備的需要，還要考慮實驗室日間工作工況最小換氣次數(shù)12次/h的室內(nèi)排風(fēng)量要求。 室內(nèi)排風(fēng)設(shè)備最大排風(fēng)量：V室max=2×1512+180=3204m3/h。 室內(nèi)排風(fēng)設(shè)備最小排風(fēng)量：V室min=2×300+180=780m3/h。 室內(nèi)夜間工況排風(fēng)量：V室reduce=25×3×2=150m3/h。 室內(nèi)日間工作工況，按照室內(nèi)最小換氣次數(shù)12次/h確定排風(fēng)量，最小排風(fēng)量為900m3/h。當(dāng)通風(fēng)柜處于最小排風(fēng)量時，房間的總排風(fēng)量780m3/h，不能滿足最小換氣次數(shù)的要求，需要加裝室內(nèi)輔助排風(fēng)，輔助排風(fēng)量設(shè)為120m3/h。 加設(shè)輔助排風(fēng)后室內(nèi)最大排風(fēng)量：Vmax=2×1512+180+120=3324m3/h。加設(shè)輔助排風(fēng)后室內(nèi)最小排風(fēng)量：Vmin=2×300+180+120=900m3/h。 室內(nèi)夜間工況，關(guān)閉輔助排風(fēng)及通風(fēng)柜排風(fēng)，保留安全柜排風(fēng)，用以保證室內(nèi)負(fù)壓，因此室內(nèi)夜間工況排風(fēng)量：Vreduce=180m3/h。 此系統(tǒng)為變風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量應(yīng)根據(jù)室內(nèi)總排風(fēng)量確定，為維持室內(nèi)負(fù)壓，本實驗室取送排風(fēng)量差為150m3/h。 室內(nèi)日間工作工況時，根據(jù)送排風(fēng)量差，確定送風(fēng)量為： 室內(nèi)最大送風(fēng)量：V送max=3324-150=3174m3/h。 室內(nèi)最小送風(fēng)量：V送min=900-150=750m3/h。 室內(nèi)夜間工況時，根據(jù)送排風(fēng)量差，確定送風(fēng)量為： 室內(nèi)夜間工況送風(fēng)量：V送reduce=0m3/h。 變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)安裝這些設(shè)備后，可分成日間工作工況變風(fēng)量運行、緊急運行工況及夜間運行工況定風(fēng)量運行。在實驗室工作時間，排風(fēng)柜排風(fēng)控制器保證排風(fēng)柜合適的面風(fēng)速，能迅速跟蹤排風(fēng)柜門位置和門前空氣流動阻擋物自動調(diào)整排風(fēng)量。室內(nèi)安全柜排風(fēng)及輔助排風(fēng)采用完全開啟、定風(fēng)量運行，保證實驗室最小換氣次數(shù)不低于12t/h。室內(nèi)送風(fēng)量始終保持比排風(fēng)量少150m3/h，送風(fēng)系統(tǒng)能根據(jù)控制系統(tǒng)獲得所有排風(fēng)設(shè)備的排風(fēng)量，通過風(fēng)量差限定計算送風(fēng)量，在1s內(nèi)跟隨排風(fēng)柜排風(fēng)量相應(yīng)調(diào)整送風(fēng)量，從而保證室內(nèi)負(fù)壓的穩(wěn)定。 質(zhì)量實驗室及樣品室均采用獨立全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)及獨立排風(fēng)系統(tǒng)，質(zhì)量實驗室、車間實驗室同時選用一套多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)室內(nèi)冷熱負(fù)荷。環(huán)保實驗室采用一臺分體空調(diào)器負(fù)擔(dān)室內(nèi)冷熱負(fù)荷。新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)采用組合空調(diào)機組，在主風(fēng)管上設(shè)溫度傳感器，送風(fēng)溫度為室內(nèi)溫度（23±1）℃，送風(fēng)溫度控制通過控制冷熱盤管的冷熱水進管上的電動二通閥開度調(diào)整冷熱水量實現(xiàn)。實驗室獨立全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)的冷熱源采用風(fēng)冷熱泵機組，機組設(shè)在實驗室的屋頂上，夏季供回水溫度為7℃～12℃，冬季供回水溫度為40℃～45℃。室內(nèi)維護結(jié)構(gòu)及設(shè)備人發(fā)熱的冷熱負(fù)荷由多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)及分體空調(diào)器負(fù)擔(dān)，根據(jù)計算，選用合適的機型。 實驗室內(nèi)人員不多，且無大量散濕設(shè)備，因此室內(nèi)主要濕負(fù)荷為新風(fēng)濕負(fù)荷，當(dāng)新風(fēng)處理到送風(fēng)溫度時的相對濕度不小于50%時，新風(fēng)由新風(fēng)空調(diào)機組設(shè)有的表冷段進行減濕處理。當(dāng)新風(fēng)處理到送風(fēng)溫度時的相對濕度小于50%時，根據(jù)業(yè)主要求（室內(nèi)相對濕度不大于50%），因此不需要加減濕處理。 通風(fēng)系統(tǒng)的控制包含了通風(fēng)設(shè)備的自身控制，通風(fēng)系統(tǒng)的控制，新排風(fēng)的聯(lián)動控制，有些會與室內(nèi)空氣質(zhì)量等相結(jié)合，作為通風(fēng)系統(tǒng)控制的一部分。 按照通常通風(fēng)設(shè)備的組成，包含了萬向排風(fēng)罩，原子吸收罩，通風(fēng)柜，試劑柜等。 萬向排風(fēng)罩和原子吸收罩的控制比較簡單，因為不需要風(fēng)量的調(diào)節(jié)控制，通常會配套電動開關(guān)風(fēng)閥，手動控制開關(guān)，如果需要調(diào)節(jié)風(fēng)量，也可以配置電動調(diào)節(jié)閥，設(shè)置開關(guān)的角度，調(diào)節(jié)風(fēng)量大小等，如果需要精準(zhǔn)控制排風(fēng)量的大小，就需要配置配套的流量或者壓力傳感器，通過傳感器測量風(fēng)量大小，來通過調(diào)節(jié)閥門進而來精準(zhǔn)控制風(fēng)量，不過一般不會做這么復(fù)雜，手動控制開關(guān)就可以了。 通風(fēng)柜的控制相對比較復(fù)雜，通風(fēng)柜最終是需要控制面風(fēng)速，所有的控制都是圍繞面風(fēng)速來控制，面風(fēng)速會配套位移傳感器來測量，通過控制器來調(diào)節(jié)通風(fēng)柜配套閥門來調(diào)節(jié)，根據(jù)閥門的不同，會分為不同的控制方式，比如文丘里閥是通過位移傳感器直接調(diào)節(jié)閥門達到風(fēng)量要求，如果配置的是蝶閥，其控制先是通過位移傳感器初步控制，再通風(fēng)風(fēng)速傳感器來測量風(fēng)量做精準(zhǔn)微調(diào)，調(diào)節(jié)的方式上會有點不同。另外通風(fēng)柜也可以搭配其他的控制，比如搭配紅外傳感器，感應(yīng)人員的情況，來自動調(diào)節(jié)通風(fēng)柜門的開啟與關(guān)閉。 試劑柜的排風(fēng)相對就比較簡單，一般是獨立系統(tǒng)，或者是通過電動閥來控制開關(guān)。 通風(fēng)系統(tǒng)主要是為了維持因為末端風(fēng)量調(diào)節(jié)產(chǎn)生的系統(tǒng)風(fēng)量變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定進而做的調(diào)節(jié)，這里的調(diào)節(jié)主要是保證系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，主要的手段就是風(fēng)機的變頻控制，通過壓力傳感器感應(yīng)系統(tǒng)的壓力變化，調(diào)節(jié)風(fēng)機運行頻率，調(diào)節(jié)運行工況，從而保證系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，有直接通過傳感器直接聯(lián)動變頻器，對應(yīng)線性關(guān)系直接調(diào)節(jié)，也有做一套PLC或者DDC，通過一套完整的控制來實現(xiàn)，并且可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等，想做的簡單就直接用傳感器連變頻器，做的復(fù)雜就做套控制系統(tǒng)。 上述只是風(fēng)機的變頻控制，另外還需要做風(fēng)機的啟停控制，就是在邏輯上，風(fēng)機何時開關(guān)，一般可以直接集中一鍵啟動，也可以多點聯(lián)動啟動，一鍵啟動就是所有啟停都通過一個控制開關(guān)來啟停，好處是控制比較簡單，壞處是使用不方便，因為一套系統(tǒng)的通風(fēng)都需要去了解并去開啟。 另外一點就是通過多點啟動，所有通風(fēng)點，只要開啟都能同步開啟系統(tǒng)，當(dāng)所有點關(guān)閉后，系統(tǒng)關(guān)閉，這樣的點位做的比較多，系統(tǒng)復(fù)雜，但是用的比較方便，也有取個中間點的，就是設(shè)置幾個集中的點來啟動，這樣不會有太多啟動點，系統(tǒng)做的也比較簡單一些。 新排風(fēng)的聯(lián)動控制主要是根據(jù)室內(nèi)的排風(fēng)量來調(diào)節(jié)新風(fēng)量，因為核心目的是為了維持室內(nèi)負(fù)壓，一般可以通風(fēng)室內(nèi)的壓力傳感器來調(diào)節(jié)新風(fēng)量，但是這種調(diào)節(jié)會不穩(wěn)，因為室內(nèi)的密封性一般不怎么好，而且經(jīng)常容易忘關(guān)門，這樣新風(fēng)會一直不停的調(diào)，很難穩(wěn)定，在這個基礎(chǔ)上發(fā)展出了余風(fēng)量控制，測量所有新排風(fēng)量，保證新風(fēng)量總是低于排風(fēng)量，或者設(shè)置比較，這樣系統(tǒng)不會經(jīng)常調(diào)整，但是這種兼顧不了室內(nèi)的壓力，所以在這個基礎(chǔ)上，發(fā)展出了這兩者結(jié)合的控制，通過余風(fēng)量來調(diào)節(jié)，通過壓力來微調(diào)整，在壓力一直達不到的時候，可能就是門或者窗未關(guān)，進而發(fā)出警示。
