实验室空调通风系统设计

刘智

摘要：对于任何一种专业的实验室来说，保持良好的通风环境不仅能够满足实验中对于整洁度、温度湿度以及噪声等方面的要求，而且能够充分的将实验中产生的有毒、有害等废弃物之及时排除，给实验人员营造一个相对安全、健康的实验环境。因此，本文将对实验室的空调通风相关的设计进行探究，并结合实验室的建设情况，给出合理建议。

关键词：实验室；通风系统；设计

自从我国提出科教兴国战略以来，科学事业飞速发展，而实验室是科学研究的探索之地，也是得出科学成果的重要之地，我国对于科学技术大力投入，其中对于实验室的升级、改建，以建成现代化高标准、高性能的实验室的项目投入也日渐增加。为了达到科学实验的精度和准确度，现代化实验室对室内的气压调节、噪声处理、温湿度平衡以及洁净度的保持等方面要求严格。为了使试验过程更加完善，同时为实验人员创造良好、安全、舒适的实验环境，需要格外注重实验室的通风环节，如何优化通风设计尤为重要。本文就以大学科研实验中普遍存在的化学、生物实验室为例，重点把握几个关键环节，对实验室的通风系统进行优化设计。

1实验室的空调设计

通常的家用空调主要起到冬季散热夏季降温的作用，精度要求并不高，达到效果即可，而对于实验室内的空调设计，需要根据实验过程中设备散发的热量、实验室人员散发的热量来考虑空调的计算负荷和使用系数。同时，还必须考虑实验室其它排风设备在整个系统负荷当中所占的份额。调查资料发现，国外的实验室空调大部分都使用直流式的全新风模式，结合实际情况考虑国内实验室空调的使用，出于节能的目的，一般的空调只需要考虑实验室其他排风设备的排风量以及实验室内的卫生状况即可，因此循环空气系统是普遍的空调系统选择，这样可以在保证实验室空调使用效能的前提下有效的利用实验室的资金投入。但若是在进行放射性材料的化学实验室，或者储存压缩气体的钢瓶区域以及其它禁止出现循环空气的实验室中，切忌采用循环系统空调，需要针对实际情况专门设计。对于特殊实验室，无法采用循环空气系统，必须使用全新风空调系统的情况下，也要充分考虑节能方面的措施。实验室中往往是多种实验进行的场所，每一种实验仪器所处的位置不同，有可能在不同的房间，为了满足不同实验所需的要求，同时减少初期资金投入，需要根据研究内容精心对空调的平面布置进行设计，而且空调通风系统要具备很强的机动性，以便在后期增加实验室设备时灵活调动。设计时要留有必要的余量，排风管的布置也要充分考虑后期影响，避免对空调通风系统作大的改动。

2实验室通风系统设计

2.1通风方式的选择

对于化学和生物实验室，从节能角度出发，通风设计应该考虑局部通风，尽可能减少全面通风的使用。这是因为在进行某一项实验时，只需对实验所处的局部范围进行排风即可，当采用全面通风时，没有针对性，所需要的通风量远远大于某一项实验所需要的通风量，而且容易将次项实验中产生的废弃物吹乱打散，带到实验室的各个角落，造成污染物的残留，适得其反。在落后的通风设计中，常常将轴流风机或者换气扇设置在实验室的外墙之上，容易使排出气流短路，遇到有风天气，刚刚排出的有害气体顺着窗户又逆流回室内。因此，为除掉此项弊端，实验室通风系统中应该增加送风环节，在排气量不大时，借用门窗缝隙，将外界风通过动力转换到室内，为室内污染气体的排出增加风量，增大排风动力。但若是排风途径过长，且无法进行外界补偿，排风阻力就会增大。在《科学实验建筑设计规范》（JGJ91-93）中对此就有明确规定，当试验过程中要求不间断的持续启动排风系统，则需要同时设计送风装置，同时要保证送风的清洁度，进行适度的空气净化处理。若实验室内间歇使用排风系统，且频率超过每小时两次以上，应当设置有组织的自然进风。一般来说，化学实验当中对于通风装置的使用是间歇性的，例如化学试剂混合产生气体、化学试验加热等等，因此对于局部排风大多数是间歇性的，就可以在实验室的外墙设置百叶窗来增加进风同时阻隔污染物逆流回室内的问题，不仅节约了资源，方法简单，同时从外观上来看，百叶窗可以增加实验室建筑的美感。

2.2排风系统设计以及有害气体排放

在实验室中，既可以针对特定试验设备设置独立排风系统，也可以设置集中排风，可根据功能需求、安全可靠性以及维修的便利度进行选择使用。集中排风系统主要的优点有：排风管规划简单，制作费用较低；排风口可进行集中设置，可以灵活添加备用排风机，保证系统运行。然而当室内需要排出高度危险物以及放射性物质时，集中排风系统便不再适用。独立排风系统能够对特定排风专门处理，但对设置要求较高、占用空间较多、布置较复杂。因此，在设计中还应根据实验室的整体实验规划，选择其中排风系统，必要时也可将二者结合，达到排风使用的目的。

若排风系统相对独立，就可以通过开关通风机来满足通风柜的使用需求，且系统内各部分工作互不干扰，大大方便了运行管理。但如果有多台通风柜同时存在一个实验室中，采用一台排风机比较适宜，可以避免因通风柜没有同时启用而带来的空气污染。对于通风柜的空间布置也有讲究，尽量避免布置在空调送风处或者挨近门窗，这样当通风柜启用时，操作口的气流不会受到干扰，同时也要尽量减少排风管弯头以及水平管道的设置。为了让风机和通风柜间的气压始终保持负压状态，避免管道在受损时导致排放物泄漏到市内，同时最大化的降低风机工作产生的噪音，已将通风系统尽量布置在诸如屋面或者顶层机房等挨近出气口处。

3系统的控制形式

实验室中的空调通风系统设计十分重要，不仅涉及到实验所需的湿度、温度、气压等条件的稳定，同时对实验人员提供安全的操作环境。以往的实验室中，普遍采用的定风量系统与压力有关，但存在着诸多的问题，例如在工作时，风机皮带日渐磨损，对机轮的转速产生影响；空气过滤器使内外部静压产生变化；表冷器盘管内部累计污垢，产生阻力变化等等，这一系列的变化都跟压力有关，均能在不同程度上破坏了整个系统风量平衡，难以达到设定值。

随着与压力无关的变风量阀、定风量阀以及风机变频调速的广泛使用，此项问题得到解决，对风量的控制已限定在允许偏差之内。变风量阀和定风量阀各有特点，各自适合的工作环境也不相同。其中变风量阀系统在设计时主要考虑两个要求，一是风柜面风速保持恒定，二是室内气压差相对恒定；而定风量阀系统主要通过自动排风量来调节风柜面风速和室内气压差。无论选择定风量控制还是变风量控制，都要从多角度评估，包括实验操作方法、排放物的危险度、室内温湿度要求以及节能等等。

4结语

总而言之，科学实验室内空调排风系统在设计时，应多方角度考虑，既要满足实验条件对于温度、湿度、噪声、洁净度的要求，使得在过程中及时有效的排出试验产生的废弃物，同时要将高精度、高空制度、先进的设备和零件应用在通调排风系统中，提高系统的工作效率。只有充分优化设计空调排风系统，才能为实验工作者提供安全健康、舒心的实验工作环境，保证实验的准确性和真实性，更加推动我国科研事业的发展和进步。

参考文献

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