實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)是行業(yè)中常用的專項(xiàng)設(shè)計(jì)，包括了化學(xué)、生物、動(dòng)物、物理實(shí)驗(yàn)室等各個(gè)類別?？照{(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(dú)立系統(tǒng)。對(duì)實(shí)驗(yàn)室的功能了解是通風(fēng)系統(tǒng)選擇和設(shè)計(jì)的決定因數(shù)，提供一個(gè)安全的環(huán)境給工作人員是首要目標(biāo)，在實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要徹底研究所有的因數(shù)，找到最合適的設(shè)計(jì)。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)室由濕法化學(xué)間，加熱間，恒溫恒濕間，通用試驗(yàn)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(méi)有潔凈要求。ASHRAE規(guī)定實(shí)驗(yàn)室空調(diào)和通風(fēng)設(shè)計(jì)參數(shù)包括以下：
（備注：ASHRAE 即 American Society of Heating Refrigerating and Airconditioning Engineers 美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)）
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(jìn)風(fēng)和補(bǔ)風(fēng)；
7）排風(fēng)設(shè)備類型；
8）控制和報(bào)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(jì)規(guī)范》規(guī)定化驗(yàn)室房間的最小換氣量一般在6 次/h~8 次/h。ASHRAE 規(guī)定驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)房間換氣次數(shù)被認(rèn)為是合適的。但是當(dāng)實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(jì)算方法則參照《化工采暖通風(fēng)和空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)輕、中度危害或有危險(xiǎn)的有害物質(zhì)，在室內(nèi)頂棚有補(bǔ)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(duì)于通風(fēng)柜的使用率，當(dāng)通風(fēng)柜的數(shù)量大于2個(gè)時(shí)，則應(yīng)該取60%~70%同時(shí)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(jì)算所需的排風(fēng)量。通過(guò)以上可以計(jì)算出總的安全通風(fēng)量，此外負(fù)荷計(jì)算的空調(diào)風(fēng)量，還有最小換氣次數(shù)10次進(jìn)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(jì)規(guī)范》規(guī)定化驗(yàn)室的排風(fēng)量較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置室外新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，并計(jì)入新風(fēng)負(fù)荷。
《科學(xué)實(shí)驗(yàn)室建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定每個(gè)排風(fēng)裝置宜設(shè)獨(dú)立的排風(fēng)系統(tǒng)。同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的所有排風(fēng)裝置宜合用一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)。工作時(shí)間連續(xù)使用排風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(duì)送風(fēng)進(jìn)行空氣凈化處理。對(duì)于采暖地區(qū)，冬季應(yīng)對(duì)送風(fēng)進(jìn)行加熱。送風(fēng)氣流不應(yīng)破壞實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)裝置的正常工作。
ASHRAE 規(guī)定所有從化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室也有潔凈要求，否則均需保持其相對(duì)于相鄰區(qū)域?yàn)樨?fù)壓。而是否選擇100％全新風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)做為實(shí)驗(yàn)室危險(xiǎn)評(píng)估的一個(gè)重要部分。
實(shí)驗(yàn)室各個(gè)單元間設(shè)置了獨(dú)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(jìn)行計(jì)算機(jī)分析的通用實(shí)驗(yàn)間和進(jìn)行材料測(cè)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?yàn)閷?shí)驗(yàn)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(duì)通風(fēng)柜的環(huán)境，而對(duì)于一般實(shí)驗(yàn)室循環(huán)空氣處理能達(dá)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(jì)規(guī)范》規(guī)定化驗(yàn)室應(yīng)保持相對(duì)負(fù)壓。
ASHRAE 規(guī)定所有從化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室也有潔凈要求否則均需保持其相對(duì)于相鄰區(qū)域?yàn)樨?fù)壓。
這個(gè)規(guī)定其實(shí)要根據(jù)具體的實(shí)施對(duì)象。本項(xiàng)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(jì)成正壓。因?yàn)槿绻O(shè)計(jì)成負(fù)壓，則相鄰區(qū)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(duì)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(jì)成負(fù)壓是必須的。實(shí)驗(yàn)室建筑的辦公區(qū)域，應(yīng)相對(duì)于走廊和實(shí)驗(yàn)室始終維持正壓。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣流應(yīng)從低危險(xiǎn)區(qū)域流向高危險(xiǎn)區(qū)域，最終通過(guò)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(xiàng)綜合起來(lái)，可以滿足整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(yàn)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(shí)，能源往往會(huì)被大量的消耗，因而實(shí)驗(yàn)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(guò)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(shí)減少用戶在運(yùn)行、能源消耗及維護(hù)等方面的費(fèi)用。
ASHRAE 規(guī)定實(shí)驗(yàn)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(hù)工作人員，用哪個(gè)系統(tǒng)，只要對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室是合適的。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(jì)者、使用者和設(shè)施管理者對(duì)其所要求的功能初次投資和運(yùn)行費(fèi)用等問(wèn)題的綜合考慮。定風(fēng)量（CAV）系統(tǒng)被設(shè)計(jì)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(jī)械限位擋塊限制調(diào)節(jié)閥門開(kāi)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(guò)10％或20％的參差性設(shè)計(jì)。
實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)計(jì)首要解決的問(wèn)題是安全性問(wèn)題，還要考慮到為實(shí)驗(yàn)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(tǒng)穩(wěn)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(jié)能、可靠運(yùn)行方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)此類型化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(xiàng)指標(biāo)值中取最大值：實(shí)驗(yàn)室工作區(qū)的設(shè)備的排風(fēng)量，制冷負(fù)荷量對(duì)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(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(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)為氣流的流動(dòng)方向，上游相鄰區(qū)為正壓；
4）定風(fēng)量仍然是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制系統(tǒng)，能夠滿足部分實(shí)驗(yàn)室要求，做好將來(lái)擴(kuò)容的措施。
