■建筑环境与设备
福建建设科技2017. No. 4
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某食品、药品检验检测实验楼
实验室通风系统设计及控制
洪剑飞（福州市建筑设计院福建福州350011)
[摘要]通过某食品、药品检验检测中心空调、通风系统设计，实现实验室内空调通风和送、排风系统之间的动态平衡控
制，在减少有害气体扩散的同时降低空调运行能耗。
[关键词]设计原则；实验室通风；通风柜；面风速；变风量；文丘里阀；气流组织
Design and control of laboratory ventilation system for a provincial food and drug inspection laboratory
Abstract: Based on the design of the air conditioning and ventilation system of a food and drug inspection and testing center,the dynamic balance control between the air sending and air exhaustion system of laboratory air conditioning ventilation was achieved. The spread of harmful gases was reduced as well as the energy consumption of air conditioning operating was reduced.Key words： design principles,laboratory ventilation,fume hood,face velocity,variable air volume,venturi valve,airflow organization
〇引言
随着全国自贸区试点的陆续开展，不同品种和类型的进 口食品、药品数量逐年递增，这对第三方检验检测机构提出了 更高要求。由于不同类型的实验复杂性与特殊性日益趋升， 某食品、药品检验检测机构规划建设新的食品、药品检验检测 实验楼以满足当前发展需求。实验室工艺空调通风系统与普 通舒适性空调通风系统的设计、使用的要求不同，实验室工艺 空调通风设计是为了更好满足实验室工艺需求，同时为工作 人员提供安全、舒适的工作环境，降低室内空气的污染度，提 供符合现代国际标准的实验平台。某食品、药品检验检测实 验楼地下室一层为车库、设备用房，地面一 ~三层为收件大 厅、收件存储、设备用房及实验楼配套办公用房，四~五层为 微生物洁净实验室，六~十三为常规实验室含（气相、液相、 理化等实验室），总建筑面积建筑面积2025. 87m2，属一类高 层公共建筑。
1主要设计原则
1.1空调实验室内设计参数
本大楼某层理化实验室内空调设计参数，参照文 献[1][2]，详见表1。
表1理化实验室及配套用房空调通风室内设计参数
房间夏季温夏季湿冬季温冬季湿新风量最小 名称 度弋 度％ 度弋 度％ m3/h. p排风量^线)理化实
验室26〜28实验室配„ 套用房25〜27
容65容65
18〜20 $糸
要求18 〜22
要求
為30為30
6 ~86 ~8
工艺
要求(551.2
为满足本大楼实验室工艺需求同时为工作人员提供更
为安全、舒适的工作环境，减少实验产生的有害气体对身体的 损害，并提供现代国际标准实验平台，实验室工艺空调采用直 流式、变风量空调系统为主辅以变频多联式空气处理设备，以 满足其特殊需求。1. 3
本大楼实验室设的机械送新风和排风系统，以控制室 内的气流方向和压力梯度，确保在实验室时能快速、有效地排除 室内有害气体，同时将经过初/中效处理后的新风由清洁区流向 污染区，保证实验室内空气环境的安全，并做到将实验产生的有 害气体在屋面处理达到当地气体排放标准后高空排放。1.4本大楼实验室通风柜使用数量，将直接影响排风系统以 及新风系统风量。因此实验室在计算排风/新风系统的风量 时，应充分调研不同实验室的各通风柜使用情况和同时使用 概率，要求能满足实验所要求的排风/新风量，以维持一个安 全舒适的室内环境，并最大限度地降低通风设备投资费用和 系统运行能耗。2
实验室空调通风系统设计与控制 (1) 通用理化实验室通风系统设计
本大楼某层理化实验室通风系统由工艺排风与空调补新 风系统组成，正常使用时设置工艺机械排风系统，排风量 按换气次数20 ~ 30次/h确定或通过通风柜、万向排风罩等 设置局部机械排风系统。同时补充空调新风，补风量按排风 量的80 ~90%确定以维持室内空调温度，其余不足部分通风 余压阀由走道补人。
实验室夜间设置非工艺机械排风系统，排风量按换气次 数6 ~ 8次/h，通过负压自然补风。
(2) 通用实验室舒适性变频多联式空调系统设计本大楼某层理化实验室在设置空调新风/排风系统的同 时辅以变频多联式空调系统，以解决外围护结枸所带来的冷/ 热负荷。2. 2实验室变风量控制系统
(1)通风柜排风控制2.1实验室空调通风设计
备注
其他设计因素：
C 1 )气质色谱室和液质色谱室预留仪器设备排气接口。(2) 气相色谱室和气质色谱室室内设备散热量大。(3) 保证实验室室内微负压要求。（4)保证实验室通风柜的真实面风速维持在0• 5 ±0. lm/S〇(5) 控制所有实验室区域的最低换气次数不少于6 ~8 次/小时。(6) 控制实验辅助类办公房间微正压且空气流动方向为 房间—走廊。
作者简介:洪剑飞（1982.07 -)，男，建筑暖通工程师。
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在本理化实验室内的通风柜排风控制系统采用调节柜门
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于设定值。反之，则通过变频控制器降低风机转速，减少排风 机的风量，在满足系统所需要风量的同时降低能耗。
工艺排风系统流程图，详图1:_画_
变
高、低态文丘里同y
传感器，根据实验中调节通风柜门的开度进行点对点直接控 制，调整并控制通风柜排风tt，保证通风柜所开启的平均面风
速维持在恒定范围内，减少有害气体在实验过程中溢出。该 方式与传统的测面风速或测腔体压力以及采用流M测tt装置 闭环控制风曩的方法比较，具有更加快速、稳定、不易受外部 环境干扰等优势。
(2) 万向排气罩及排风罩等排风控制
在本理化实验室内的不同类型排风罩正常使用时，排风 座满足设计要求。不使用时，排风即可减少至最小。由安装 在指定位置的双位开关控制风tt大小。
M量文丘里肉
舰f文丘里间 tW
辭
射妨M:£40(]〇n3/h
[十]--1^00^21800
I
0FHM通《监控器
CMH
4
I收I II传感器
ttW：1500PaW<500Pa
-----f号线
(3) 在理化实验室内微负压补风控制
3排风量调整时，空调新风补风量相应调节到位的时间 尽可能小于等于1秒，以保证在此过程中房间保持较为稳定 的微负压，
在本实验室内的补风控制系统采用余风量原理，通过调 节补风量维持其与排风量的差值（余风量）恒定，以此保证 房间微负压值的稳定;该方式与传统的利用测量房间压差或 采用流量测量装置闭环调节补风量方法比较，具备更快速、稳 定、无过冲等优势[4]&
在理化实验室内补风阀/排风阀上加装控制装置，直接根 据实验室内通风柜排凤量控制房间补风阀/排风阀控制风量t
(4) 文丘里气流控制阀随着现代安全意识的提升，实验室工作人员对工作环境 安全保障提出了更高的需求，在设计实验室通风设计对系统 压差控制必须是高可靠性、高精度的。
文丘里气流控制阀结合机械的压力无关调节器与高速的 气流控制器，将气流控制扩展至最高水平。通过空气流动力 学设计，快速反应（反应时间< 1秒）的自动压力平衡装置，提 供可靠的通风柜集尘与室内压力的控制W。
因此在本大楼有负压控制要求的理化实验室、前处理室 等建筑房间内设计采用定风量阀、双稳态阀可以严格控制送 风量、排风量，从而形成稳定的压差风量，控制实验室压差稳 定。使用变风量阀房间进行，使送风管阀流量追踪排 风管阀流M，可形成稳定的压差风±t，控制实验室乐差稳定， 以便更加快速、有效控制有害气体扩散。2.3排风系统控制：
(1) 排风风机控制要求：
根据使用需求，通过本实验室智能化控制系统启停风机， 并配备变频控制器e风机处于运行状态下，控制系统变频控 制风机转速，将系统末端最不利阀门前后压差控制在恒定值。(2) 控制系统配置:
每台风机配置变频器控制风机转速，排风机配置风压开 关检测排风机前后爪差，以监控排风机工作状态，并反馈至 DDC自动控制器，以保障排风机（常备用）间的自动切换，每 个排风系统配置压力变送器检测管道内的排风压力，并以此 作为变频控制要求。
(3) 变频控制原理：
_本理化实验室内排风系统稳定，文丘里阀工作正常时， 将压力变送器检测到的末端阀门前后压差作为设定值。当排 风系统中通风柜或排气罩的排风±4增加时，压力变送器检测 到的数值便会小于设定值，此时通过变频控制器提高风机转 速，加大排风机风量，直至仄力变送器检测到的数值接近或等
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图1工艺排风系统流程图
备注:在实验爷及配套房间内付台通风柜配置排风控制系统含通风 柜监控器、通风柜调节门传感器、变风量防腐排风文丘里阀等要功能配件等。
2.4新风系统控制：
(1) 新风空调箱风机控制要求：
根据使用要求，通过本实验室控制系统启停空调箱风机 (新风空鑛箱的风机均采用变频控制)。风机处于运行状态 下，控制系统变频控制风机转速，将系统末端最不利阀门前后 压左控制在恒定值。
(2) 控制系统配置：
新风机配置均变频器控制风机转速，新风:空调箱的送风 主管配置设置压力变送器检测末端阀门前后压差，并以此作 为变频控制目标。
(3) 变频控制原理：
当本理化实验室内补风系统稳定，系统中文丘里阀工作 正常时，将压力变送器检测到的末端阀门前后压差作为设定 值。3该补风系统中房间补风使用风量増加时，压力变送器 检测到的数值便会小于设定值，此时通过控制变频器提高风 机转速，加大补风量，直至压力变送器检测到的数值接近或等 于设定值。反之，则通过控制变频器降低风机转速，减少新风 机的风量，在满足系统所需风量的同时减低能耗。工艺送风系统流程图，详图2:
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12tmv綱 0CMH
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结束语(1)
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实验室工艺通风采用变风量空调通风系统，并辅
相应的控制系统设计，为实验工作人员提供全、舒适、健康的 室内空调环境，同时降低实验室空调通风系统能耗，减少运行 费用。
(2)
实验室变风量空调通风系统中大量采用文丘里
通风柜在系统风量控制中起到关键性作用，并与对应变频风 机联动，可快速、有效地调整和改变风机的送/排风量，为实验 室通风系统安全运行提供可靠保障。
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图2工艺送风系统流程图
备注:在理化实验室内配置一台房间补风控制器，计算房间通风柜的 排风总量控制房间补风阀/全面排风阀控制风量。
3实验室排气处理与排放
在本大楼所进行不同实验当中产生的有害气体（如理化
实验产生的强酸、强碱），经通风柜、风机引至屋面，通过废气 处理装置，处理达到排放标准后，方可高空排放。
(上接第32页）
其进行防火保护。天然气舱内橡胶止水带的防火保护措施，
在通风条件下，应可以长时间抵抗840°C以上的高温;在封闭 空间中应可以抵抗1300°C以上的高温超过3分钟。
参考文献
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