設(shè)置空調(diào)的綜合實驗室系統(tǒng)設(shè)計探討

繆海

闡述了綜合實驗室空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成，簡單介紹了常見的幾種通風(fēng)設(shè)備，著重分析了空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中需要注意的一些問題。

引言

隨著國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，各種類型的科研、實驗場所的需求也愈來愈多。各高等院校、工業(yè)企業(yè)、醫(yī)藥化工、研究機構(gòu)紛紛興建高等級的實驗室以滿足科研、生產(chǎn)的需要。而在這類實驗室的設(shè)計中，不但對實驗工藝的要求比較高，同時還要滿足平時使用的室內(nèi)環(huán)境的舒適性要求。本文是在經(jīng)過一些實踐后，對實驗室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計中的一些問題談一些體會。

實驗室空調(diào)系統(tǒng)的特點

1.實驗室的分類

根據(jù)實驗室的用途可以分為物理實驗室、化學(xué)實驗室等；其中，物理實驗室相對要求比較簡單，無有害氣體或腐蝕性氣體。而化學(xué)實驗室、生物實驗室往往會產(chǎn)生各種有害氣體或腐蝕性氣體，需要設(shè)置不同類型的排風(fēng)系統(tǒng)，從而避免對實驗室內(nèi)的人員造成危害。而一些特殊的實驗室從實驗工藝的要求出發(fā)，對送風(fēng)、排風(fēng)更有其特別的要求。

而根據(jù)實驗室潔凈等級的不同，又可以分為潔凈實驗室和非潔凈實驗室，當然，潔凈實驗室如果細分，可以有不同的潔凈等級，這里就不再一一贅述了。

2.實驗室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的特點

一般實驗室最主要的要求是要做好通風(fēng)系統(tǒng)，通過全面通風(fēng)和局部排風(fēng)相結(jié)合，達到正常使用的目的。這就要求在進行空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，充分考慮實驗室排風(fēng)的要求，在合適的區(qū)域設(shè)置送風(fēng)口和排風(fēng)口，控制好實驗室內(nèi)的氣流方向，做好壓力控制。實現(xiàn)實驗室主要人員活動區(qū)無異味，而實驗產(chǎn)生的有害物質(zhì)直接排放到室外。而通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置則應(yīng)在滿足通風(fēng)換氣的使用要求的基礎(chǔ)上，盡可能減少通、排風(fēng)量，設(shè)置必要的控制系統(tǒng)，滿足實驗各狀態(tài)的排風(fēng)要求，同時保證室內(nèi)的空調(diào)效果，達到節(jié)能的目的。

綜合實驗室的系統(tǒng)設(shè)計

高標準的綜合實驗室從圍護結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)構(gòu)成都于普通的傳統(tǒng)實驗室有很大的區(qū)別，需要設(shè)計者注意。

1.實驗室空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

實驗室空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，對有潔凈要求的實驗室這里不再多做討論，那應(yīng)按潔凈室的要求去做。所有普通實驗室空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置與常規(guī)舒適性空調(diào)的差別并不大，各實驗用房分別安裝風(fēng)機盤管機組，而新風(fēng)管均直接送到各實驗室。需要注意的是：由于每層的各實驗室吊頂之間往往是連通的，因此所有的風(fēng)機盤管必須配置回風(fēng)箱和回風(fēng)管道，不能從吊頂內(nèi)回風(fēng)。還有一點需要注意的就是新風(fēng)口的設(shè)置位置，應(yīng)考慮到室內(nèi)壓力控制的方向，盡量將新風(fēng)口設(shè)置在正壓或常壓處，而避免設(shè)置在負壓處，對于某些通風(fēng)柜、藥品柜集中放置的場所，減少或干脆不設(shè)置新風(fēng)口，而將新風(fēng)口設(shè)置在相臨房間或走道，從而保證室內(nèi)安全、無異昧。

2.實驗室排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計

普通實驗室的排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，主要包括全面通風(fēng)和局部排風(fēng)，由于所有場所均為空調(diào)房間，所以全面通風(fēng)已不適于大量采用，所以在這種情況下，主要采用的應(yīng)是局部排風(fēng)的方式。

（1）排風(fēng)設(shè)備

根據(jù)實驗工藝的要求，主要采用的排風(fēng)設(shè)備包括：通風(fēng)柜、藥品柜、萬向排氣罩和綜合排風(fēng)口。

通風(fēng)柜是最主要的局部排風(fēng)設(shè)備，在很多實驗過程中，尤其是化學(xué)顯現(xiàn)、毒品檢驗等會在很短時間內(nèi)產(chǎn)生大量有毒、有害或腐蝕性氣體，這些均要求在實驗過程中使用通風(fēng)柜，以便及時排除有害氣體。為了防止有害氣體的逸出，必須保證通風(fēng)柜使用時的操作窗斷面風(fēng)速，所以其排風(fēng)量會根據(jù)操作窗的位置而變化，而在操作實驗時，其風(fēng)量往往非常大。但在平時未進行操作實驗時，只要保證最小排風(fēng)量即可。

（2）排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)置

由于實驗室各房間平時均沒有空調(diào)系統(tǒng)，在滿足最小通風(fēng)量的前提下，應(yīng)盡量減少換氣次數(shù)，從而減少新風(fēng)負荷，降低能耗。但在通風(fēng)柜、萬向排氣罩等使用時，會在短時間內(nèi)達到比較大的排風(fēng)量，這就要求排風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計時采用變風(fēng)量系統(tǒng)。通過通風(fēng)柜操作窗的開啟位置控制排風(fēng)管道上的變風(fēng)量閥的開度，進而通過排風(fēng)管內(nèi)壓力的變化調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，達到變風(fēng)量的目的。但實驗室排風(fēng)系統(tǒng)就不同了，它的最小排風(fēng)量與最大排風(fēng)量之比可能只有10%左右，而這個10%左右的風(fēng)量是平時運行時間最長的一個狀態(tài)。這就給風(fēng)機的選擇帶來了問題，一般風(fēng)機變頻調(diào)速在10%風(fēng)量的工況已無法正常運行，此時風(fēng)機全壓只有額定工況下的1%。所以這時應(yīng)按最大排風(fēng)量的40%～70%來選用風(fēng)機，而往往系統(tǒng)越大，帶的末端設(shè)備越多。具體比例應(yīng)根據(jù)業(yè)主的使用情況而定，在進行設(shè)計時與業(yè)主充分溝通，確定合理的同時使用系數(shù)，選用合適的風(fēng)機。

而在一些特殊場合，通過設(shè)置余壓閥也可以達到自動補風(fēng)的目的，但系統(tǒng)關(guān)閉后余壓閥需要手動復(fù)位。

設(shè)計中需要注意的問題

在一些實際工程實踐后，對于這類設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)的綜合實驗室，在設(shè)計中還應(yīng)注意以下幾點：

1.盡量預(yù)留一些管井

由于科技進步，對很多研究部門來說實驗技術(shù)、實驗內(nèi)容都在不斷更新之中，因此，在實驗室設(shè)計中預(yù)留下日后發(fā)展的條件十分必要。多留一些排風(fēng)管井，也是為了萬一以后增加的系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)不能合用時，有改造的條件。而且一般設(shè)置空調(diào)的實驗室往往室內(nèi)裝修的也比較好，留好管井也便于改造的實施。不過多地破壞其他實驗室。

2.機電管道的布置方式

一般工程設(shè)計中，設(shè)計人員布置機電管線時常常布置在走道內(nèi)。但其實在使用彩鋼板作為圍護結(jié)構(gòu)的實驗室中，走道和實驗室房間的吊頂是全部拉平的，不存在跌落式吊頂，這時將所有機電管線全部布置在走道吊頂內(nèi)，反而浪費了吊頂空間，同時走道吊頂內(nèi)管線太集中，也不利于檢修、穿線和維護操作。這時將各種機電管線分散布置在房間、走道的吊頂內(nèi)更加合理。

（作者單位：江蘇眾信工程投資項目管理咨詢有限公司）