科學實驗室是實現(xiàn)科技創(chuàng)新、確保社會監(jiān)管體系正常運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施之一，廣泛應(yīng)用于教育、研發(fā)和質(zhì)檢等領(lǐng)域。近年來隨著市場的需求的不斷增加，實驗室的建設(shè)或包含實驗室的科研建設(shè)越來越多。由于實驗室的性質(zhì)特殊，在各類實驗過程會產(chǎn)生不同的有害氣體，如: HCL、H2S、NH、SO2、NO2、甲醛類、乙醚、苯類等，目前實驗室中面臨的問題主要是實驗人員的工作環(huán)境危險性大，影響身體健康；污染實驗室周邊環(huán)境等問題。而且實驗室能耗問題也越來越多被企業(yè)的 業(yè)主關(guān)注，也是實驗室中急需要解決的問題。
因此，如何在實際工程設(shè)計中選擇合理的實驗室通風方案，并有效降低實驗室能耗，為企業(yè)節(jié)省運行費用，有較大的現(xiàn)實意義。為了確保工作人員的安全和健康，以及通風系統(tǒng)的經(jīng)濟實用性，現(xiàn)代化實驗通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計一般采用變風量控制系統(tǒng)。在北方地區(qū)，尤其是甘肅大部分地區(qū)及青海等地，由于夏季大部分時間室外溫度不是很高，溫度較高時間持續(xù)時間不長( 一般不超過半個月)，另外受到項目初投資的限制，除了有溫度要求的房間外,大部分實驗室內(nèi)夏季可不設(shè)空調(diào)，冬季室內(nèi)溫度可通過集中供暖系統(tǒng)來滿足。本文以蘭州地區(qū)的氣象條件為依據(jù)，結(jié)合實際工程簡單探討如何選擇有效的實驗室通風方案。

一、現(xiàn)代化實驗室變風量控制系統(tǒng)

1、變風量控制系統(tǒng)主要控制內(nèi)容
現(xiàn)代化實驗通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計一般采用變風量控制系統(tǒng)。其主要控制內(nèi)容為精確穩(wěn)定的氣流控制，具體為排風控制(通風柜的變風量排風控制、萬向排風罩等其它排風設(shè)施的定風量排風控制)、通風柜面風速自動控制、新風補風控制等。
2、需要滿足的控制性能:
（1）需要控制實驗室內(nèi)白天換氣次數(shù)8次每小時，晚上4次每小時。
（2）通風柜調(diào)節(jié)門處于任何位置都要保證通風柜調(diào)節(jié)門開口面風速為: 0.5m/s+0.1以內(nèi)，通風柜開口各點面風速偏差不得超過SFEA測試標準。
（3）實驗室氣流流向穩(wěn)定，保證實驗室的氣流是從辦公區(qū)走廊流向?qū)嶒瀰^(qū)，然后排出建筑物，控制氣流為單向流;實驗區(qū)相對于走廊處于微負壓狀態(tài)，控制在負5Pa—負15Pa范圍內(nèi)。
（5）系統(tǒng)具有良好的壓力獨立性，即當同一排風系統(tǒng)上的任意一臺排風設(shè)備的排風量發(fā)生變化時，系統(tǒng)上其他排風設(shè)備的排風量、面風速均不受影響。
（6）晚上可轉(zhuǎn)入夜間模式，降低實驗室整體的換氣次數(shù)，節(jié)約企業(yè)運行能耗。
3、控制原理
(1)實驗室變風量排風柜面風速控制原理: 采用位移檢測變風量調(diào)節(jié)裝置，即檢測通風柜調(diào)節(jié)門開度變化，計算所需要的排風量，控制通風柜排風閥開度。在實踐中廣泛采用的是間接的機械式傳感器，即利用卷軸行程傳感器對其牽拉線纜拖動的窗門]位移高度進行精確的感測，從而相應(yīng)地增加或減少排風量，以達到保持恒定面風速的應(yīng)用效果。其工作原理可用式(1)表示L = 3600*v*b*h其中L為排風量m3/h; v為恒定的平均面風速0.5m/s; b為窗口寬度m; h為窗口開啟高度m。式中的v和b都是常量，唯一的變量是h。所以排風量L與窗口高度h(即卷軸行程傳感器所感測到的行程)之間存在著簡單的線性關(guān)系。
為了使窗口保持恒定的面風速，只要測量出窗口的高度(開度)，即可計算并實施控制所需排風量L。這樣，卷軸行程傳感器的感測效應(yīng)與面風速傳感器是完全等效的。
(2)實驗區(qū)負壓控制原理實驗區(qū)負壓采用余風量恒定追蹤的控制方式:余風量=房間總排風量-房間總送風量。余風量一般情況下為實驗室最大總排風量的10%左右。房間總排風量=通風柜總排風量+排風罩總排風量+房間一般排風量+其他排風設(shè)備排風量
(3)實驗新風補風控制原理
控制原理:實時計算實驗室內(nèi)所有變風量通風柜及萬向罩等排風設(shè)施的排風量，調(diào)節(jié)新風補風閥開度，控制補入新風量，使排風量與補入新風量的差值恒定(保持從實驗室外滲入實驗室內(nèi)的風量恒定)。新風補風量=通風柜總排風量+排風罩總排風量+房間一般排風量+其他排風設(shè)備排風量-余風量
(4)房間換氣次數(shù)控制.
所有排風設(shè)備最小排風量的總和小于滿足房間換氣次數(shù)所需要的風量，則在房間內(nèi)設(shè)置一般排風閥，當所有排風設(shè)備的排氣量最小時，開啟一般排風閥，確保房間的換氣次數(shù)。

4、控制系統(tǒng)組成

（1）通風柜VAV控制系統(tǒng)組成調(diào)節(jié)窗位移傳感器、通風柜面風速監(jiān)視器、變風量排風閥。調(diào)節(jié)窗位移傳感器:檢測通風柜調(diào)節(jié)窗開度，并將信號發(fā)送給面風速監(jiān)控器。
面風速監(jiān)控器:根據(jù)調(diào)節(jié)窗開度，計算所需要的排風量，并將控制命令發(fā)送給通風柜排風閥，變風量文丘里排風閥:接收面風速控制器指令,將閥門開關(guān)至相應(yīng)的風量位置。
（2）余風量控制設(shè)備
房間新風補風變風量閥、通風柜排風變風量閥、萬向罩定風量閥門、試劑柜定風量閥、房間一般排風變風量閥。
5、送、排風機控制說明
（1）送風溫濕度控制
送風管上設(shè)置溫度傳感器，根據(jù)送風溫度與設(shè)定值的差值，調(diào)節(jié)冷熱水閥，控制送風溫度在允許的范圍內(nèi)。
（2）送風機頻率控制
送風管上設(shè)置送風靜壓傳感器，根據(jù)送風靜壓與設(shè)定值的差值，調(diào)節(jié)變頻器頻率，控制送風靜壓恒定。
（3）排風機頻率控制
在各排風機排風管上設(shè)置送風靜壓傳感器，根據(jù)送風靜壓與設(shè)定值的差值，調(diào)節(jié)變頻器頻率，控制排風靜壓恒定。