隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,各大企業(yè)對產(chǎn)品的研發(fā)和質(zhì)量控制越來越重視,各種類型的實驗室和分析化驗室作為產(chǎn)品保證質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展的重要場所,大量出現(xiàn)在各個領(lǐng)域,分析實驗的操作種類越來越繁雜,建筑規(guī)模越來越大。技術(shù)水平的提升，引起對實驗室的環(huán)境安全的更多關(guān)注,小到單獨的實驗室,大到研發(fā)中心樓,實驗室內(nèi)都設(shè)計了大量的通風(fēng)柜及其它通風(fēng)設(shè)備。一個高標(biāo)準(zhǔn)的實驗室,不僅要求通過通風(fēng)系統(tǒng)來控制在實驗過程中產(chǎn)生的大量有害物質(zhì)如氣體、蒸汽、粉塵和懸浮顆粒等的擴散,還對室內(nèi)的溫度、濕度、壓差、空氣潔凈度、噪音及震動等均有要求。設(shè)計所需的條件如房間狀態(tài)參數(shù)、試驗設(shè)備散熱量、氣流流動、污染物控制、噪音級別及客戶的其它特殊需求，在實際安裝采購的過程中企業(yè)需要跟廠家直接對接細節(jié)，以確保后期的正常使用。而通風(fēng)量作為通風(fēng)系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù),不僅僅是滿足上述要求的基礎(chǔ),還是經(jīng)濟指標(biāo)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。確定合理的通風(fēng)量,是保障生產(chǎn)條件,環(huán)境安全、節(jié)能經(jīng)濟的關(guān)鍵。

一、全面通風(fēng)換氣次數(shù)

國外和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對實驗室均有全面通風(fēng)的換氣次數(shù)要求，并對易產(chǎn)生有毒有害或刺激性氣味的實驗過程要求設(shè)置局部排風(fēng)。當(dāng)實驗人員進行此類實驗操作時,以局部排風(fēng)系統(tǒng)運行為主,將有害氣體控制在一定范圍內(nèi)并迅速排出，包括通風(fēng)柜排風(fēng)和排風(fēng)罩排風(fēng);當(dāng)進行一般工作時,以全面排風(fēng)系統(tǒng)運行為主,排除化學(xué)藥品存放時散發(fā)出的異味。全而通風(fēng)與局部通風(fēng)系統(tǒng)相輔相成,共同保證實驗室的換氣次數(shù)要求,維持房間良好的空氣環(huán)境。
國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對化驗室的換氣次數(shù)規(guī)定比較單一和明確?！痘げ上就L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》HGT20698-2009規(guī)定化驗室應(yīng)保持相對負(fù)壓,房間的最小換氣量一般在6-8次/h;《火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計技術(shù)規(guī)程》DL-T5035-2004規(guī)定產(chǎn)生有毒、有異味等有害氣體的化驗室和試驗室應(yīng)設(shè)置通風(fēng)柜及機械排風(fēng)裝置。換氣次數(shù)不宜少于每小時6次;《石油化工中心化驗室設(shè)計規(guī)范》SH/T3103-2009規(guī)定產(chǎn)生有毒有害氣體的分析房間換氣次數(shù)不應(yīng)小于7次/小時。《化工工藝設(shè)計手冊》中對物理實驗室和一般化學(xué)實驗室的換氣次數(shù)分別作了規(guī)定。結(jié)合實際工程案例，設(shè)計中通常實驗室的換氣次數(shù)要求大于6次。
國外對于實驗室的換氣次數(shù),不同因家和地區(qū)，甚至于同一個國家和地區(qū)但不是一個體系的規(guī)定也各不相同。美國的標(biāo)準(zhǔn)中,按照物理實驗室和化學(xué)實驗室、操作狀態(tài)和值班狀態(tài)、有人狀態(tài)和無人狀態(tài)等分類,進行了相應(yīng)的規(guī)定。比如NFPA45中，規(guī)定實驗室的最小換氣次數(shù)無人操作時應(yīng)不小于4次,有人操作時應(yīng)不小于6次;2013版的Ashrae62.1將污染物濃度控制決定新風(fēng)風(fēng)量的觀點引入到規(guī)定巾,不再硬性規(guī)定風(fēng)量和換氣系數(shù)等要求。Ashrae62.1中這個觀點必將逐步應(yīng)用到實驗室的通風(fēng)設(shè)計中。綜合上述的各種規(guī)定,實驗室的作狀態(tài)和污染物的濃度控制決定通風(fēng)櫥,也同樣決定節(jié)能運行的優(yōu)劣。
分析國內(nèi)外的相關(guān)規(guī)定.使我們對實驗室的換氣次數(shù)有了多方位的考慮。在確保污染物濃度控制在許可范圍內(nèi)的情況下，結(jié)合生產(chǎn)操作等因素盡可能降低實驗室的通風(fēng)量,取得個合理的平衡點,無論在項目初投資還是運行成本上都可以人量節(jié)省。
二、局部通風(fēng)量
通風(fēng)柜和排氣罩是實驗室的主要局部排風(fēng)設(shè)備。通風(fēng)柜排風(fēng)罩主要適用于有氣味和有害氣體散發(fā)的化學(xué)實驗，在工作口上造成一定的吸入風(fēng)速,以便有組織地將有害氣體排至室外。恒定的吸入速度可使通風(fēng)柜內(nèi)包容空間的有害物質(zhì)的逃逸減小到最低程度,從而使通風(fēng)柜前的實驗人員的安仝健康得到最大的保證。各國對通風(fēng)柜的吸入風(fēng)速規(guī)定也不相同，英國標(biāo)準(zhǔn)( BS7258 )通風(fēng)柜設(shè)計和規(guī)定推薦使用表的吸人風(fēng)速。而Ashrae規(guī)定指出實驗室通風(fēng)柜吸人風(fēng)速應(yīng)根據(jù)通風(fēng)柜內(nèi)進行試驗的藥品或試劑的毒性以及潛在危險來確定，采用的最為廣泛
的通風(fēng)柜吸人風(fēng)速為0.5m/s,允許波動范圍為0.1m/s:
目前有資料分析,對于一款適用于大多數(shù)化學(xué)實驗室的通風(fēng)柜，其吸入風(fēng)速在0.4-0.5m/s時,多數(shù)操作可以有效且低風(fēng)險地運作;將吸入風(fēng)速提高至0.5-0.6m/s時，污染物外溢的控制效果變化不大,但是運行成本卻顯著提高,此風(fēng)速范圍可以適用于一些特殊實驗操作以稍微改善對污染物的控制效果。當(dāng)風(fēng)速提高到0.6-0.75m/s時,對污染物的控制效果有所提高但是沒有本質(zhì)的改善,能耗卻會因此而大大提高所以,一般不推薦使用。當(dāng)吸入風(fēng)速提高到>0.75m/s時，可能會在通風(fēng)柜內(nèi)引起紊流從而導(dǎo)致柜內(nèi)毒害氣體溢出。所以,通風(fēng)柜選取的吸入風(fēng)速不是越大越好,而是應(yīng)該選擇合適的數(shù)值。當(dāng)我們需要通過高吸人風(fēng)速控制污染物外溢時,也需要同樣選擇與吸入風(fēng)速相匹配的通風(fēng)柜，方能達到預(yù)期的控制效果:對于某些較大實驗設(shè)備或無法在通風(fēng)柜中進行的實驗操作，可在其上部或側(cè)面采用結(jié)構(gòu)簡單、制作方便的排風(fēng)罩。罩口截面和形狀可靈活的與有害物的擴敞形狀相匹配,并且在不影響工藝操作的情況下，盡量靠近有害物散發(fā)點。通常情況下,操作人員在不進行實驗時都會習(xí)慣性的將排風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，使得房間內(nèi)其它空間區(qū)域內(nèi)的污染物逐漸擴散，或通風(fēng)柜關(guān)閉不嚴(yán)造成通風(fēng)柜內(nèi)殘余的有害物外泄,進而污染房間空氣,這些均要求房間額外設(shè)計全面排風(fēng)系統(tǒng)與局部排風(fēng)系統(tǒng)配合使用。

三、送風(fēng)量與排風(fēng)量

在實驗室的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計中,送風(fēng)量的確定很大程度上不是由室內(nèi)負(fù)荷決定的,而是由排風(fēng)量決定的。確保實驗室內(nèi)部的風(fēng)量平衡及與走廊之間一定的壓差是現(xiàn)代實驗室的基本要求，這就需要與排風(fēng)系統(tǒng)相匹配的送風(fēng)系統(tǒng)。送風(fēng)量應(yīng)滿足實驗室全部局部排風(fēng)量、全面排風(fēng)量和維持房間壓力的需求。實驗人員的實驗操作并不是時時刻刻都在進行的,使得局部排風(fēng)系統(tǒng)間斷運行,如何能夠在盡量節(jié)能且操作安全的前捉下使送風(fēng)量與排風(fēng)量平衡成為問題的焦點。
系統(tǒng)排風(fēng)量的確定,不能簡單的將全面通風(fēng)量和所有局部排風(fēng)里疊加。需要局部排風(fēng)的實驗設(shè)備的同時使用系統(tǒng)對風(fēng)量的大小很關(guān)鍵。同時,房間的換氣次數(shù)局部排風(fēng)和整體排風(fēng)共同保證的,綜合這兩方面就可以計算出合理的風(fēng)量范圍，系統(tǒng)最終的風(fēng)量范圍應(yīng)綜合考慮了同時使用系數(shù)和換氣次數(shù)確定的。如果風(fēng)量范圍幅度較大，則應(yīng)采用變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)。如果幅度不大，則采用定風(fēng)量系統(tǒng)也能達到同樣的效果。所以通風(fēng)柜是否為變風(fēng)量型同系統(tǒng)風(fēng)量是有關(guān)系的。
系統(tǒng)的送風(fēng)量,應(yīng)能滿足各種實檢設(shè)各使用工況引起的風(fēng)量變化。送風(fēng)世范圍:考慮所有局部排風(fēng)設(shè)備均處于無人操怍狀態(tài)時所需的最小風(fēng)量和換氣次數(shù)、房間負(fù)壓等要求，確定的最小送風(fēng)量;考慮同時使用系數(shù)后的局部排風(fēng)最和換氣次數(shù)、房間負(fù)壓等，確定的最大送風(fēng)量。定風(fēng)量送風(fēng)與變風(fēng)量送風(fēng)系統(tǒng)的確定,取決于風(fēng)最的范圍。
實驗室的設(shè)計應(yīng)該與建筑設(shè)計系統(tǒng)的功能一致協(xié)調(diào),但由于室內(nèi)污染物需要通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)整體為實驗者提供一個安全舒適的工作環(huán)境,選取合理的系統(tǒng)風(fēng)量和定風(fēng)量與變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)形式的選擇形式，并配合現(xiàn)代的控制技術(shù),才能滿足實驗室功能與系統(tǒng)節(jié)能要求。