近年來，我國新建化學實驗室的環(huán)境問題越來越受到重視。對應實驗室的要求一般都是參照國外的標準，理化實驗室全新風換氣次數為8—12次/小時，儀器室為4—8次/小時，溫度為18—26 C，濕度為儀器室40%—65%之間，實驗室內部由于化學實驗室中實驗過程中會排出的有毒有害的氣體，導致室內的空氣不能在室內循環(huán)使用，壓差為負壓。為了能同時滿足上述4個參數，實驗室需要采用通風系統(tǒng)。全新風中央空調系統(tǒng)的運行成本較高，實驗室同時使用系數參差率又比較大。如何在實驗室少量房間工作的情況下，自動控制中央空調機組的運行，減少能耗浪費的現象，節(jié)能減排，是通風控制系統(tǒng)需要解決的主要問題。
一、BA自動化控制系統(tǒng)
樓宇設備自控系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)主要解決的問題:在同一系統(tǒng)內，實驗室不同使用情況下，大風量變化時的風量控制?？刂频膶ο笾饕桥棚L機和全新風空調機組。控制方法主要采取定靜壓變頻控制系統(tǒng)，對排風機和送風空調機組進行變頻控制。采取風壓控制的原因是由風機的特性曲線決定的:風量的變化呈算數變化，風壓的變化呈指數變化。如10000m2風量變到5000m,相應的1000pa風壓變到250 pa。以此類推，5000 m2風量變到2500 m'，風壓只能變到60 pa。而實驗室末端的排風設施，如最后一節(jié)的萬向排風罩需要的風壓就要250pa，再加上前面鎖定其風量的定風量閥的壓頭，最起碼需要350 pa。顯然，采用風量控制變頻的方法不適合實驗室特殊的風量控制要求。風壓控制的原理是，以風管的風壓作為變頻控制的信號源，只要保證最不利點風口正常送排風所需要的壓力不變，就能在風管風量變化的情況下，保證所有的風口都能送進風、排出風。具體方法:在風管末端2/3處安裝壓力傳感器，將風管末端最不利點的風口正常送排風所需要的最小風壓值，設定為基準風壓值。因風管的壓力會因所需風量的變化而變化:所需風量減少，原風量不變，則風壓上升;所需風量增加，原風量不變，風壓下降。用壓力傳感器測出實時變化的靜壓值，與直接數字控制器DDC和可編程邏輯控制器PLC模塊預先設定的滿足最不利點風口送排風所需的基準定風壓值相差的差值，控制變頻器進行變頻運轉。靜定壓變頻控制方法在所需風量最小的時候，也能鎖定最不利點的風壓不變，其變風量范圍可以比較大。為了擴大風量的變風量范圍和變頻電機的變頻范圍，最好選用變頻電機。風口需要采用與壓力無關型的閥。

二、VAV變風量空調系統(tǒng)

1、變風量控制系統(tǒng)
理化實驗室全新風換氣次數理論上要求8—12次/小時，實際上則是由該實驗室通風柜的數量決定的。目前，大多數實驗室的通風柜數量較多，總排風量都大大超過了理論上所需的全新風換氣次數的要求。因此，如何在不影響實驗室理論上的換氣次數和通風柜最重要的技術指標面風速不變的情況下，減少每個通風柜的排風量，是節(jié)能減排的又一個重要措施。
通風柜的實際操作狀況有兩種: 一種是有人站在通風柜面前進行操作;二是無人站在通風柜面前操作，但仍處于化學反應工作過程中。有人站在面前操作時，要求移門的開度為0. 5米;無人站在面前操作時，為了防止通風柜內化學反應發(fā)生爆炸，要求移門關閉，保留0. 1—0.15米的開度。通風柜的排風量P=面風速V*移門開啟高度h*寬度L/秒，面風速V要求常量0.5米/秒。提示通風柜在無人操作時降低移門開度就可以減少通風柜的排風量。由于通風柜面風速為0.5米/秒，要求移門開度在任何位置都不變，移門開度變化時，排風量變化的反應速度要快。而BA控制系統(tǒng)對小風量的變化反應不是很敏感，變頻控制的反應速度滯后，因此，BA控制系統(tǒng)很難對通風柜的排風量進行實時快速控制，只能采取通風柜專用的VAV變風量閥進行控制。VAV變風量閥根據閥體的形狀分為文丘里閥和蝶閥兩種形式。
2、文丘里閥
文丘里閥的原理是閥體呈圓筒形，中間收縮，成文氏管形狀。內部有彈簧構件的錐體作為風量調節(jié)機構，外部匹配執(zhí)行機構、限位器等。定風量文丘里閥錐體根據系統(tǒng)調試要求設定固定位置;變風量文丘里閥錐體依靠電動執(zhí)行機構根據移門開度的位置變化信號調節(jié)位置，控制風量。實現壓力無關型的方法是在錐體上安裝-根特殊的彈簧。通風管道靜壓較小時，施加在錐體的力較小，彈簧受力小，錐體與文氏管間的打開面積較大，此時通過文氏管的風阻小，達到實驗室通風要求。反之，靜壓較大時，施加在錐體的力較大，彈簧受力大，錐體與文氏管間的打開面積較小，文氏管的風阻大。通過錐體的開度微調，維持通風柜風量不變。
文丘里閥的優(yōu)點:氣流比較均勻，耐腐蝕性強，反應速度比較快，風量控制精度比較高。缺點:閥體比較大，形狀單一，規(guī)格比較少，價格比較貴，所需風壓比較大。
3、蝶閥
蝶閥的原理是蝶閥有圓筒形和矩形多種形狀，內部有兩片像蝴蝶狀的葉片組成的V字形，V字形中間有一個氣囊，外部匹配風量調節(jié)機構，風量調節(jié)主要通過V字形葉片的開度來實現，與壓力無關型功能的實現是通過閥體內風壓的大小變化像吹氣泡一樣引起氣囊大小變化，從而引起V字形葉片的開度變化來實現的。蝶閥的優(yōu)點:閥體比較小，形狀和規(guī)格比較多，價格相對便宜，所需風壓比較小。缺點:氣流均勻度、反應速度、風量控制精度、耐腐蝕性等比文丘里閥稍差一點。
文丘里閥與蝶閥的功能定位相同，具體使用時根據企業(yè)的投資金額、通風柜數量、風量大小等因素進行選擇，靈活地進行配置和組合，以達到最簡單、最經濟、最可靠、最合理的性價比。

三、方案比較

1、通風柜數量較少，全部開啟至最大排風量時還小于設定的最小換氣次數的實驗室。
（1）通風柜采用變風量控制，同時增加房間的輔助變風量排風閥，使其與通風柜通風量聯動，通風柜排風量減少，輔助排風口排風量增加，兩者相加始終等于最小換氣次數。房間采用定風量送風，送風量等于排風量。為保持房間的負壓，送風口分兩個，一個在室內，一個在走廊，90%的送風量送至室內，10%送至走廊。
（2）通風柜采用定風量控制，風量設定為最大排風量，風量不隨移門開啟高度的變化而變化，保持0.5米/秒面風速，通過通風柜本身設計的旁通口與移門開啟高度聯鎖互動，保持排風口的截面積不變來實現。當通風柜的最大排風量不足以達到最小換氣次數的時候，通過增加房間的定風量排風閥來實現。送風量的設置與上面相同。
2、通風柜數量較少，但在全部開啟至最大排風量時大于最大換氣次數;全部關閉至最小排風量時，小于換氣次數的實驗室。
（1）通風柜采用變風量控制，同時增加房間的輔助變風量排風閥，使其與通風柜通風量聯動。當通風柜全部關閉至最小排風量，房間總排風量小于最小換氣次數時，開啟房間輔助排風口，使之不低于最小換氣次數。送風采取定風量控制。
（2）通風柜采用變風量控制，為了防止通風柜全部關閉至最小排風量時，房間的總排風量小于最小換氣次數，采取提高通風柜移門關閉的下限高度，從而增加每個通風柜在全部關閉至最小排風量時的風量，來維持其最小換氣次數不變。送風采用定風量控制。
3、通風柜數量較多， 在全部開啟至最大排風量時，大大超過最大換氣次數，在全部關閉至最小排風量時，也大于最小換氣次數的實驗室。
（1）通風柜排風采用變風量控制，房間送風亦采用變風量控制，房間送風的變風量控制信號，受房間所有通風柜的變風量風量信號控制。送風方式采用余風量控制，送風量始終小于排風量的一個差值，以保持房間的負壓。
（2）通風柜排風采用變風量控制， 房間送風采用定風量控制，送風量等于最大排風量和最小排風量的中間值，房間按其最小換氣風量送風，其余風量送至走廊，送至走廊的余風量會隨室內排風量的大小變化，引起的室內外壓差，通過門縫百葉等自然的、機械式的被動變風量方式補風。
上述兩套控制系統(tǒng)既相互獨立又有聯系，構成了完整的節(jié)能控制系統(tǒng)。為了方便實驗人員操作和物業(yè)管理人員的系統(tǒng)維護，只要一個房間開啟，相應的送排風系統(tǒng)就開啟;所有房間關閉，相應的送排風系統(tǒng)就關閉。在所有實驗室使用的工況下，送排風機在滿負荷運行時，都能滿足所有實驗室的環(huán)境參數要求;在少量房間使用時，在保證不影響使用工況的條件下，整個系統(tǒng)節(jié)能運行。