工程概況
上海檢測中心位于上海市浦東新區(qū)張江高科技園內，建筑總面積67190m2。其中工業(yè)品與原材料檢測技術中心（以下簡稱：本中心）建筑面積14895m2，地上10層，地下1層。大樓主要由實驗室、辦公室組成，其中實驗室主要分為通用實驗室、預處理實驗室、燃燒實驗室、成分化學處理實驗室、小型儀器間等。實驗室設有實驗臺、通風柜、萬向罩等實驗設備，其對通風系統設計要求與舒適性空調通風系統設計要求不同，實驗室通風設計主要目的：提供安全的工作環(huán)境，減少室內空氣的污染。
2、實驗室通風系統設計要求
2.1控制實驗室內壓力
實驗室通風系統基本原則：使實驗室相對辦公室、走道等相對清潔區(qū)域保持負壓，即實驗室排風量大于送風量，使走道、辦公室與實驗室形成合理的壓力梯度，確保實驗過程中氣流由清潔區(qū)流向污染區(qū)。
2.2確定合理的實驗室換氣次數
除通過局部通風系統（如通風柜、萬向罩等）排除有害有毒物質外，還需為實驗室提供足夠的新鮮空氣，以避免實驗人員在危險空氣中工作。因此須保證實驗室合理的換氣次數。
2.3實驗室排出的廢氣需進行處理后，再高空排放。
3、實驗室通風系統設計
3.1局部排風
指在有害物產生后立即就近排出，這種方式能以較少的風量排走大量有害物，能耗低、效果好。本中心根據實驗操作的工藝要求設置通風柜、萬向罩等局部排風設備。
3.1.1通風柜排風量可按公式(1) 計算:
L=L1+F×v×β(1)
式中:
L——通風柜局部排風量，m3/h；
L1——柜內污染氣體發(fā)生量，m3/h；
F——操作口實際的開啟面積，m2；
v——操作口控制風速，m/s，根據本中心污染物性質（有害污染物），控制風速通常按0.4～0.5m/s 選取；
β——安全系數，一般取1.1～1.2。
通常柜內污染氣體發(fā)生量較小，相比通過通風柜工作面的通風量可以忽略不計。因此，公式（1）可簡化為L= F×v×β(2)
3.1.2萬向罩排風量可按公式(2) 計算:
L=K×P×H×vx (3)
式中:
L——排風罩局部排風量， m3/h；
P——排風罩敞開面的周長， m；
H——罩口至污染源的距離， m；
vx——邊緣控制點的控制風速，m/s ，通常按0.25～0.35m/s 選取；
K——安全系數，一般取1.4。
本中心通風柜、萬向罩排風量根據業(yè)主提供設備參數，并按上述2個公式進行校核，通風柜排風量按1350 m3/h計算，萬向罩排風量按200 m3/h計算。
3.2全面排風
實驗室及其輔助房間由于經常散發(fā)有害物，需進行全面通風及時排除有害廢氣。
全面通風風量可根據消除室內有害物所需的換氣量來確定：
L=ρM/(cy-cj)(4)
式中:
ρ——空氣密度， kg/m3；
M——室內有害物的散發(fā)量， mg/h；
cy——室內空氣中有害物的允許濃度， mg /m3；
cj——進入空氣中有害物的濃度， mg /m3；
實際工程中，室內有害物的散發(fā)量通常難以獲得。因此，全面通風可按換氣次數進行計算。目前國內實驗室還沒有一個統一的換氣次數標準，根據以往其他的工程經驗，本中心無實驗通風設備的實驗室換氣次數按6h-1計算，含實驗通風設備的實驗室如成分化學處理實驗室、燃燒實驗室換氣次數按12h-1計算，預處理實驗室、小型儀器間等實驗室換氣次數按8h-1計算。
3.3實驗室通風系統排風量計算
實驗室通風系統排風量可按以下2種情況分別計算。
3.3.1無實驗通風設備的實驗室
此類實驗室的送、排風風管上均設定風量閥，實驗室通風量達到其房間換氣次數即可，詳見附圖1。
3.3.2含實驗通風設備的實驗室
若此類實驗室全面換氣風量大于實驗設備排風量總和，或此類實驗室全面換氣風量介于實驗通風設備最小排風量總和實驗通風設備排風量總和之間，則實驗室總通風量按全面換氣風量計算。實驗室的排風風管上設可動態(tài)調節(jié)的輔助全面排風和實驗設備排風2個排風支路，支路上分別設變風量閥，送風管上設變風量閥，詳見附圖2。
若此類實驗室全面換氣風量小于實驗通風設備最小排風量總和，則實驗室總通風量按實驗通風設備排風量總和計算。實驗室的送、排風風管上均設變風量閥，詳見附圖3。
附圖3
3.4實驗室壓差的控制以及實驗室送風量確定
實驗室壓差的控制主要有2種方式：
3.4.1余風量法
采用房間總排風量、總送風量恒定風量差的方法來保證實驗室的壓力梯度。該方式控制精度比較地低，但系統比較簡單。
3.4.2壓力控制法
采用房間壓力傳感器來測定實驗室室內、外的壓力，通過比較實驗室室內外實時壓力差與設定壓力差、并根據實驗室實時的總排風量，來精確控制總送風量。該方式控制比較精確，但控制系統復雜，對房間維護結構的氣密性要求高。
根據業(yè)主提供的實驗室工藝資料以及工程造價因素，本中心采用第二種方式來控制實驗室壓力梯度，可按公式(5)來確定實驗室總排風量與總送風量的理論差值。:
Q=μf(2×?p)0.5 /ρ0.5(5)
式中:
ρ——空氣密度， kg/m3；
?p——門、窗縫隙兩邊的壓力差， Pa，通常按5～10 Pa選取；
f——門、窗縫隙面積， m2；
μ——流量系數，通常按0.3～0.5選取；
Q——維持某壓力差下通過門、窗縫的流量， m3/h；即為實驗室總排風量與總送風量的理論差值。
3.5實驗室通風系統劃分與布置
本中心實驗室通風系統劃分原則：將同類實驗性質的實驗室排風系統集中設置，即有機實驗室、無機實驗室、化學實驗室、普通實驗室分別設置排風系統。本工程供分12個排風系統，排風機設置于大樓屋頂。
室外新風經空調處理機組過濾、降溫、除濕等處理后送至各層實驗室及走道。新風空調機組設置于大樓屋頂。
由于實驗室層高只有4.2米，為凈量減少實驗室空中的管線對室內凈高的影響，設計時，風機盤管沿實驗室中心線布置，排風系統主干管沿實驗室中心線2側布置，局部排風設備如通風柜、萬向罩排風支管則從排風主干管頂上接出，排風支管呈“拱形”，以便局部排風設備上空有足夠空間安裝變風量閥。試驗設備的上下水管、各種氣體管道、電氣橋架均可在拱形排風支管“橋洞”內。同時，新風補風口宜靠門邊設置，盡量遠離局部排風設備，以免造成送風氣流將通風柜內氣體帶入室內的危險，并保證室內新風氣流由清潔區(qū)流向污染區(qū)。詳見附圖4。
附圖4
3.6實驗室通風系統控制
要實現實驗室理想的氣流組織，通風系統的控制是關鍵。本中心實驗室排風系統采用“變風量通風柜+變風量閥+萬向罩+定風量閥+風道靜壓傳感器+變頻風機”的控制模式。
實驗室內4~6臺萬向罩排風匯總風管上安裝1臺定風量閥，以保證實驗室萬向罩的恒定排風量。通風柜上設置面風速傳感器，其排風支管上設置變風量閥，排風風機入口總管上設置風道靜壓傳感器，風機配置變頻控制器。面風速傳感器實時監(jiān)測通風柜面風速，并將風速值信號傳遞給監(jiān)控器；監(jiān)控器接受到信號后，與設定值比對，當面風速不在設定范圍內時，監(jiān)控器發(fā)出聲光警報，同時調節(jié)變風量閥上的執(zhí)行機構以調節(jié)排風量，使面風速快速回歸安全值。通風柜排風量變化會改變總管的排風量以及管內靜壓，總排風管上的風道靜壓傳感器根據感應結果與設定值比較，將結果傳遞給風機變頻控制器，風機變頻控制器調節(jié)風機轉速，使風管內靜壓傳感器的實時監(jiān)測值回歸設定值，從而使排風系統穩(wěn)定運行。
實驗室送風管上設變風量閥，根據實驗室各排風風閥風量，控制實驗室送風量，以保證
實驗室壓差恒定。
3.7實驗室排風處理
根據項目環(huán)評報告提供的檢測數據，本中心實驗室廢氣污染物主要包含：揮發(fā)性有機物、含一定量濃度的酸性氣體。有機廢氣經活性炭吸附處理后排放（吸附效率可高于85%），酸性廢氣經過干法脫酸處理后排放（處理效率為70%）。排放口高出屋頂女兒墻1米，且不朝向室外空氣動力陰影區(qū)和正壓區(qū)。
3.8其他注意事項
3.8.1排風風機選用耐腐蝕的玻璃鋼風機，通風系統各部件材料應具有防腐性，或進行防腐蝕處理，如風管選用無機玻璃鋼風管、風閥噴涂環(huán)氧樹脂。
3.8.2當實驗過程中產生的氣體密度大于空氣密度，實驗室應設置下排風口。
3.8.3設計時注意變風量閥閥前的直管段要求。
3.8.4實驗室排風量一般較大，限于建筑層高，風管內流速會較大，但一般不超過8m/s，以免氣流喘流產生較大噪聲。
4、結論
實驗室通風系統是整個實驗室建設成敗的關鍵，設計過程中應正確劃分通風系統，精確計算系統通風量，合理分布氣流組織，選擇合適廢氣處理措施，這樣才能為實驗人員提供一個安全、可靠地工作環(huán)境。
