疾病预防控制中心系统设计：分散式变风量补风系统控制原理优点

此类实验室的设计首先应根据实验室平面梳理各局部排风设备的排风量要求，接着进行实验室的风量平衡计算。

1.排风量要求

(1)常见标准尺寸的通风柜的排风量如下:

1.2m型台式通风柜:240~1200m3/h;

1.5m型台式通风柜:300~1500m3/h;

1.8m型台式通风柜:360~1800m3/h。

通风柜的压损一般为≤75Pa。

(2)万向罩排风量按150~200m3/h计算，风阻为300~400Pa。

(3)排风试剂柜排风量按100~150m3/h计算，风阻为30~50Pa。

(4)不锈钢排风罩或原子吸收罩，罩口面风速一般不小于0.5m/s，依据下式进行计算，风阻约为30Pa:

Q=M×v×3600

式中:Q为风量(m3/h);M为罩子开口面积(m2);v为罩口面风速(m/s)。

2.风量平衡计算

实验室风量平衡计算需要依次计算实验室最小新风量、设备排风量、实验室排风量、实验室新风量，具体方法如下:

(1)计算实验室最小新风量:房间面积×吊顶高度×换气次数

(2)计算设备排风量、补偿风量。补偿风量主要用于维持实验室微负压，按设备排风量的10%计算。

(3)计算实验室实际排风量、实际新风量:

当设备排风量<最小新风量时

实际新风量=最小新风量，实验室排风量=最小新风量+补偿风量

当设备排风量>最小新风量+补偿风量时

实验室排风量=设备排风量

实验室新风量=实验室排风量-补偿风量

当最小新风量<设备排风量<最小新风量+补偿风量时

实验室排风量=最小新风量+补偿风量，实验室新风量=最小新风量

实验室补风系统的设计应同时满足实验工艺要求(即满足上述风量平衡条件的实际新风量)及科研人员的舒适性要求。常见的补风系统形式主要有集中式变风量补风系统和分散式变风量补风系统。

3.集中式变风量补风系统(www.xing528.com)

集中式变风量补风系统由新风机组集中处理新风后送入各实验室内，各实验室送风支管上设置变风量调节阀，根据排风量或室内外压差值调节送风量，空调新风承担室内的热湿负荷。夏季为防止送风量较大时室内温度过低，需要设置末端再热系统，其控制原理见图4-11。

图4-11　集中式变风量补风系统控制原理

优点:新(补)风变风量调节阀控制精度高，响应时间快，实验室内压力控制稳定，可实现相对精确的温湿度控制，室内舒适性较高。

缺点:系统末端控制阀较多，日常维护量大，初期投资高。

为了改善集中式变风量补风系统的应用，也有做法是将实验室的补风集中热湿处理后送入走廊，使走廊维持一定的正压。当实验室内的排风设施工作时，走廊内的新风经实验室的百叶门补送至房间内，维持风量平衡。补风系统的控制通过采集并累加各房间的排风量来设置新风机组的运行频率，同时房间压差传感器直接测量实验室房间与走廊的压差，当压差过大或过小时，进一步微调新风机组的频率。此种补风方式无须设置过多的控制阀门，初期投资较低。需要注意的是，实验室与走廊之间的门需开设足够大的百叶，以避免出现啸叫的现象。此外，由于直接引入走廊新风，此种补风系统并不适用于室内有洁净度要求的实验室。

4.分散式变风量补风系统

分散式变风量补风系统将集中新风机组拆分至各实验室内，各实验室采用独立的新风机组，无须再采用变风量调节阀，可通过实验室内的总排风量来设置新风机组风机的运行频率以维持实验室内的风量平衡。其控制原理见图4-12。

图4-12　分散式变风量补风系统控制原理

优点:控制系统相对简单，便于增设、改造实验室。虽然增加了补风量控制，但由于无须变风量调节阀门，补风控制系统初期投资较低。

缺点:补风通过风机变频控制，控制精度及响应时间不能与通风柜风量调节阀匹配，短时间内可能出现实验室内负压过大或出现正压的状况。分散式变风量系统直接吊装于实验室吊顶内，新风机组的噪声及振动影响较大，末端机组较多，日常维护量较大。

5.无动力补风系统

无动力补风机组可以理解成不设置风机动力的新风机组。其采用高效低密度翅片，肋管采用大间距，低风速设计，机组总阻力宜控制在25Pa以内。当室内排风设施(通风柜、万向罩、试剂柜、原子吸收罩等)工作时，室内外形成的压差促使室外新风负压吸至室内，并通过低阻力盘管进行一定程度的热湿处理后送入实验室内。其控制原理见图4-13。

图4-13　无动力补风系统控制原理

无动力补风系统本质上也是一种分散式变风量补风系统，由于其更加简单的构造，而且无需控制，因而其初投资更低。与集中式补风系统相比，其系统管道占用空间少，可降低建筑层高的要求。

然而，无动力新风系统在使用上限制较多，在使用时应引起特别注意。

(1)无动力新风系统适用于室内温湿度，尤其室内湿度控制要求较低的实验室;

(2)由于新风要自然吸入，补风系统阻力需要严格控制，只能采用“初效+表冷器两/三排管”的构造形式，补风品质差，同时表冷器处理能力受限，新风机器露点温度较高，在有些时候实验室内有发生结露的可能;

(3)为防止实验室负压过大，实验室内宜设置压力传感器，室内外压差超过限定值时发出警报，以便维保人员及时进行滤网清洁等工作;

(4)由于末端设备较多，后期的清洗维护工作量比较大，设计时应结合土建专业充分考虑新风设备的检修维护问题;

(5)为保证在无动力补风系统关闭时(如冬季为防止盘管冻裂而关闭补风机组进风电动阀)实验室通风系统仍能正常工作，设计时实验室按照最小排风量设置定风量补风，由集中新风系统承担;

(6)由于无动力补风设备的体积普遍偏大，在使用单位确认后，建议适当降低室内同时使用系数，同时结构设计宜采用单向板的形式，以便于设备的安装维护。