理化实验室设计实例：疾病预防控制中心的暖通空调

化学类实验室在疾控中心建筑中比较常见，其空调系统形式主要以“新风+风机盘管”以及“全空气系统”为主，化学类实验室暖通空调系统设计的重点在于实验室内的风量平衡计算及自动控制，本节以典型的化学分析实验室为例对化学类实验室的暖通空调系统设计进行详细介绍。

如图9-17所示，化学分析实验室总面积约75m2，室内吊顶按净高2.8m计算，房间内东侧有3个1.5m型台式通风柜(变风量通风柜)，中央实验台上方设置有8个万向罩。该实验室经使用方确认通风柜和万向罩可合并排风系统，采用全新风直流空调系统。

图9-17　分析实验室平面

1.风量平衡计算

首先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。

计算实验室实际排风量、实际新风量按如下原则:

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+补偿量，实验室新风量=最小新风量。

本例中，按8次/h换气次数计算最小新风量，最小新风量为75×2.8×8=1680(m3/h)。

单个万向罩排风量按200m3/h计算，单台通风柜最大排风量按1500m3/h计算，设备总排风量为200×8+1500×3=6100(m3/h)。

补偿风量按设备排风量的10%计算:6100×10%=610(m3/h)。

由于6100>1680+610=2290(m3/h)，即设备排风量>最小新风量+补偿风量，因此实际排风量=6100m3/h，实际新风量=6100-610=5490(m3/h)。

2.送、排风平面布置(www.xing528.com)

排风系统平面布置如图9-18所示。

图9-18　排风系统平面

为了优先保证通风柜的面风速稳定以及实验室内气流组织的合理性，送风系统布置时应注意通风柜附近不要布置散流器，如图9-19所示。本例中送风口布置在中央实验台顶部，风口风速不宜过高，一般控制在2~3m/s。

图9-19　送风系统平面

3.系统控制原理

通风柜采用位移传感器加流量反馈型变风量蝶阀。当通风柜移门变化时，控制面板根据预设好的值调节变风量蝶阀到预定风量，从而调节通风柜的面风速。万向罩采用定风量蝶阀控制。

送、排风系统通过综合实验室内的排风阀门、送风阀门来保持设定的补偿风量值，维持实验室内的风量平衡。房间还可设置压差传感器，直接测量实验室房间与走廊间的压差，当压差过大或过小时，控制器通过重置补偿风量来实现房间压力的微调。控制原理见图9-20。

图9-20　分析实验室控制原理

4.其他注意事项

实验室空调通风系统，尤其是排风系统的排风机选型时应按照最大排风量及最大压头进行。排风系统不仅需考虑风管本身的沿程阻力及局部阻力，同时需考虑末端局部排风设备的阻力以及废气处理设备的阻力。本例中，考虑末端万向罩阻力为400Pa，废气处理设备阻力为800Pa，风管系统阻力为400Pa，排风机全压最终为1600Pa。

设计阶段需要同步完善定风量阀与变风量阀的选用设计，明确阀门的类型(文丘里阀门或电动蝶阀)、阀门的风量范围及尺寸、阀门的安装位置等。如本例中，通风柜选用流量反馈型变风量蝶阀，风量范围为300~1500m3/h，万向通风罩采用定风量蝶阀，风量为1600m3/h，新风系统采用变风量蝶阀，风量范围为945~2745m3/h。