某實驗室通風系統改造與優化

豆鵬亮符聰

1南寧市勘察測繪地理信息院

2華藍設計（集團）有限公司

0 引言

實驗室是用于完成各種實驗工作的特殊場所，其通風系統設計的好壞，直接關系到實驗人員的身體健康，實驗數據的準確性，實驗室的初投資及運行費用。已建成的某中醫藥大學實驗室通風系統，其實驗室多為化學實驗室。在實驗操作過程中會產生大量有毒有害氣體，為確保實驗人員安全，能產生有毒有害氣體的實驗要盡量在排風柜或生物安全柜內進行，產生的有毒有害氣體要通過排風柜、萬向排氣罩等局部排風設施迅速的排至室外。

本項目由于在設計過程中和實驗室通風設備提供商溝通不暢，施工過程中又經過多次修改，最終導致完工后系統運行存在種種問題，難以滿足實驗室的使用要求。

本文通過對所研究項目通風系統運行中存在的問題進行分析，提出了相應的解決方案，并對實驗室通風設計中的不足之處進行了總結。

1 某中醫藥大學實驗室通風系統概述和存在問題

為排除實驗過程中產生的大量有毒有害氣體，實驗室中設置了通風柜（圖1）、萬向排氣罩（圖2）、原子罩等局部排風設備對這些有毒有害氣體進行控制，通過設置在屋面的有毒有害氣體處理設備處理后由排風機將其排至室外大氣。

圖1 實驗室通風柜現場圖

圖2 實驗室萬向罩現場圖

通風系統采用定風量，系統所帶排風設備較多，有的系統所帶實驗室甚至多達五六個、跨三四個樓層，風機開啟時排風設備全部開啟運行，對共用系統的實驗室同時進行排風。

后期驗收中發現的問題主要有：

1）部分實驗室排風柜，萬向罩無風或風量極小，致使實驗無法進行。

2）部分頂層的實驗室排風罩風量過大，風管振動嚴重，有較大的噪音。

3）一個實驗室做實驗多個實驗室同時排風，風機運行能耗高。

4）施工質量差。屋面排風機出口處的做法未按圖施工，由風帽改為了風口。風機與風管的連接處漏風嚴重。

5）部分實驗室通風柜不能有效控制有害氣體，難以滿足實驗要求。

2 中醫藥大學實驗室通風系統問題的原因分析

通過查看設計圖紙和在現場對系統開啟時各個排風設備的通風效果、風管風速、風機風量等參數進行測試，分析導致上述問題的主要原因如下：

1）接實驗室設備的分支管上未合理設置調節閥，阻力不平衡，導致近排風機的設備排風量過大，末端的風量過小。

2）設計過程中與實驗室設備提供商溝通不暢，設備布置調整后未能及時提供給設計院，導致部分系統排風機選型風量偏小，難以滿足所帶排風設備的風量要求，其結果就是部分排風設備風量很小甚至無風。

3）施工質量較差，采用的無機玻璃鋼風管現場制作，制作工藝落后，風管阻力大，漏風嚴重。

4）系統劃分不合理，一個系統所帶通風設備過多，一個實驗室做實驗需要幾個實驗室的通風設備同時開啟，風機運行能耗高，造成很大的浪費。

5）部分通風系統風管設置不合理，有的風管風速過高，導致風管的噪音過大。

6）實驗通風柜的設計本身存在著缺陷，從而導致不能有效地控制有毒有害氣體。

3 中醫藥大學實驗室通風系統問題的解決方案

經過跟實驗室設備供應商重新核對實驗室設備平面布置，分析測試數據，通過綜合比較，提出兩個整改方案。

方案一：采用定風量。

①根據實際情況重新劃分系統，適當增加風機、增設立管，減少通風系統所帶的實驗室通風設備，解決系統過大而調節不便、部分排風設備風量小、風機能耗高、風管風速過大等問題。

②連接排風設備的支管上增加手動調節閥，進行了風量平衡的調節，解決了近端風量大，遠端風量小的問題。

③對風機出口處的風管進行改造，將原來的百葉風口改為風帽，減少風機出口阻力。

④檢查漏風嚴重的地方，進行整改。

⑤對部分存在設計缺陷，不能滿足實驗要求的排風柜進行更換。

方案二：采用變風量。

①排風機增加變頻器，在排風主風道上設壓力傳感器，將壓力傳感器測得的壓力與設定壓力值比較，由變頻器調節風機轉速，達到調節風量的目的[1]。

②在每個連接通風柜的支管上裝設電動風閥，風閥與通風柜連鎖啟閉。

其余措施同方案一③～⑤。

系統運行時，排風柜根據實際需要開啟，聯動開啟電動風閥（圖3），排風機根據壓差控制變頻運行，風機風量與實驗室實際使用所需風量的相匹配，降低風機能耗，達到節能的目的。

圖3 變風量系統控制原理圖

對方案一和方案二的優缺點和改造投資費用等方面進行綜合對比，甲方最終選用方案一，并據此方案實施了改造，改造之后系統運行穩定，通風效果良好，均能滿足實驗時的通風要求。

表1 方案對比

4 實驗室通風系統設計中需注意的問題

通過對本案例設計中的不足之處進行總結，得出如下一般性的注意事項，在以后的設計中應避免犯類似的錯誤，保證實驗室通風系統合理運行。

1）實驗室通風系統的設計與工藝的要求有密切的關系，設計之初一定要明確工藝的需求，與實驗室通風廠家密切配合，詳細了解工藝要求，確定實驗室通風設備的布置，以此作為通風系統設計的基礎。

2）合理配置通風系統，系統較大時推薦采用變風量系統，風機裝設變頻器，采用壓差控制風機變頻運行，能保證風機運行時的風量與實際需求的風量相匹配，減少風機能耗。

3）系統不宜過大，盡量減少不同實驗室之間的相互影響，小而靈活，使用更為方便。

4）對實驗通風設備要詳細了解其性能，采取措施平衡風量，滿足每個通風設備運行時的需求，從而有效的排除有毒有害氣體。

5）噪音問題要足夠的重視。

對于化學實驗室，一般排風量比較大，限于建筑空間，風管內風速可能會取值較大，一般不應大于8m/s，否則氣流喘流噪聲會較高。

另外，實驗室內一般沒有吊頂，通風管道也沒有保溫，使得噪聲的衰減量較小，而且風速過大，消聲器會失去作用，使實驗室內噪聲超標，不能夠正常使用[1]。

因此，在設計中要合理選擇風管流速，主管流速不應大于8m/s，并且要準確計算風管阻力，否則風機壓頭選擇過大會導致風管內實際流速偏高，產生“呼嘯”噪聲。同時做好屋面風機的減震，防止風機的振動直接傳遞到實驗室內[2]。

5 結論

本文對中醫藥大學實驗室通風系統運行中存在的問題進行了分析，找到了問題存在的原因，并對癥下藥提出了相應解決方案，經過對方案的綜合比較采用了合理的整改方案，改造后的效果也是令人滿意的，為解決類似工程問題提供了解決思路。

通過對本項目通風設計中的不足之處進行總結，得出了設計類似項目時需要注意的一些問題，為以后類似項目的設計積累了寶貴的經驗。

[1] 李伯軍,李蔚,徐國珍.談實驗室通風系統設計[J].公用工程設計,2009,57(4):57-60.

[2] 張偉偉.化學實驗室通風設計相關問題分析[J].建筑熱能通風空調,2010,29(1):97-100.

[3] 彭家型,黃舜金.化學實驗室的通風與噪聲研究[J].深圳教育學院學報,2000,(1):91-93.