设置空调的综合实验室系统设计探讨

缪海

阐述了综合实验室空调、通风系统构成，简单介绍了常见的几种通风设备，着重分析了空调、通风系统设计中需要注意的一些问题。

引言

随着国民经济的蓬勃发展，各种类型的科研、实验场所的需求也愈来愈多。各高等院校、工业企业、医药化工、研究机构纷纷兴建高等级的实验室以满足科研、生产的需要。而在这类实验室的设计中，不但对实验工艺的要求比较高，同时还要满足平时使用的室内环境的舒适性要求。本文是在经过一些实践后，对实验室空调通风系统设计中的一些问题谈一些体会。

实验室空调系统的特点

1.实验室的分类

根据实验室的用途可以分为物理实验室、化学实验室等；其中，物理实验室相对要求比较简单，无有害气体或腐蚀性气体。而化学实验室、生物实验室往往会产生各种有害气体或腐蚀性气体，需要设置不同类型的排风系统，从而避免对实验室内的人员造成危害。而一些特殊的实验室从实验工艺的要求出发，对送风、排风更有其特别的要求。

而根据实验室洁净等级的不同，又可以分为洁净实验室和非洁净实验室，当然，洁净实验室如果细分，可以有不同的洁净等级，这里就不再一一赘述了。

2.实验室空调通风系统的特点

一般实验室最主要的要求是要做好通风系统，通过全面通风和局部排风相结合，达到正常使用的目的。这就要求在进行空调系统设计时，充分考虑实验室排风的要求，在合适的区域设置送风口和排风口，控制好实验室内的气流方向，做好压力控制。实现实验室主要人员活动区无异味，而实验产生的有害物质直接排放到室外。而通风系统的设置则应在满足通风换气的使用要求的基础上，尽可能减少通、排风量，设置必要的控制系统，满足实验各状态的排风要求，同时保证室内的空调效果，达到节能的目的。

综合实验室的系统设计

高标准的综合实验室从围护结构、系统构成都于普通的传统实验室有很大的区别，需要设计者注意。

1.实验室空调系统的设计

实验室空调系统的设计中，对有洁净要求的实验室这里不再多做讨论，那应按洁净室的要求去做。所有普通实验室空调系统的设置与常规舒适性空调的差别并不大，各实验用房分别安装风机盘管机组，而新风管均直接送到各实验室。需要注意的是：由于每层的各实验室吊顶之间往往是连通的，因此所有的风机盘管必须配置回风箱和回风管道，不能从吊顶内回风。还有一点需要注意的就是新风口的设置位置，应考虑到室内压力控制的方向，尽量将新风口设置在正压或常压处，而避免设置在负压处，对于某些通风柜、药品柜集中放置的场所，减少或干脆不设置新风口，而将新风口设置在相临房间或走道，从而保证室内安全、无异昧。

2.实验室排风系统的设计

普通实验室的排风系统设计，主要包括全面通风和局部排风，由于所有场所均为空调房间，所以全面通风已不适于大量采用，所以在这种情况下，主要采用的应是局部排风的方式。

（1）排风设备

根据实验工艺的要求，主要采用的排风设备包括：通风柜、药品柜、万向排气罩和综合排风口。

通风柜是最主要的局部排风设备，在很多实验过程中，尤其是化学显现、毒品检验等会在很短时间内产生大量有毒、有害或腐蚀性气体，这些均要求在实验过程中使用通风柜，以便及时排除有害气体。为了防止有害气体的逸出，必须保证通风柜使用时的操作窗断面风速，所以其排风量会根据操作窗的位置而变化，而在操作实验时，其风量往往非常大。但在平时未进行操作实验时，只要保证最小排风量即可。

（2）排风系统的设置

由于实验室各房间平时均没有空调系统，在满足最小通风量的前提下，应尽量减少换气次数，从而减少新风负荷，降低能耗。但在通风柜、万向排气罩等使用时，会在短时间内达到比较大的排风量，这就要求排风系统在设计时采用变风量系统。通过通风柜操作窗的开启位置控制排风管道上的变风量阀的开度，进而通过排风管内压力的变化调节风机的转速，达到变风量的目的。但实验室排风系统就不同了，它的最小排风量与最大排风量之比可能只有10%左右，而这个10%左右的风量是平时运行时间最长的一个状态。这就给风机的选择带来了问题，一般风机变频调速在10%风量的工况已无法正常运行，此时风机全压只有额定工况下的1%。所以这时应按最大排风量的40%～70%来选用风机，而往往系统越大，带的末端设备越多。具体比例应根据业主的使用情况而定，在进行设计时与业主充分沟通，确定合理的同时使用系数，选用合适的风机。

而在一些特殊场合，通过设置余压阀也可以达到自动补风的目的，但系统关闭后余压阀需要手动复位。

设计中需要注意的问题

在一些实际工程实践后，对于这类设置空调系统的综合实验室，在设计中还应注意以下几点：

1.尽量预留一些管井

由于科技进步，对很多研究部门来说实验技术、实验内容都在不断更新之中，因此，在实验室设计中预留下日后发展的条件十分必要。多留一些排风管井，也是为了万一以后增加的系统与现有系统不能合用时，有改造的条件。而且一般设置空调的实验室往往室内装修的也比较好，留好管井也便于改造的实施。不过多地破坏其他实验室。

2.机电管道的布置方式

一般工程设计中，设计人员布置机电管线时常常布置在走道内。但其实在使用彩钢板作为围护结构的实验室中，走道和实验室房间的吊顶是全部拉平的，不存在跌落式吊顶，这时将所有机电管线全部布置在走道吊顶内，反而浪费了吊顶空间，同时走道吊顶内管线太集中，也不利于检修、穿线和维护操作。这时将各种机电管线分散布置在房间、走道的吊顶内更加合理。

（作者单位：江苏众信工程投资项目管理咨询有限公司）