目前，在我國潔凈實驗室的發(fā)展進入了一個新的發(fā)展階段，在實驗室的建設中對通風控制有著嚴格的要求，潔凈度、壓力、自控等都圍繞暖通來展開，這是實驗室建設工程中的重要一環(huán)，也是實驗室安全保障建設的重要方面。

實驗室的通風設計首要解決的問題是安全性問題，通風柜的捕捉集塵能力要符合一定的標準和規(guī)定，氣流方向為流向?qū)嶒炇遥瑢嶒炇乙S時保持負壓。

傳統(tǒng)的實驗室控制方式采用的是定風量控制方式。70年代，又出現(xiàn)了雙穩(wěn)態(tài)控制方式，通過不同工況下的氣流控制以提高效益，例如降低夜間設定值。80年代出現(xiàn)的變風量控制方式是更加復雜的實驗室氣流控制方法，在這種方式下，空氣流量根據(jù)通風柜調(diào)節(jié)門位置進行變化。目前，新的控制方式是適應性的控制方式，氣流速率保持在最低安全限上，根據(jù)使用者的狀態(tài)進而調(diào)整通風柜的工況，系統(tǒng)響應靈敏，控制精確，確保人員安全，盡量降低能源消耗及維護費用。為了確保操作人員及環(huán)境的安全，以下美克威爾為大家介紹下現(xiàn)代實驗室建設需要重點考慮的因素。

一、穩(wěn)定的通風柜面風速

在定風量通風系統(tǒng)中，當調(diào)節(jié)門降低時，會產(chǎn)生多余的面風速，從而產(chǎn)生渦流干擾，影響通風柜集塵能力，釋放出有毒顆粒。變風量的通風控制系統(tǒng)中，排風量和調(diào)節(jié)門開度為線性函數(shù)關系，如60%的流量對應60%的調(diào)節(jié)門開度，通過這一閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以保持通風柜開口的面風速恒定，消除面風速過大產(chǎn)生的風險。

通風柜有效的面風速設定值，通用的工業(yè)標準是60—100fpm（0.3—0.6m/s），一般100pfm(0.5m/s)被接受作為安全運行標準。圖1所示，操作人員的移動在面風速80—100 fpm時對集塵幾乎沒有影響，但在80 fpm以下時會有擾動影響。在沒有操作人員移動時，60 fpm 以下一般性集塵可以實現(xiàn)。

二、快速的系統(tǒng)響應時間

該響應時間主要是指實驗室范圍內(nèi)通風柜及其閥門調(diào)節(jié)系統(tǒng)。響應時間的大小將直接決定氣流控制的效果?？焖?、穩(wěn)定的控制會防止有毒顆粒跟隨調(diào)節(jié)過程可能產(chǎn)生的振蕩或過沖逸出通風柜。排風量對調(diào)節(jié)門開度的快速響應時間必須在調(diào)節(jié)門到位后1秒鐘內(nèi)達到其指令值，有效保證通風柜的集塵能力。圖2中從調(diào)節(jié)門移動到通風柜排風量的總的響應時間大約0.6秒。緩慢的響應時間將會產(chǎn)生多余的面風速，危害到實驗的安全，例如燃燒器被吹滅，器皿被吹翻，或者藥品等受到損失。

三、保證房間壓力

房間凈負壓主要控制房間氣流由外到內(nèi)的流動，防止房間外部被污染，是實驗室安全控制的一個重要指標。負壓的產(chǎn)生也就是房間的排風量或補風量和送風量之差等于房間的余風量。余風量是送風以外從房間門、傳遞窗或其他縫隙進入房間的空氣量。

當房間溫度調(diào)節(jié)與通風所需氣流量大于通風柜所需氣流量的時候，房間的送風量增加了，這就要求控制系統(tǒng)還必須把這部分“過剩”的送風量排出去，以保證房間負壓。實驗室總的空氣交換率由總的排風、制冷負荷和最低通風率決定。最小通風速率一般為占用時每小時 6–10 次換氣。這可通過增大房間綜合排風閥門的開度來實現(xiàn)，該控制涉及房間總送風量和排風量的計算，以及信息采集、風機變頻的控制等，系統(tǒng)調(diào)試的難度大為增加。

四、壓力無關性

通風柜調(diào)節(jié)門的移動造成風量快速變化導致風道靜壓發(fā)生變化，或者在通風柜面風速未要求變化時，總管中風壓的變化也會引起排風柜上部支排風管道中風壓的變化，如果此時風量控制系統(tǒng)不能化解管道的風壓變化，就會使排風柜的排風量變大或變小，進而影響此時本該穩(wěn)定的面風速。

傳統(tǒng)的變風量調(diào)節(jié)系統(tǒng)是根據(jù)管道的壓差反饋信號進行排風量的調(diào)節(jié)，響應速度一般在20~30s之間，為了保證實驗室的安全性，實驗室氣流控制系統(tǒng)的響應時間必須控制在1s之內(nèi)。

閥門是一個椎形的構造，內(nèi)置不銹鋼彈簧，根據(jù)系統(tǒng)壓力的變化調(diào)整文丘里打開的面積，以維持固定的空氣流量。壓力降低時，彈簧張開，閥芯分離，增大通風量；壓力增大時，彈簧壓縮，閥芯接近，減少通風量。

五、精確的控制系統(tǒng)

系統(tǒng)排風量控制如果不能跟隨風管內(nèi)靜壓的變化快速、精確的變化 ，就會造成排風柜流量無法精確控制，而產(chǎn)生振蕩（如圖5），將會使房間壓力變成正壓或者增大房間余風量的要求。風速的不穩(wěn)定會產(chǎn)生大量的平衡問題，波動的送、排風系統(tǒng)使氣流平衡復雜化，自控系統(tǒng)實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)功能將變得更加困難。

面風速要在一個大的風量控制范圍內(nèi)得到精確控制。在達到理想的控制值時，控制系統(tǒng)應保證調(diào)節(jié)的過調(diào)量和欠調(diào)量小于5％，確保通風柜的集塵能力及操作人員的安全。

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