目前，在我國(guó)潔凈實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段，在實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中對(duì)通風(fēng)控制有著嚴(yán)格的要求，潔凈度、壓力、自控等都圍繞暖通來(lái)展開(kāi)，這是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工程中的重要一環(huán)，也是實(shí)驗(yàn)室安全保障建設(shè)的重要方面。

實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)設(shè)計(jì)首要解決的問(wèn)題是安全性問(wèn)題，通風(fēng)柜的捕捉集塵能力要符合一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，氣流方向?yàn)榱飨驅(qū)嶒?yàn)室，實(shí)驗(yàn)室要隨時(shí)保持負(fù)壓。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室控制方式采用的是定風(fēng)量控制方式。70年代，又出現(xiàn)了雙穩(wěn)態(tài)控制方式，通過(guò)不同工況下的氣流控制以提高效益，例如降低夜間設(shè)定值。80年代出現(xiàn)的變風(fēng)量控制方式是更加復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)室氣流控制方法，在這種方式下，空氣流量根據(jù)通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門(mén)位置進(jìn)行變化。目前，新的控制方式是適應(yīng)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(jìn)而調(diào)整通風(fēng)柜的工況，系統(tǒng)響應(yīng)靈敏，控制精確，確保人員安全，盡量降低能源消耗及維護(hù)費(fèi)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(shí)驗(yàn)室建設(shè)需要重點(diǎn)考慮的因素。

一、穩(wěn)定的通風(fēng)柜面風(fēng)速

在定風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)中，當(dāng)調(diào)節(jié)門(mén)降低時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多余的面風(fēng)速，從而產(chǎn)生渦流干擾，影響通風(fēng)柜集塵能力，釋放出有毒顆粒。變風(fēng)量的通風(fēng)控制系統(tǒng)中，排風(fēng)量和調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度為線性函數(shù)關(guān)系，如60%的流量對(duì)應(yīng)60%的調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度，通過(guò)這一閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以保持通風(fēng)柜開(kāi)口的面風(fēng)速恒定，消除面風(fēng)速過(guò)大產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。

通風(fēng)柜有效的面風(fēng)速設(shè)定值，通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是60—100fpm（0.3—0.6m/s），一般100pfm(0.5m/s)被接受作為安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。圖1所示，操作人員的移動(dòng)在面風(fēng)速80—100 fpm時(shí)對(duì)集塵幾乎沒(méi)有影響，但在80 fpm以下時(shí)會(huì)有擾動(dòng)影響。在沒(méi)有操作人員移動(dòng)時(shí)，60 fpm 以下一般性集塵可以實(shí)現(xiàn)。

二、快速的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

該響應(yīng)時(shí)間主要是指實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)通風(fēng)柜及其閥門(mén)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。響應(yīng)時(shí)間的大小將直接決定氣流控制的效果?？焖佟⒎€(wěn)定的控制會(huì)防止有毒顆粒跟隨調(diào)節(jié)過(guò)程可能產(chǎn)生的振蕩或過(guò)沖逸出通風(fēng)柜。排風(fēng)量對(duì)調(diào)節(jié)門(mén)開(kāi)度的快速響應(yīng)時(shí)間必須在調(diào)節(jié)門(mén)到位后1秒鐘內(nèi)達(dá)到其指令值，有效保證通風(fēng)柜的集塵能力。圖2中從調(diào)節(jié)門(mén)移動(dòng)到通風(fēng)柜排風(fēng)量的總的響應(yīng)時(shí)間大約0.6秒。緩慢的響應(yīng)時(shí)間將會(huì)產(chǎn)生多余的面風(fēng)速，危害到實(shí)驗(yàn)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(fù)壓主要控制房間氣流由外到內(nèi)的流動(dòng)，防止房間外部被污染，是實(shí)驗(yàn)室安全控制的一個(gè)重要指標(biāo)。負(fù)壓的產(chǎn)生也就是房間的排風(fēng)量或補(bǔ)風(fēng)量和送風(fēng)量之差等于房間的余風(fēng)量。余風(fēng)量是送風(fēng)以外從房間門(mén)、傳遞窗或其他縫隙進(jìn)入房間的空氣量。

當(dāng)房間溫度調(diào)節(jié)與通風(fēng)所需氣流量大于通風(fēng)柜所需氣流量的時(shí)候，房間的送風(fēng)量增加了，這就要求控制系統(tǒng)還必須把這部分“過(guò)剩”的送風(fēng)量排出去，以保證房間負(fù)壓。實(shí)驗(yàn)室總的空氣交換率由總的排風(fēng)、制冷負(fù)荷和最低通風(fēng)率決定。最小通風(fēng)速率一般為占用時(shí)每小時(shí) 6–10 次換氣。這可通過(guò)增大房間綜合排風(fēng)閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，該控制涉及房間總送風(fēng)量和排風(fēng)量的計(jì)算，以及信息采集、風(fēng)機(jī)變頻的控制等，系統(tǒng)調(diào)試的難度大為增加。

四、壓力無(wú)關(guān)性

通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門(mén)的移動(dòng)造成風(fēng)量快速變化導(dǎo)致風(fēng)道靜壓發(fā)生變化，或者在通風(fēng)柜面風(fēng)速未要求變化時(shí)，總管中風(fēng)壓的變化也會(huì)引起排風(fēng)柜上部支排風(fēng)管道中風(fēng)壓的變化，如果此時(shí)風(fēng)量控制系統(tǒng)不能化解管道的風(fēng)壓變化，就會(huì)使排風(fēng)柜的排風(fēng)量變大或變小，進(jìn)而影響此時(shí)本該穩(wěn)定的面風(fēng)速。

傳統(tǒng)的變風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)是根據(jù)管道的壓差反饋信號(hào)進(jìn)行排風(fēng)量的調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度一般在20~30s之間，為了保證實(shí)驗(yàn)室的安全性，實(shí)驗(yàn)室氣流控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間必須控制在1s之內(nèi)。

閥門(mén)是一個(gè)椎形的構(gòu)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(kāi)的面積，以維持固定的空氣流量。壓力降低時(shí)，彈簧張開(kāi)，閥芯分離，增大通風(fēng)量；壓力增大時(shí)，彈簧壓縮，閥芯接近，減少通風(fēng)量。

五、精確的控制系統(tǒng)

系統(tǒng)排風(fēng)量控制如果不能跟隨風(fēng)管內(nèi)靜壓的變化快速、精確的變化 ，就會(huì)造成排風(fēng)柜流量無(wú)法精確控制，而產(chǎn)生振蕩（如圖5），將會(huì)使房間壓力變成正壓或者增大房間余風(fēng)量的要求。風(fēng)速的不穩(wěn)定會(huì)產(chǎn)生大量的平衡問(wèn)題，波動(dòng)的送、排風(fēng)系統(tǒng)使氣流平衡復(fù)雜化，自控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能將變得更加困難。

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

1/5