實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的主要目的是為了保證實驗室操作人員的安全，維持實驗室適當(dāng)?shù)臏亍穸?。因為實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)24小時運行，且為全新風(fēng)系統(tǒng)，所以，實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，也是一個重要方面。
1、選用適宜的實驗室通風(fēng)柜
實驗室通風(fēng)柜是實驗室操作人員最重要的防護(hù)屏障，應(yīng)選用氣流組織較好的實驗室通風(fēng)柜。同樣的通風(fēng)柜排風(fēng)量，柜內(nèi)氣流組織差的通風(fēng)柜，通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門進(jìn)風(fēng)口面風(fēng)速不均勻，易泄漏有害氣體；柜內(nèi)有渦流區(qū)，造成柜內(nèi)有害氣體濃度積聚，排風(fēng)效果不好，對操作人員安全造成威脅。設(shè)計較好的實驗室通風(fēng)柜，在操作過程中，應(yīng)保證通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門從關(guān)閉到最大開啟度的過程中，調(diào)節(jié)門進(jìn)風(fēng)面風(fēng)速始終保持在0.5m/s±20%，并且面風(fēng)速均勻。
實驗表明，面風(fēng)速過小，<0.3m/s，操作人員擾動易造成通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體外溢，對操作人員造成危害。通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門進(jìn)風(fēng)面風(fēng)速過大，>0.8m/s，也易造成柜內(nèi)有害氣體外溢。通風(fēng)柜內(nèi)排風(fēng)氣流應(yīng)均勻，減少渦流，避免有害氣體濃度積聚，及時排出有害氣體。通風(fēng)柜的形式、規(guī)格很多，還有一些滿足特殊要求的通風(fēng)柜，如防爆型等。根據(jù)實驗室具體要求選用。
實驗室通風(fēng)柜通常應(yīng)配監(jiān)控器。監(jiān)控器主要功能包括：
（1）通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門進(jìn)風(fēng)面風(fēng)速實時顯示。
（2）通風(fēng)柜前有人操作、無人操作模式控制（無人操作時降低風(fēng)量，按60%風(fēng)量運行）。也可采用區(qū)域存在傳感器，自動探測通風(fēng)柜前有無操作人員。
（3）緊急情況按鈕（有試劑泄漏等緊急情況時，加大通風(fēng)柜排風(fēng)量）。
2、實驗室氣流組織，送、排風(fēng)控制閥設(shè)置
實驗室通風(fēng)柜內(nèi)氣流組織由通風(fēng)柜設(shè)備結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，通風(fēng)柜排風(fēng)支管安裝變風(fēng)量閥，應(yīng)保證通風(fēng)柜排量與通風(fēng)柜運行狀態(tài)相適應(yīng)，有人操作時，通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門進(jìn)風(fēng)面風(fēng)速始終為0.5m/s±20%。無人操作時為0.3m/s。在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門關(guān)閉時，應(yīng)保證通風(fēng)柜保持適當(dāng)?shù)淖钚∨棚L(fēng)量,一般為額定風(fēng)量的20%，通風(fēng)柜下部有試劑柜時，試劑柜排風(fēng)量約75m3/h。
實驗室內(nèi)萬向排風(fēng)罩排風(fēng)匯總管裝定風(fēng)量閥，保證萬向排風(fēng)罩排風(fēng)量。為保證實驗室排風(fēng)效果及維持室內(nèi)溫、濕度，應(yīng)設(shè)置實驗室最小排風(fēng)換氣次數(shù)，白天有人操作時8-10次/h，夜間無人操作時4-6次/h；若實驗室各通風(fēng)柜及萬向排風(fēng)罩最小排風(fēng)量不能滿足實驗室最小換氣次數(shù)要求時，應(yīng)在實驗室增設(shè)室內(nèi)排風(fēng)口，在排風(fēng)支管裝變風(fēng)量閥，保證實驗室達(dá)到最低排風(fēng)換氣次數(shù)要求。為避免實驗室氣流滲出實驗室，造成交叉污染。應(yīng)控制實驗室相對走廊或辦公區(qū)為負(fù)壓。在實驗室送風(fēng)支管裝變風(fēng)量閥，控制實驗室送風(fēng)量與實驗室各排風(fēng)量差值始終為定值，維持實驗室壓差恒定。在實驗室布置時，應(yīng)盡可能減少送風(fēng)氣流、人員對通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門進(jìn)風(fēng)口擾動。實驗室送風(fēng)量較大，實驗室送風(fēng)口可采用孔板靜壓箱送風(fēng)口，擴大送風(fēng)口面積，控制送風(fēng)孔板出口風(fēng)速，通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門前送風(fēng)風(fēng)速宜<0.25m/s。通風(fēng)柜前操作通道應(yīng)足夠?qū)挸?，保證操作人員走動時，距通風(fēng)柜面板0.6m以上，避免人員走動影響通風(fēng)柜氣流。通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門應(yīng)遠(yuǎn)離實驗室門，避免開門對通風(fēng)柜氣流影響。
3、合理確定實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)最大風(fēng)量
實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)一般帶多個實驗室。實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)最大風(fēng)量的確定，應(yīng)根據(jù)所帶實驗室數(shù)量及實驗室運行模式，考慮適當(dāng)?shù)耐L(fēng)柜運行同時系數(shù)。實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量即要滿足實驗室最大運行風(fēng)量要求，也不要盲目擴大風(fēng)量，甚至取通風(fēng)柜同時運行系數(shù)為1，造成空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及相關(guān)冷熱源設(shè)備選型過大，增加初投資；國外資料顯示，實驗室通風(fēng)柜每天有人員操作的時間平均少于1小時。實驗室通風(fēng)柜的額定排風(fēng)量可根據(jù)通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門的最大開門面積，按面風(fēng)速0.5m/s計算獲得，也可依據(jù)通風(fēng)柜樣本。通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門關(guān)閉時最小排風(fēng)量可按額定風(fēng)量20%確定。實驗室萬向排風(fēng)罩排風(fēng)量根據(jù)不同規(guī)格選取，一般Ø75萬向排風(fēng)罩排風(fēng)量為200 m3/h。實驗室排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)機宜采取調(diào)頻控制，保持排風(fēng)系統(tǒng)干管最遠(yuǎn)點靜壓恒定。使排風(fēng)機風(fēng)量與系統(tǒng)排風(fēng)量相一致。減少排風(fēng)機耗電量，維持排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管壓力恒定，提高排風(fēng)管風(fēng)量控制閥精度。同時，實驗室送風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)機組送風(fēng)機也宜采取調(diào)頻控制，送風(fēng)量應(yīng)與實驗室排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)量相一致。因?qū)嶒炇覟槿嘛L(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗非常高。在滿足實驗室補風(fēng)要求前提下，盡可能減少送風(fēng)量，節(jié)能實驗室空調(diào)能耗。
4、實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)控制閥選擇及控制系統(tǒng)
要實現(xiàn)實驗室理想的氣流組織，送、排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量控制閥及控制系統(tǒng)是關(guān)鍵，其占實驗室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)投資比重也比較大。用于實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)的變風(fēng)量、定風(fēng)量控制閥類型有蠂閥、文丘里閥等，品牌很多，控制系統(tǒng)工作原理各不相同，風(fēng)量閥反應(yīng)速度、控制精度、風(fēng)量可調(diào)節(jié)比、可靠性、初投資、維護(hù)費用差別較大。
這里以數(shù)字式文丘里風(fēng)量控制閥為例，說明風(fēng)量控制閥選型要求。
（1）反應(yīng)速度快，系統(tǒng)的響應(yīng)時間<1秒，達(dá)到最終控制要求風(fēng)量值或系統(tǒng)穩(wěn)定<1秒。風(fēng)量控制精度高，風(fēng)量控制精度<±5%的指令信號。在通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門啟閉過程中，始終能保持柜門面風(fēng)速0.5m/s±20%。
（2）風(fēng)量可調(diào)節(jié)比高，閥門精確的調(diào)節(jié)比為10:1。高調(diào)節(jié)比，系統(tǒng)可利用的參差系數(shù)大，可適用于大的排風(fēng)系統(tǒng)及通風(fēng)柜數(shù)量較多的房間。特別是對通風(fēng)柜數(shù)量較多的房間，通風(fēng)柜的排風(fēng)閥調(diào)節(jié)比大，可降低通風(fēng)柜最低運行風(fēng)量，有效降低通風(fēng)柜的低風(fēng)量運行能耗。增大排風(fēng)系統(tǒng)，可減少排風(fēng)系統(tǒng)數(shù)量，減少送、排風(fēng)管道、建筑管井?dāng)?shù)量，減少送、排風(fēng)系統(tǒng)管道占用建筑空間。
（3）控制方式采用位移傳感器控制，且在150—750Pa閥前后壓差范圍內(nèi),與壓力無關(guān)，閥內(nèi)氣囊可自動平衡閥前后壓差變化影響。控制簡單可靠，閥前后不需預(yù)留氣流穩(wěn)流管段，安裝方便。沒有風(fēng)速傳感器等部件，不需定期清洗校驗傳感器?？刂崎y壓力無關(guān)性，可保證系統(tǒng)接入通風(fēng)柜數(shù)量不受影響，且系統(tǒng)穩(wěn)定性好。
（4）每臺風(fēng)量控制閥自帶控制器，可相互聯(lián)網(wǎng)。每臺通風(fēng)柜排風(fēng)支管裝1臺Phoenix變風(fēng)量數(shù)字式文丘里控制閥，根據(jù)通風(fēng)柜監(jiān)視器反饋的通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門開啟高度，及運行狀態(tài)（有人或無人），控制通風(fēng)柜的排風(fēng)量。在實驗室各萬向排風(fēng)罩排風(fēng)匯總管上安裝1臺定風(fēng)量數(shù)字式文丘里控制閥，造價較數(shù)字式變風(fēng)量文丘里控制閥低，保證實驗室萬向排風(fēng)罩排風(fēng)量。實驗室排風(fēng)口排風(fēng)管裝1臺慢變風(fēng)量數(shù)字式文丘里控制閥，造價較變風(fēng)量閥低。在實驗室通風(fēng)柜、萬向排風(fēng)罩排風(fēng)量低于實驗室設(shè)定最低排風(fēng)換氣次數(shù)時，打開實驗室排風(fēng)口，保證實驗室最低排風(fēng)換氣次數(shù)。在實驗室送風(fēng)支管上安裝1臺變風(fēng)量數(shù)字式文丘里控制閥，根據(jù)實驗室各排風(fēng)閥風(fēng)量，控制實驗室送風(fēng)量，保證實驗室送風(fēng)量與排風(fēng)量差值恒定，維持實驗室壓差恒定。
5、節(jié)能
實驗室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，通常為直流風(fēng)。送風(fēng)空調(diào)機將室外風(fēng)處理到送風(fēng)狀態(tài)點，送入實驗室內(nèi)，補充實驗室排風(fēng)，維持實驗室內(nèi)溫、濕度，因為實驗室送風(fēng)量很大，特別是有多臺通風(fēng)柜的實驗室，空調(diào)機處理送風(fēng)溫、濕度的能耗很高，占實驗室能耗和運行電費的比重很大。實驗室空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能的主要手段是在保證實驗室安全的前提下，盡量減少排風(fēng)量，相應(yīng)減少空調(diào)送風(fēng)量。
實驗室通風(fēng)柜，大部分時間為無人操作或調(diào)節(jié)門關(guān)閉狀態(tài)，采用高性能的送、排風(fēng)風(fēng)量控制閥，根據(jù)實驗室各通風(fēng)柜運行狀態(tài)不同，始終以最小風(fēng)量滿足通風(fēng)柜排風(fēng)要求，送風(fēng)量也始終保持最小值，在保證實驗室安全的前提下，節(jié)省實驗室送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗。即使工程中選用高性能送、排風(fēng)控制閥費用有所增加，但綜合考慮實驗室運行電費的降低，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)及相關(guān)冷熱源等設(shè)備的費用減少，在實驗室壽命周期內(nèi)，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)綜合費用還是大幅減少。
6、其它
實驗室排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)管應(yīng)采用pp管或塑料管等防腐蝕風(fēng)管。實驗室通風(fēng)柜排風(fēng)支管風(fēng)量控制閥，萬向排風(fēng)罩排風(fēng)管風(fēng)量控制閥應(yīng)選用有防腐涂層的防腐型閥。排風(fēng)機應(yīng)采用玻璃鋼或涂防腐涂層的防腐型風(fēng)機。實驗室排風(fēng)應(yīng)在屋面上向高空排放。如有必要，實驗室排風(fēng)應(yīng)經(jīng)吸收塔處理后排放。多層實驗室送、排風(fēng)系統(tǒng)宜按豎向劃分，減少水平送、排風(fēng)管，減少送、排風(fēng)管占用建筑空間。實驗室建筑層高宜≥4.80m，預(yù)留通風(fēng)柜頂排風(fēng)豎管安裝風(fēng)量控制閥空間。