实验室通风系统是保障实验环境安全、人员健康及实验结果准确性的核心设施，其设计与管路规划需综合考虑污染物特性、空间布局、能耗效率及规范要求。

一、核心设计原则

• 1.安全第一：有效控制有毒、有害、易燃易爆、腐蚀性气体和生物气溶胶，确保实验人员安全。

• 2.环保合规：排放气体必须经过处理，达到国家及地方环保标准。

• 3.保障实验：提供稳定、洁净的气流环境，防止交叉污染，确保实验结果的准确性。

• 4.节能高效：在保证安全的前提下，通过变风量控制、热回收、设备选型等手段降低能耗。

• 5.灵活可扩展：管路布局应预留未来发展空间，方便新增通风点或改造。

二、通风系统主要组成部分

一个完整的实验室通风系统通常包括：

1.通风设备（起点）：

• 通风柜：处理高风险化学品操作的核心设备。需根据实验类型选择。

• 万向排气罩/原子吸收罩：用于仪器局部排气。

• 试剂柜/药品柜排气：储存挥发性化学品的柜体排风。

• 房间整体排风：用于稀释室内轻微污染或调节负压。

2.管路系统（通道）：

• 风管：通常采用耐腐蚀的PP、PVC、玻璃钢或不锈钢材质。主风管风速宜8-12m/s，支管风速宜6-8m/s。

• 管件：弯头、三通、变径管等，设计需平滑以减少阻力。

• 风阀：调节阀、止回阀、电动密闭阀。

• 防火阀：穿越防火分区时必需安装。

3.空气处理设备（心脏）：

• 风机：系统的动力源。通常采用离心式风机，位于屋顶或设备层。关键参数：风量、风压、噪声、耐腐蚀性。常用变频风机以适应变风量需求。

• 废气处理装置：如活性炭吸附塔、喷淋塔、光催化氧化、洗涤塔等，根据废气成分选择组合工艺。

• 排风塔：高空排放，满足扩散稀释要求，高度通常高出周边最高建筑3-5米。

4.控制系统（大脑）：

• 定风量（CAV）：简单，但能耗高。

• 变风量（VAV）：现代实验室的主流选择。根据通风柜视窗开度实时调节排风量，保持面风速恒定，节能显著。

• 房间压力控制：通过送排风量差控制房间压差。

• 监控与报警：监测风机状态、过滤器压差、排气浓度、通风柜面风速等，异常时报警。

三、管路系统规划关键步骤

1.前期调查与需求分析：

• 明确实验室类型（化学、生物、物理、动物）、危险等级。

• 统计所有排风设备的数量、位置、规格、额定排风量、废气成分。

• 确定实验室区域的功能划分和压差要求。

2.系统划分：

• 至关重要！必须根据废气兼容性划分系统。

• 黄金法则：高毒性、剧毒、放射性、异味大的废气必须设立独立系统。

常见划分：

• 无机酸废气系统

• 有机废气系统

• 通用试剂/通风柜系统（低浓度混合）

• 生物安全柜/动物房系统（需高效过滤）

• 试剂柜/辅助排风系统

• 特殊气体（如氰化氢、硫化氢）专用系统

3.管路布局设计：

• “最短路径”原则：管线尽可能短、直，减少弯头，降低阻力和噪音。

• “主干管-支管”结构：合理设计管径，保证各支路风量平衡。

• 坡度与排液：对于可能冷凝或携带液滴的管道，应设计不少于2%的坡度，并在最低点设置集液罐和排液阀。

• 避免交叉与干扰：风管不应穿越精密仪器上方，且应与消防、水电、空调管线综合规划，预留安装和检修空间。

材质选择：

• PP/PVC：耐酸碱，适用于湿化学实验室。

• 不锈钢：耐高温、高强度，适用于高要求或高温废气。

• 玻璃钢：耐腐蚀、强度高，适用于大型系统。

• 标识与色标：不同系统的管道应喷涂不同颜色并明确标识，方便管理和维护。

4.水力计算与设备选型：

• 计算系统最不利环路的总风量和总压力损失。

• 根据计算结果，选择风机的风量和风压，并增加10-15%的安全余量。

• 选择匹配的废气处理装置。

5.控制策略设计：

• 确定采用CAV还是VAV系统。

• 设计房间压力控制方案。

• 设计风机、风阀、报警器之间的联动逻辑。

总结流程概览：

需求分析→系统划分→初步布局→水力计算→设备选型→深化设计（与建筑、结构、水电、空调专业协同）→施工图与施工规范→安装施工→系统调试与平衡→性能验证与交付