科学实验室是实现科技创新、确保社会监管体系正常运转的基础设施之一，广泛应用于教育、研发和质检等领域。近年来随着市场的需求的不断增加，实验室的建设或包含实验室的科研建设越来越多。由于实验室的性质特殊，在各类实验过程会产生不同的有害气体，如: HCL、H2S、NH、SO2、NO2、甲醛类、乙醚、苯类等，目前实验室中面临的问题主要是实验人员的工作环境危险性大，影响身体健康；污染实验室周边环境等问题。而且实验室能耗问题也越来越多被企业的 业主关注，也是实验室中急需要解决的问题。
因此，如何在实际工程设计中选择合理的实验室通风方案，并有效降低实验室能耗，为企业节省运行费用，有较大的现实意义。为了确保工作人员的安全和健康，以及通风系统的经济实用性，现代化实验通风空调系统设计一般采用变风量控制系统。在北方地区，尤其是甘肃大部分地区及青海等地，由于夏季大部分时间室外温度不是很高，温度较高时间持续时间不长( 一般不超过半个月)，另外受到项目初投资的限制，除了有温度要求的房间外,大部分实验室内夏季可不设空调，冬季室内温度可通过集中供暖系统来满足。本文以兰州地区的气象条件为依据，结合实际工程简单探讨如何选择有效的实验室通风方案。

一、现代化实验室变风量控制系统

1、变风量控制系统主要控制内容
现代化实验通风空调系统设计一般采用变风量控制系统。其主要控制内容为精确稳定的气流控制，具体为排风控制(通风柜的变风量排风控制、万向排风罩等其它排风设施的定风量排风控制)、通风柜面风速自动控制、新风补风控制等。
2、需要满足的控制性能:
（1）需要控制实验室内白天换气次数8次每小时，晚上4次每小时。
（2）通风柜调节门处于任何位置都要保证通风柜调节门开口面风速为: 0.5m/s+0.1以内，通风柜开口各点面风速偏差不得超过SFEA测试标准。
（3）实验室气流流向稳定，保证实验室的气流是从办公区走廊流向实验区，然后排出建筑物，控制气流为单向流;实验区相对于走廊处于微负压状态，控制在负5Pa—负15Pa范围内。
（5）系统具有良好的压力独立性，即当同一排风系统上的任意一台排风设备的排风量发生变化时，系统上其他排风设备的排风量、面风速均不受影响。
（6）晚上可转入夜间模式，降低实验室整体的换气次数，节约企业运行能耗。
3、控制原理
(1)实验室变风量排风柜面风速控制原理: 采用位移检测变风量调节装置，即检测通风柜调节门开度变化，计算所需要的排风量，控制通风柜排风阀开度。在实践中广泛采用的是间接的机械式传感器，即利用卷轴行程传感器对其牵拉线缆拖动的窗门]位移高度进行精确的感测，从而相应地增加或减少排风量，以达到保持恒定面风速的应用效果。其工作原理可用式(1)表示L = 3600*v*b*h其中L为排风量m3/h; v为恒定的平均面风速0.5m/s; b为窗口宽度m; h为窗口开启高度m。式中的v和b都是常量，唯一的变量是h。所以排风量L与窗口高度h(即卷轴行程传感器所感测到的行程)之间存在着简单的线性关系。
为了使窗口保持恒定的面风速，只要测量出窗口的高度(开度)，即可计算并实施控制所需排风量L。这样，卷轴行程传感器的感测效应与面风速传感器是完全等效的。
(2)实验区负压控制原理实验区负压采用余风量恒定追踪的控制方式:余风量=房间总排风量-房间总送风量。余风量一般情况下为实验室最大总排风量的10%左右。房间总排风量=通风柜总排风量+排风罩总排风量+房间一般排风量+其他排风设备排风量
(3)实验新风补风控制原理
控制原理:实时计算实验室内所有变风量通风柜及万向罩等排风设施的排风量，调节新风补风阀开度，控制补入新风量，使排风量与补入新风量的差值恒定(保持从实验室外渗入实验室内的风量恒定)。新风补风量=通风柜总排风量+排风罩总排风量+房间一般排风量+其他排风设备排风量-余风量
(4)房间换气次数控制.
所有排风设备最小排风量的总和小于满足房间换气次数所需要的风量，则在房间内设置一般排风阀，当所有排风设备的排气量最小时，开启一般排风阀，确保房间的换气次数。

4、控制系统组成

（1）通风柜VAV控制系统组成调节窗位移传感器、通风柜面风速监视器、变风量排风阀。调节窗位移传感器:检测通风柜调节窗开度，并将信号发送给面风速监控器。
面风速监控器:根据调节窗开度，计算所需要的排风量，并将控制命令发送给通风柜排风阀，变风量文丘里排风阀:接收面风速控制器指令,将阀门开关至相应的风量位置。
（2）余风量控制设备
房间新风补风变风量阀、通风柜排风变风量阀、万向罩定风量阀门、试剂柜定风量阀、房间一般排风变风量阀。
5、送、排风机控制说明
（1）送风温湿度控制
送风管上设置温度传感器，根据送风温度与设定值的差值，调节冷热水阀，控制送风温度在允许的范围内。
（2）送风机频率控制
送风管上设置送风静压传感器，根据送风静压与设定值的差值，调节变频器频率，控制送风静压恒定。
（3）排风机频率控制
在各排风机排风管上设置送风静压传感器，根据送风静压与设定值的差值，调节变频器频率，控制排风静压恒定。