新材料实验室通风设计方案_上海鑫睿实验室系统工程供应商

新材料实验室通风设计方案

发布时间：2025-09-08来源：上海鑫睿实验室系统工程供应商

一、设计目标

新材料实验室通风设计旨在为实验人员营造安全、舒适、健康的实验环境，有效控制实验过程中产生的有毒、有害、易燃易爆气体以及粉尘等污染物，防止其扩散到实验室工作区域，保障实验人员的身体健康和生命安全。同时，保证实验室内部空气环境符合相关国家标准和规范要求，为新材料研发、测试等实验活动提供稳定、可靠的通风条件，确保实验结果的准确性和可靠性，并且在满足通风效果的前提下，尽可能降低能耗，实现节能环保的目标。

二、通风方式选择

（一）局部通风

局部通风是针对实验室中产生污染物的特定设备或区域进行的定向通风，能有效控制污染物在局部范围内，具有通风效率高、能耗低的特点，是新材料实验室通风设计的主要方式。

通风柜通风

通风柜是实验室局部通风的核心设备，适用于产生有毒有害气体、挥发性溶剂、粉尘等污染物的实验操作。根据新材料实验室的实验需求和污染物特性，选择合适类型的通风柜，如顶吸式通风柜、侧吸式通风柜或下吸式通风柜。顶吸式通风柜适用于密度较小的污染物，侧吸式通风柜适用于中等密度的污染物，下吸式通风柜则适用于密度较大的污染物或粉尘。通风柜的面风速应控制在 0.5 - 0.8 m/s 之间，以确保有效的捕集和排出污染物。同时，通风柜应配备良好的密闭性柜门，当柜门关闭时，能有效阻止污染物泄漏。

原子吸收罩通风

对于原子吸收光谱仪等特定实验设备，其产生的污染物排放量相对较小，但需要精准的局部通风控制。原子吸收罩具有灵活可调节的特点，可根据实验设备的位置和污染物排放情况，调整罩口的高度和角度，确保污染物被有效捕集。原子吸收罩的排风量应根据设备的污染物排放量和罩口尺寸进行计算确定，一般罩口风速控制在 1.0 - 1.5 m/s。

万向抽气罩通风

万向抽气罩适用于实验室中分散的、小规模的污染物排放点，如实验台面上的小型反应装置。其具有可灵活移动和定位的优势，能方便地对准污染物排放源进行抽风。万向抽气罩的排风量应根据实际使用情况进行合理选择，确保满足局部通风需求。

（二）全面通风

全面通风作为局部通风的补充，用于稀释实验室内部空气中的污染物浓度，维持实验室整体空气环境的稳定。当局部通风无法完全控制污染物扩散，或实验室存在大面积轻微污染物排放时，需要采用全面通风方式。全面通风可通过设置送风口和排风口实现空气的置换。送风口应设置在实验室的上部或侧面，确保新鲜空气均匀分布在实验室工作区域；排风口应设置在实验室的下部或污染物易积聚的区域，如实验台下方、墙角等，以便有效排出室内污浊空气。全面通风的换气次数应根据实验室的污染程度和实验性质确定，一般新材料实验室的全面通风换气次数不低于 6 次 /h，对于污染较严重的实验室，换气次数可适当提高至 8 - 12 次 /h。

三、通风系统组件设计

（一）通风机

通风机是通风系统的动力设备，其性能直接影响通风系统的运行效果。根据通风系统的排风量、风压要求以及输送气体的性质（如是否含有腐蚀性气体、粉尘等），选择合适类型的通风机，如离心式通风机、轴流式通风机等。离心式通风机具有风压高、风量稳定的特点，适用于输送含尘气体或风压要求较高的通风系统；轴流式通风机具有风量大、体积小的特点，适用于风压要求较低、风量较大的全面通风系统。通风机的选型应确保其在额定工况下运行，以提高运行效率，降低能耗和噪音。同时，为减少通风机运行时产生的噪音对实验室环境的影响，应在通风机进出口处设置消声器，并采取减振措施，如安装减振垫、减振吊架等。

（二）风管

风管用于连接通风设备和通风口，输送空气和污染物。风管的材质应根据输送气体的性质进行选择，对于输送普通空气的风管，可采用镀锌钢板，其具有耐腐蚀、强度高、施工方便等优点；对于输送含有腐蚀性气体（如酸雾、碱雾等）的风管，应采用耐腐蚀材质，如玻璃钢、PVC 塑料等。风管的尺寸应根据通风系统的排风量和风速要求进行计算确定，风管内的风速应控制在合理范围内，一般主风管风速为 8 - 12 m/s，支管风速为 6 - 8 m/s，以避免风速过高产生较大噪音和能量损失，或风速过低导致污染物在风管内沉积。风管的连接应采用法兰连接，确保密封严密，防止气体泄漏。同时，风管应设置必要的支架和吊架，确保风管安装牢固、平整，避免因风管振动产生噪音。

（三）风阀

风阀用于调节通风系统的风量和风压，控制空气的流动方向。根据通风系统的控制要求，选择合适类型的风阀，如蝶阀、止回阀、防火阀等。蝶阀具有结构简单、操作方便的特点，适用于调节风管内的风量；止回阀用于防止通风系统停止运行时，空气倒流进入实验室，避免污染物回流；防火阀用于在火灾发生时，自动关闭风管，防止火势通过风管蔓延。风阀的安装位置应便于操作和维护，一般安装在风管的分支处、风机进出口处以及通风口附近。

（四）通风口

通风口包括送风口和排风口，其设计应确保空气均匀分布和污染物有效排出。送风口的形式可采用百叶风口、散流器等，百叶风口适用于全面通风系统，可调节送风方向；散流器适用于需要将新鲜空气均匀分布在特定区域的场所，如实验台上方。排风口的形式应根据污染物的特性和排放要求进行选择，对于含有粉尘的污染物，排风口应设置防尘网，防止粉尘堵塞风管；对于含有腐蚀性气体的污染物，排风口应设置防腐处理措施。通风口的尺寸应根据通风系统的风量和风速要求进行计算确定，确保满足通风需求。

四、气流组织设计

合理的气流组织设计是确保通风系统有效运行的关键，应避免实验室内部出现空气死角和污染物滞留现象，确保新鲜空气能够顺利到达实验人员工作区域，污浊空气能够及时排出室外。

空气流向设计

实验室的空气流向应从清洁区域流向污染区域，避免污染物扩散到清洁区域。一般情况下，送风口设置在实验室的清洁区域（如走廊、办公室一侧）或实验台上方，新鲜空气首先进入清洁区域或实验人员呼吸带，然后经过实验操作区域，携带污染物后从设置在实验台下方、墙角或实验室另一侧的排风口排出室外。对于设有通风柜的实验室，通风柜应位于实验室的污染区域，空气应从实验室其他区域流向通风柜内部，确保通风柜内的污染物不会泄漏到实验室工作区域。

气流速度控制

实验室工作区域的气流速度应控制在合理范围内，一般不应大于 0.3 m/s，以避免气流速度过大影响实验操作或导致污染物扩散。在通风柜操作口处，气流速度应稳定在 0.5 - 0.8 m/s，确保有效的捕集污染物。同时，应避免在实验室内部产生涡流，涡流会导致污染物在局部区域积聚，影响通风效果。可通过合理布置送风口和排风口的位置、调整风口尺寸和风速等方式，优化气流组织，减少涡流的产生。

五、安全控制设计

（一）气体检测与报警系统

在新材料实验室中，实验过程可能会产生有毒有害气体，如甲醛、苯、氨气、氯气等。为实时监测实验室空气中有毒有害气体的浓度，应设置气体检测与报警系统。气体检测传感器应根据实验室可能产生的有毒有害气体种类进行选择，并安装在实验室的关键位置，如通风柜附近、实验台上方、实验室角落等。当检测到气体浓度超过设定的报警阈值时，系统应立即发出声光报警信号，提醒实验人员采取相应的防护措施，并自动启动应急通风装置，加大排风量，降低室内气体浓度。同时，气体检测与报警系统应与实验室的中央控制系统相连，实现数据的实时传输和记录，便于管理人员对实验室空气质量进行监控和分析。

（二）防火防爆设计

部分新材料实验可能涉及易燃易爆物质，如氢气、乙炔、乙醇等，因此通风系统应具备防火防爆功能。通风机应选择防爆型通风机，避免在运行过程中产生火花引发爆炸事故。风管应采用不燃材料制作，并在适当位置设置防火阀，当发生火灾时，防火阀能自动关闭，阻止火势通过风管蔓延。同时，通风系统的电气设备应符合防爆要求，如开关、插座、灯具等应采用防爆型产品，避免电气火花引发爆炸。在实验室的排风口处，应设置防火帽，防止室外火源进入风管内部引发火灾。

（三）应急通风系统

为应对实验室突发情况，如通风系统故障、有毒有害气体大量泄漏等，应设置应急通风系统。应急通风系统应独立于正常通风系统，确保在正常通风系统无法运行时，能够及时启动。应急通风系统的排风量应大于正常通风系统的排风量，以快速排出室内有毒有害气体，降低室内污染物浓度。应急通风系统的启动方式可采用手动启动和自动启动相结合的方式，当实验室发生紧急情况时，实验人员可手动启动应急通风系统，同时，当气体检测与报警系统检测到气体浓度超过紧急报警阈值时，应急通风系统应自动启动。

六、节能措施

（一）变频控制技术

采用变频控制技术对通风机进行控制，根据实验室的实际通风需求，自动调节通风机的转速，改变排风量。当实验室污染物浓度较低或实验设备未全部运行时，降低通风机转速，减少排风量，降低能耗；当实验室污染物浓度较高或实验设备全部运行时，提高通风机转速，增加排风量，确保通风效果。变频控制技术不仅能有效降低通风系统的能耗，还能延长通风机的使用寿命，减少设备维护成本。

（二）热回收技术

在通风系统中设置热回收装置，回收排风空气中的热量或冷量，用于预热或预冷新风，降低新风处理的能耗。常用的热回收装置有板式热交换器、转轮式热交换器等。板式热交换器具有结构简单、传热效率高、维护方便等优点，适用于一般实验室通风系统；转轮式热交换器具有热回收效率高、适用范围广等优点，适用于对温度控制要求较高的实验室通风系统。通过采用热回收技术，可有效节约实验室空调系统的能耗，提高能源利用效率。

（三）合理的运行管理

制定合理的通风系统运行管理制度，根据实验室的实验安排和污染情况，合理调整通风系统的运行时间和运行参数。例如，在非实验时间，可降低全面通风的换气次数或关闭部分局部通风设备，减少能耗；在实验过程中，根据实验设备的运行情况和污染物排放情况，及时调整通风柜、万向抽气罩等局部通风设备的排风量，确保通风效果的同时，避免不必要的能源浪费。同时，加强通风系统的日常维护和保养，定期清洗风管、更换过滤器、检查通风机和阀门的运行状况，确保通风系统始终处于良好的运行状态，提高运行效率，降低能耗。

七、施工与验收

（一）施工要求