一、核心设计原则：安全与功能优先

1. 有害物优先控制：通过 “源头捕集 + 定向排风”，将有害物在产生点直接排出，避免扩散至实验人员呼吸区（呼吸区定义：实验人员坐姿时头部至胸部区域，站姿时胸部至头部区域）。
2. 气流组织合理：确保实验室气流 “从清洁区流向污染区”，避免 “空气短路”（如排风口正对送风口）或 “涡流”（导致有害物滞留）。
3. 压力梯度可控：对有污染风险的实验室（如化学分析室、生物安全二级及以上实验室），需设计为负压环境（室内压力＜室外 / 相邻清洁区压力），防止有害物外溢；对无菌实验室（如微生物培养室），需设计为正压环境（室内压力＞相邻污染区压力），防止外界污染侵入。
4. 冗余与应急保障：通风系统需具备 “故障冗余”（如关键排风机备用）和 “应急启动” 功能（如火灾、有害物泄漏时的紧急排风切换）。

二、分系统设计要求：从送排风到局部设备

（一）整体实验室通风系统：宏观环境控制

1. 通风量计算：按需匹配，避免过度排风通风量需根据 “有害物产生量”“实验室体积”“实验人数” 三者中最大值确定，核心计算公式及要求如下：
   • 按有害物浓度控制：若实验产生已知有害气体（如甲醛、苯），需确保排风量能将室内有害物浓度降至国家职业接触限值（OELs）的 1/10 以下（如甲醛 OELs 为 0.5mg/m³，则室内浓度需≤0.05mg/m³）。
   • 按实验室体积换气：不同类型实验室的最小换气次数需满足以下标准（换气次数 = 排风量 / 实验室体积）：

     实验室类型	最小换气次数（次 /h）	备注（特殊要求）
     普通化学实验室	6-12	若有大量 VOCs 产生，需提升至 12-15
     生物安全二级（BSL-2）实验室	10-15	必须维持负压，排风需经 HEPA 过滤
     放射性实验室（非密封源）	8-12	排风需经专用过滤装置，避免放射性物质外泄
     高温 / 粉尘实验室	15-20	需加强粉尘捕集，避免设备过热

   • 按人员新风量：每人每小时需≥30m³ 新风，避免 CO₂浓度过高（室内 CO₂需≤1000ppm）。
2. 气流组织：定向流动，无死角
   • 送风口位置：优先设置在实验室清洁区（如入口附近、实验台上方非操作区） ，采用 “上送下排” 或 “侧送下排” 模式，确保新风先流经人员呼吸区，再带走实验产生的有害物。
   • 排风口位置：必须设置在污染区（如实验台下方、通风柜侧面、房间角落） ，且需满足：
     • 排风口底边距地面高度≤0.3m（针对比空气重的有害气体，如氯气、硫化氢）；
     • 若有害气体比空气轻（如甲烷、氨气），排风口需设置在房间顶部（距天花板≤0.3m）；
     • 避免排风口与送风口正对（水平距离≥2m，垂直距离≥1m），防止气流短路。
   • 禁止设计 “顶送顶排”：易导致有害物在人员呼吸区滞留，增加吸入风险。
3. 压力与风量控制：稳定可调
   • 压力监测：对负压 / 正压实验室，需在室内外设置差压传感器（精度 ±5Pa），并在门口安装 “压力指示灯”（如负压实验室亮红色，正压亮绿色），实时显示压力状态。
   • 风量调节：每个实验室的送 / 排风支管需安装电动风阀，可通过 PLC 控制系统（可编程逻辑控制器）调节风量，满足 “实验时高排风、闲置时低排风” 的节能需求（闲置时换气次数可降至 3-5 次 /h）。

（二）局部通风设备：源头捕集核心

1. 通风柜：高风险实验必备通风柜是化学、生物实验中处理挥发性、腐蚀性、有毒物质的核心设备，设计要求如下：
   • 排风量：单个通风柜的排风量需根据 “开口面积” 计算，公式为：排风量 = 开口面积（m²）× 面风速（m/s）×3600；其中，面风速必须稳定在 0.5-0.8m/s（低于 0.5m/s 易导致有害物外溢，高于 0.8m/s 易产生涡流，且能耗过高）。
   • 结构设计：
     • 台面：需耐酸碱、耐高温（如采用环氧树脂板、陶瓷板），边缘需有 50-100mm 高的挡水沿，防止液体外溢；
     • 柜门：采用钢化玻璃，可上下移动，最小开启高度≥200mm（便于操作），最大开启高度≤500mm（确保面风速稳定）；
     • 内部：需设置 “导流板”（引导气流均匀分布），且预留 “气体检测接口”（可实时监测柜内有害物浓度）。
   • 排风处理：若通风柜排出腐蚀性气体（如盐酸、硝酸），需在排风管前加装酸雾洗涤塔；若排出生物气溶胶（如 BSL-2 实验室），需加装HEPA 高效过滤器（过滤效率≥99.97%）。
2. 万向抽气罩：灵活捕集分散污染源适用于实验台面上分散的小剂量有害物（如滴加试剂、小型反应），设计要求：
   • 风量：单个万向罩排风量≥120m³/h，面风速（罩口处）≥1.0m/s；
   • 灵活性：罩口可 360° 旋转，伸缩范围≥1.5m，能覆盖实验台任意操作点；
   • 材质：罩体需耐酸碱（如 PP 材质），连接管需为阻燃 PVC 或铝箔复合管。
3. 原子吸收罩：针对高温 / 大剂量污染源用于原子吸收光谱仪、高温炉等设备的有害物捕集，设计要求：
   • 罩口尺寸：需根据设备尺寸匹配（如直径 300-500mm），确保完全覆盖污染源；
   • 排风量：≥500m³/h，且需设置 “风阀调节”，避免因排风量过大影响设备稳定性。

三、特殊场景专项要求

1. 化学实验室（含有机 / 无机）

• 禁止 “通风柜与试剂柜共用排风”：试剂柜内挥发的有害物会与通风柜排风冲突，导致浓度叠加；
• 排风管材质：需采用耐酸碱的PP 管或玻璃钢管道（避免普通镀锌钢管被腐蚀泄漏）；
• 应急排风：设置 “紧急排风按钮”，当发生有害物泄漏时，可立即将排风量提升至 1.5 倍额定值，快速稀释浓度。

2. 生物安全实验室（BSL-2 及以上）

• 排风必须 “高空排放”：排放口需高于实验室屋顶 2m 以上，且远离新风入口（水平距离≥10m），防止气溶胶扩散；
• 气流屏障：在实验室入口处设置 “缓冲间”（面积≥3m²），缓冲间需维持 “微负压”（压力低于实验室、高于室外），形成 “室外→缓冲间→实验室” 的压力梯度，阻止生物气溶胶外溢；
• 过滤要求：排风需经 “两级 HEPA 过滤”（一级在实验室排风口，二级在排风机前），过滤器需定期检测（每 6 个月一次），失效后需按 “医疗废弃物” 规范处置，避免生物泄漏。

3. 放射性实验室

• 排风过滤：需安装 “放射性物质专用过滤器”（如活性炭过滤器 + 高效粒子过滤器），过滤效率需满足《GB 18871-2002 电离辐射防护与辐射源安全基本标准》；
• 管道标识：排风管外需张贴 “放射性警示标志”，并标注管道内介质类型（如 “含氡排风”“含钴 - 60 排风”）；
• 监测装置：在排风口设置 “放射性浓度监测仪”，实时监测排放浓度，超限时自动报警并切断排风。

4. 物理实验室（含激光 / 电磁）

• 避免通风系统干扰实验：排风机需选用 “低噪声、低振动” 型号（噪声≤60dB，振动≤5mm/s），且风机与管道之间需加装 “减震软接”，防止振动影响精密仪器（如电子天平、激光干涉仪）；
• 恒温恒湿协同：若实验需恒温恒湿（如光学实验室，温度 ±0.5℃，湿度 ±5%），通风系统需与空调系统联动，避免因排风导致温湿度波动过大。

四、节能与运维要求

1. 节能设计

• 变风量（VAV）控制系统：根据通风柜开启数量、有害物浓度自动调节排风量（如仅 1 个通风柜开启时，排风量降至总风量的 1/3），可节能 30%-40%；
• 热回收：在排风机与新风机之间加装 “热交换器”（如板式热交换器、转轮热交换器），回收排风中的冷 / 热量，降低空调系统负荷（热回收效率≥60%）；
• 夜间 / 假期模式：通过定时控制器，在非实验时段（如夜间、寒暑假）将换气次数降至 3-5 次 /h，仅维持基础通风。

2. 运维保障

• 管道检修：排风管需设置 “检修口”（每 10m 一个，尺寸≥400×400mm），便于清理积尘、检查泄漏；
• 风机备用：关键实验室（如 BSL-3、放射性实验室）的排风机需设置 “一用一备”，备用风机需能在 10 秒内自动切换，避免排风中断；
• 数据监测：建立 “通风系统运维平台”，实时监测排风量、面风速、压力、过滤器阻力等参数，自动提醒维护（如过滤器阻力超标时报警，提示更换）。

五、验收与标准合规

1. 面风速检测：通风柜面风速需在 0.5-0.8m/s 范围内，且波动值≤±0.1m/s；
2. 压力梯度检测：负压实验室与相邻区域的压力差需≥5Pa（BSL-2 实验室需≥10Pa）；
3. 有害物浓度检测：在实验满负荷运行时，室内有害物浓度需≤OELs 的 1/10；
4. 噪声检测：实验室内噪声需≤65dB（GB 50346 要求），通风柜操作面噪声需≤60dB。

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