０?引言

    隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快，我國(guó)工業(yè)由制造業(yè)中心向研發(fā)中心的轉(zhuǎn)型已漸成趨勢(shì)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)大企業(yè)和跨國(guó)集團(tuán)公司新建和改建的研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室越來(lái)越多。這些新建或改建實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)工程設(shè)計(jì)，采用的理念和模式基本一致，即采用建立在高度自動(dòng)化、智能化基礎(chǔ)上的變風(fēng)量排風(fēng)和變風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)與補(bǔ)風(fēng)技術(shù)。新技術(shù)的應(yīng)用與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手法之間的沖突，自然會(huì)在不同場(chǎng)合下顯現(xiàn)出來(lái)。比較突出的場(chǎng)景是，這些實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)與空調(diào)工程設(shè)計(jì)在面臨各地相關(guān)職能機(jī)構(gòu)審查時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)種種歧見(jiàn)。對(duì)此，筆者深感自己有責(zé)任把問(wèn)題解說(shuō)清楚，求得各方共識(shí)；積極維護(hù)我國(guó)相關(guān)行政執(zhí)法和審查的權(quán)威性；

使各級(jí)行政審查始終處于現(xiàn)代化新技術(shù)應(yīng)用積極助推者的境地。

１?實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)工程設(shè)計(jì)基本原則

    國(guó)內(nèi)外關(guān)于實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)工程設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)在總的精神和原則上大都具有某些共性和一致性，歸結(jié)起來(lái)大致有如下幾點(diǎn)：

１）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在排風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行。

２）為有效控制污染物不逸出，排風(fēng)柜的排風(fēng)量應(yīng)確保工作窗口的面風(fēng)速大于或等于０．５ｍ／ｓ。

３）新建和改建實(shí)驗(yàn)室所用排風(fēng)柜應(yīng)裝有實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示和聲光報(bào)警裝置，以便實(shí)時(shí)顯示排風(fēng)柜使用前和使用中的性能參數(shù)，并在面風(fēng)速或者排風(fēng)量降低到容許下限時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。

４）新建和改建實(shí)驗(yàn)室所用排風(fēng)柜應(yīng)采用壓力無(wú)關(guān)型風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)、監(jiān)控與聲光報(bào)警設(shè)施。

５）凡排風(fēng)柜排出的有害氣體與別的排風(fēng)柜排放的氣體混合后，可能引起燃燒、爆炸或者毒性加劇，不應(yīng)合并于一個(gè)系統(tǒng)。

６）除排風(fēng)柜的局部排風(fēng)外，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還應(yīng)有全室排風(fēng)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的總排風(fēng)量折合房間換氣次數(shù)應(yīng)大于或等于６ｈ－１。

７）實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的供暖和空調(diào)不得采用循環(huán)空氣（回風(fēng)）。

８）用于補(bǔ)給實(shí)驗(yàn)室內(nèi)排風(fēng)的新風(fēng)補(bǔ)給送風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)是不含回風(fēng)的直流式系統(tǒng)。

９）除非是潔凈型實(shí)驗(yàn)室，一般實(shí)驗(yàn)室的新風(fēng)補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)略小于房間的總排風(fēng)量，以使室內(nèi)相對(duì)于走道或辦公室保持微負(fù)壓。

    需要特別說(shuō)明的是，上述第２）和３）條是近年來(lái)國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中的新內(nèi)容。與此相對(duì)應(yīng)的是，我國(guó)的ＪＧ／Ｔ?２２２—２００７《實(shí)驗(yàn)室變風(fēng)量排風(fēng)柜》也加入了相關(guān)內(nèi)容，按筆者的理解，這正是與國(guó)際接軌的一項(xiàng)必要舉措。

２?傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)工程設(shè)計(jì)模式

２．１?老式排風(fēng)柜的結(jié)構(gòu)、

    操作及其性能過(guò)去常用的排風(fēng)柜及其排風(fēng)方式如圖１所示，利用上下拉窗２靠手動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)，即當(dāng)工作人員在工作臺(tái)前做實(shí)驗(yàn)時(shí)，拉窗上移，窗口開(kāi)大，直至全開(kāi)；離開(kāi)時(shí)下拉，窗口關(guān)小，直至關(guān)到最小開(kāi)度。設(shè)計(jì)計(jì)算排風(fēng)量則是按相應(yīng)拉窗處于最高位置時(shí)，窗口最大開(kāi)度下確保平均面風(fēng)速大于或等于０．５ｍ／ｓ確定。調(diào)節(jié)閥３是一種調(diào)節(jié)性能很差的手動(dòng)蝶形閥，其只是用于安裝施工完成后系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，按設(shè)計(jì)計(jì)算排風(fēng)量整定。閥位一經(jīng)整定后便定位并固定鎖住，不再改變。由此可見(jiàn)，由這樣的排風(fēng)柜及其風(fēng)閥所構(gòu)成的簡(jiǎn)單排風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行主要有如下特點(diǎn)：

１）由于所用排風(fēng)機(jī)是一臺(tái)固定轉(zhuǎn)速通風(fēng)機(jī)，其運(yùn)行風(fēng)量是固定不變的。它的運(yùn)行狀態(tài)只有開(kāi)和停兩種，相應(yīng)的風(fēng)量為最大和零。所以，這樣的排風(fēng)柜和排風(fēng)系統(tǒng)便稱為定風(fēng)量排風(fēng)柜和定風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)。

２）上下拉窗需由實(shí)驗(yàn)人員手動(dòng)操作，實(shí)驗(yàn)人員做完實(shí)驗(yàn)或者離開(kāi)后，往往不會(huì)總是循規(guī)蹈矩，按操作規(guī)定拉下窗門。

３）窗口面積隨拉窗上下位置的變化而變化，但由于設(shè)計(jì)計(jì)算排風(fēng)量是固定不變的，所以，窗口的平均面風(fēng)速必會(huì)隨著拉窗的下移而不斷增大。當(dāng)它處于最小開(kāi)度時(shí)，窗口風(fēng)速可能會(huì)變得很大，以致吹滅正在進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)的酒精燈。

４）不管排風(fēng)柜的工作狀態(tài)如何變化，系統(tǒng)始終按最大設(shè)計(jì)計(jì)算排風(fēng)量運(yùn)行，其運(yùn)行能耗大；補(bǔ)風(fēng)量及其輸送功耗也隨之增大。

５）上述還只是涉及通風(fēng)輸送能耗的增大。過(guò)去囿于工作、生活條件和科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的限制，實(shí)驗(yàn)室很少采用空調(diào)，充其量只是在寒冷地區(qū)的冬季采用熱風(fēng)補(bǔ)風(fēng)，以滿足室內(nèi)正常供暖或值班供暖。如今，隨著科學(xué)研究技術(shù)水平的快速提高，對(duì)實(shí)驗(yàn)的精確度、可靠性、重復(fù)性要求也越來(lái)越苛嚴(yán)，相應(yīng)地對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的要求也在不斷提高，先是一般舒適性空調(diào)，后來(lái)則是恒溫恒濕空調(diào)環(huán)境，再后來(lái)的發(fā)展是潔凈室環(huán)境要求。在這種情況下如果還是采用定風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)，其能耗是不堪設(shè)想的。僅僅從能耗這一角度說(shuō)，其應(yīng)用也是難以為繼的。

２．２?多臺(tái)傳統(tǒng)排風(fēng)柜并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)典型模式

    隨著研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的增大，不可能每臺(tái)排風(fēng)柜構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，而是需要多臺(tái)排風(fēng)柜并聯(lián)運(yùn)行，共用一個(gè)系統(tǒng)。當(dāng)多臺(tái)排風(fēng)柜接入同一系統(tǒng)時(shí)，可能引起的問(wèn)題很多。

１）首先是系統(tǒng)的初始調(diào)試和整定問(wèn)題。圖２是由不同數(shù)量排風(fēng)柜并聯(lián)運(yùn)行組成的排風(fēng)系統(tǒng)示意。假定每個(gè)排風(fēng)柜的設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)量都是１?５００ｍ３／ｈ，那么圖２中所示的兩個(gè)系統(tǒng)的總排風(fēng)量分別為７?５００ｍ３／ｈ和４?５００ｍ３／ｈ。按照ＧＢ５０２４３—２００２《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》要求，工程完工驗(yàn)收前必須進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試的基本目標(biāo)有二：一是使系統(tǒng)總風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算風(fēng)量；二是調(diào)整各支風(fēng)管風(fēng)閥的開(kāi)度，確保每臺(tái)排風(fēng)

柜的排風(fēng)量均衡，都能有１?５００ｍ３／ｈ的排風(fēng)效果。

    實(shí)際上這種費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、十分煩瑣的工作很少有單位能夠認(rèn)真實(shí)施，最后的結(jié)果必然是順其自然。系統(tǒng)投入使用運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)出現(xiàn)有些排風(fēng)柜窗口的風(fēng)速過(guò)大、有些風(fēng)速太小的不均衡現(xiàn)象。

２）即使是上述初始調(diào)試和整定工作按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定圓滿完成并得以嚴(yán)格驗(yàn)收，那也只是系統(tǒng)某一特定的運(yùn)行工況，比如所有排風(fēng)柜都處于最大開(kāi)度情況下的運(yùn)行狀態(tài)。而實(shí)際上，并聯(lián)于同一系統(tǒng)中的任何一臺(tái)排風(fēng)柜的開(kāi)－?；蛘呃拔恢玫淖兓紩?huì)引起別的排風(fēng)柜排風(fēng)量的變化。這是因?yàn)轱L(fēng)管系統(tǒng)內(nèi)水力相關(guān)，無(wú)法避免各個(gè)末端之間相互干擾。

    為便于各支管的水力平衡，有利于各個(gè)排風(fēng)柜正常、穩(wěn)定運(yùn)行，一個(gè)系統(tǒng)中不宜接入太多的排風(fēng)柜，比如，不超過(guò)４臺(tái)成了一項(xiàng)不成文的約定。當(dāng)然，這種俗成約定是不具嚴(yán)格科學(xué)意義的，它只是在低水平科技手段條件下針對(duì)這類定風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)模式的一種無(wú)奈的折中處置。

２．３?采用定風(fēng)量型排風(fēng)柜排風(fēng)系統(tǒng)和相應(yīng)房間全室通風(fēng)的傳統(tǒng)模式圖３為采用定風(fēng)量型排風(fēng)柜和相應(yīng)房間全室通風(fēng)的傳統(tǒng)模式。在寒冷地區(qū)，該系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)除需經(jīng)粗效過(guò)濾外，還需進(jìn)行加熱，以實(shí)施熱風(fēng)補(bǔ)給。從圖３可看出，全室排風(fēng)系統(tǒng)Ｐ－２和局部排風(fēng)系統(tǒng)Ｐ－１是分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置的。至于全室通風(fēng)是否必須與局部通風(fēng)分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置，雖然未見(jiàn)教科書有所記述，也鮮見(jiàn)有什么設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范條文予以明確規(guī)定，不過(guò)，這一做法卻幾乎已成為通風(fēng)工程設(shè)計(jì)不成文的俗成約定。

    另外，如圖３所示，過(guò)去，囿于技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的限制，多數(shù)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)不設(shè)空調(diào)，只是要求冬季溫度不低于５.０℃而已。所以，新風(fēng)補(bǔ)給系統(tǒng)的全年運(yùn)行能耗尚屬有限。

３?現(xiàn)代自動(dòng)化、智能化實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)工程設(shè)計(jì)模式

３．１?實(shí)驗(yàn)室變風(fēng)量排風(fēng)柜的應(yīng)用

    ＪＧ／Ｔ?２２２—２００７《實(shí)驗(yàn)室變風(fēng)量排風(fēng)柜》是一項(xiàng)與美國(guó)ＡＳＨＲＡＥ標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等效的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)柜需采用自動(dòng)化控制手段，以保持工作窗口面風(fēng)速恒定為目的而實(shí)施變風(fēng)量控制。

    圖４所示為最簡(jiǎn)單的只有單一排風(fēng)點(diǎn)，沒(méi)有分支風(fēng)管的情況。圖中１為可自動(dòng)或手動(dòng)控制的上下拉窗；２為安裝于窗口的風(fēng)速傳感器；風(fēng)速顯示控制器３根據(jù)面風(fēng)速給定值與風(fēng)速傳感器２的實(shí)時(shí)測(cè)定值進(jìn)行比較，作出判斷；操控變頻器４，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速，增大或減小排風(fēng)量。

    對(duì)于面風(fēng)速的感測(cè)，這里只是為了能比較直觀地闡述原理，才在圖４中借用了風(fēng)速傳感器

２。在現(xiàn)實(shí)情況下，采用這種有形的風(fēng)速傳感器顯得有些礙手礙腳，也難以找到恰當(dāng)位置安放。在實(shí)踐中廣泛采用的是間接的機(jī)械式替代方式，即利用卷軸行程傳感器對(duì)其牽拉線纜拖動(dòng)的窗門位移高度進(jìn)行精確的感測(cè)，從而相應(yīng)地加大或者減小排風(fēng)量，以達(dá)到始終保持恒定面風(fēng)速的效果。其工作原理可用式（１）表示。

Ｌ＝３?６００ｖ?ｂｈ

（１）式中?Ｌ為排風(fēng)量，ｍ３／ｈ；

ｖ為恒定的平均面風(fēng)速，０．５ｍ／ｓ；

ｂ為窗口寬度，ｍ；ｈ為窗口開(kāi)啟高度，ｍ。

式（１）中的ｖ和ｂ都是常量，唯一的變量是ｈ。所以，排風(fēng)量Ｌ與窗口高度ｈ（即卷軸行程傳感器所感測(cè)到的行程）之間存在著簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。

    為了使窗口保持恒定的面風(fēng)速，只要感測(cè)出窗口的高度（開(kāi)度），即可計(jì)算并實(shí)施控制所需排風(fēng)量Ｌ。這樣，卷軸行程傳感器的感測(cè)效應(yīng)與面風(fēng)速傳感器便是完全等效的。后文中除非特別說(shuō)明，在討論相關(guān)自動(dòng)控制原理時(shí)，將一律采用排風(fēng)量（風(fēng)速）傳感器代之。

    對(duì)于變風(fēng)量排風(fēng)柜，如果要求進(jìn)一步提高其自動(dòng)化程度，還可增設(shè)區(qū)域存在傳感器，在一定距離處（比如距排風(fēng)柜０．５ｍ）感測(cè)操作人員的有無(wú)，自動(dòng)操控工作窗口的開(kāi)閉。當(dāng)排風(fēng)柜前有操作人員時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)給控制器，命令將排風(fēng)柜設(shè)置到使用模式（開(kāi)窗和正常排風(fēng)量）；當(dāng)操作人員離開(kāi)后，傳感器和控制器便發(fā)出指令，將排風(fēng)柜設(shè)置于待命模式（關(guān)窗和最小排風(fēng)量）

。實(shí)際工程中常見(jiàn)的是具有多個(gè)排風(fēng)點(diǎn)的系統(tǒng)形式。圖５所示的是含有２個(gè)排風(fēng)點(diǎn)的系統(tǒng)，在這種情況下，每個(gè)支風(fēng)管所連接的變風(fēng)量排風(fēng)柜都需采用壓力無(wú)關(guān)型變風(fēng)量閥４，以確保每個(gè)排風(fēng)末端的排風(fēng)效果不受別的支風(fēng)管及其末端設(shè)備運(yùn)行狀況的干擾影響。

    接入系統(tǒng)的任一排風(fēng)柜分支風(fēng)量彼此之間互相不受干擾的根本原因，在于其所用變風(fēng)量閥的壓力無(wú)關(guān)特性。實(shí)踐中應(yīng)用最多的壓力無(wú)關(guān)型變風(fēng)量裝置為文丘里變風(fēng)量閥（文氏風(fēng)閥）。變風(fēng)量通風(fēng)柜與文丘里變風(fēng)量閥及卷軸行程傳感器結(jié)合使用的集成模塊見(jiàn)圖６。

    圖５中，卷軸行程傳感器２感測(cè)到拉窗位置改變后，發(fā)出信號(hào)給控制器３（ＶＩＣ），后者即命令變風(fēng)量閥４的閥位作出相應(yīng)的變化，以達(dá)到所需的風(fēng)量（風(fēng)速）；同時(shí)，風(fēng)量數(shù)據(jù)信號(hào)也由變風(fēng)量閥４傳輸給風(fēng)量疊加計(jì)算給定器５（ＤＩ）?？傦L(fēng)量顯示控制器６（ＦＩＣ－１０１）在獲得其計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)信號(hào)后，控制變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)７的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，以滿足總風(fēng)量要求。顯然，這是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制，如要實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，補(bǔ)充一個(gè)總風(fēng)量反饋信號(hào)即可。

３．２?壓力無(wú)關(guān)型文丘里變風(fēng)量閥的構(gòu)造和工作原理

    文丘里變風(fēng)量閥消除了排風(fēng)系統(tǒng)（或空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)）中各支管或末端之間水力工況的相關(guān)性，可以說(shuō)是變風(fēng)量通風(fēng)與空調(diào)技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵性設(shè)備。只有了解其結(jié)構(gòu)和工作原理（見(jiàn)圖７９），才能洞察它的壓力無(wú)關(guān)特性。

    如圖７所示，文丘里變風(fēng)量閥的外形是一個(gè)文氏管型的筒體１，內(nèi)部有一裝有壓力補(bǔ)償彈簧３的錐形閥芯２。４為安裝于閥體上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它接收來(lái)自風(fēng)量顯示控制器（ＶＩＣ）的控制信號(hào)，通過(guò)連桿７牽動(dòng)錐形閥芯２前后移動(dòng)，改變環(huán)形流道截面，實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)。顯然，這是屬于主動(dòng)性質(zhì)的控制效應(yīng)。壓力補(bǔ)償彈簧３吸收風(fēng)管系統(tǒng)中壓力在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，從而賦予文丘里變風(fēng)量閥壓力無(wú)關(guān)特性，因此，彈簧３在文丘里變風(fēng)量閥中被稱為定風(fēng)量機(jī)構(gòu)。當(dāng)排風(fēng)系統(tǒng)總風(fēng)管內(nèi)壓力（圖７和圖９ａ中文丘里變風(fēng)量閥的左側(cè)）降低時(shí)，或送風(fēng)系統(tǒng)總風(fēng)管內(nèi)（文丘里變風(fēng)量閥右側(cè)）壓力升高時(shí)，文丘里變風(fēng)量閥前后壓差增大。這一增大的壓差一方面會(huì)導(dǎo)致風(fēng)量有增大的趨勢(shì)；另一方面也會(huì)加大施加于錐體彈簧上的壓力，壓縮彈簧，推動(dòng)錐形閥芯稍稍向左移動(dòng)，

使閥內(nèi)環(huán)形流道截面積減小，流動(dòng)阻力增大，使之呈現(xiàn)風(fēng)量減小的趨勢(shì)。這樣，本來(lái)因壓差增大而可能導(dǎo)致風(fēng)量增大的趨勢(shì)，便在后一因素作用下，獲得補(bǔ)償或平衡，最終得以消除。反之亦然。

    圖８中風(fēng)量曲線ａ，ｂ，ｃ，…，ｎ，與圖７所示的閥位一一對(duì)應(yīng)。圖中縱坐標(biāo)顯示的是壓力補(bǔ)償彈簧的正常工作壓力范圍，只要總風(fēng)管內(nèi)壓力波動(dòng)引起文丘里變風(fēng)量閥前后壓差的變化不超出所示壓力范圍，文丘里變風(fēng)量閥即可完全排除風(fēng)管系統(tǒng)內(nèi)無(wú)序的壓力波動(dòng)干擾，而達(dá)到壓力無(wú)關(guān)的控制效果。圖８中的Ａ和Ｂ分別表示文丘里變風(fēng)量閥兩個(gè)互不相關(guān)操作機(jī)構(gòu)的控制功能：前者根據(jù)自動(dòng)控制器指令信號(hào)，對(duì)風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)；后者為閥件本身為排除系統(tǒng)壓力波動(dòng)干擾因素影響的定風(fēng)量作用。

３．３?現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)與空調(diào)工程設(shè)計(jì)的典型模式

１）大型變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)圖１０所示的排風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)大型變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)。并聯(lián)接入該系統(tǒng)的變風(fēng)量排風(fēng)柜１，僅圖中所示的一個(gè)房間就有５臺(tái)，另外，圖中未示出的其他房間可能還有很多臺(tái)。還有一個(gè)與傳統(tǒng)做法明顯不同之處，房間全室通風(fēng)的排風(fēng)管４也與各排風(fēng)柜局部排風(fēng)支管并聯(lián)于一個(gè)系統(tǒng)。需要注意的是，系統(tǒng)的每個(gè)支管上都裝有壓力無(wú)關(guān)型文丘里變風(fēng)量閥２，而且，系統(tǒng)的動(dòng)力部分采用的是變頻風(fēng)機(jī)３。采用變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)中心，

可能采用的排風(fēng)柜數(shù)量少則幾臺(tái)，多則十幾臺(tái)、數(shù)十臺(tái)。從理論和技術(shù)層面上說(shuō)，并聯(lián)接入同一系統(tǒng)的排風(fēng)柜或其他設(shè)備數(shù)量可以不受限制，而且，全室排風(fēng)風(fēng)管的并聯(lián)接入也屬正常和必要。更有甚者，同一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)還可連接若干個(gè)不同實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)。其實(shí)，這一切都是由于并聯(lián)各支路的水力工況，以至其風(fēng)量，均被賦予了壓力無(wú)關(guān)特性的緣故。另外，借助于智能化的自動(dòng)控制技術(shù)，可確保系統(tǒng)總是以必要的最小排風(fēng)量運(yùn)行，從而在最大程度上減少通風(fēng)和空調(diào)能耗。

    需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，有的實(shí)驗(yàn)室要求恒溫恒濕空調(diào)環(huán)境，甚至是潔凈空調(diào)環(huán)境，但更多的只是要求保持舒適性環(huán)境即可。不同空調(diào)環(huán)境參數(shù)的要求，其系統(tǒng)運(yùn)行能耗顯然是大相迥異的。

２）大型變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量自動(dòng)控制原理變風(fēng)量排風(fēng)柜的應(yīng)用和變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)于確保實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)柜的排風(fēng)效果，保障整個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定，改善實(shí)驗(yàn)室研究人員的職業(yè)衛(wèi)生環(huán)境，降低實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)和空調(diào)負(fù)荷、減少能耗都具有很大意義。

    圖１１所示的是一個(gè)跨房間的多室共用系統(tǒng)，首先它所連接的排風(fēng)柜及其他設(shè)備的數(shù)量很多（遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)習(xí)慣的３～４臺(tái)）；其次，在符合某些規(guī)定的條件下它容許把作為局部排風(fēng)的排風(fēng)柜、儲(chǔ)存柜、活動(dòng)風(fēng)口等的排風(fēng)與房間全室排風(fēng)合并成一個(gè)系統(tǒng)。

    如圖１１所示，從風(fēng)量（風(fēng)速）顯示控制器１（ＶＩＣ－１０１～１０５）到變風(fēng)量閥２的控制，等同于圖５。凡是接入同一系統(tǒng)，包括來(lái)自別的房間的各排風(fēng)末端風(fēng)量控制器的風(fēng)量輸出信號(hào)，都各自輸入變風(fēng)量閥２，３，以控制自身所需排風(fēng)量。同時(shí)，各路排風(fēng)量數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由各變風(fēng)量閥２，３輸入風(fēng)量疊加計(jì)算給定器４（ＤＩ－１０１）。給定器４的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)信號(hào)即作為總風(fēng)量顯示控制器５（ＦＩＣ－１０１）的系統(tǒng)總風(fēng)量給定值，用于控制變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)６的轉(zhuǎn)速?？傦L(fēng)量傳感器７測(cè)得的總風(fēng)量值是控制動(dòng)作后的實(shí)際風(fēng)量，作為反饋信號(hào)再輸入總風(fēng)量顯示控制器５（ＦＩＣ－１０１），與之前的計(jì)算給定值進(jìn)行比較，構(gòu)成帶反饋的閉環(huán)控制回路，從而可實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)總風(fēng)量的精確控制。

３）全室排風(fēng)量的確定及其自動(dòng)控制原理對(duì)于房間的全室排風(fēng)而言，由于它只與該房間的容積相關(guān)，理應(yīng)在每一房間（實(shí)驗(yàn)室）層級(jí)基礎(chǔ)上考慮問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室的日常全室排風(fēng)量應(yīng)確保換氣次數(shù)不小于６ｈ－１。由于室內(nèi)的局部排風(fēng)也是來(lái)自同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，其實(shí)時(shí)量值也應(yīng)計(jì)入全室排風(fēng)內(nèi)，室內(nèi)局部排風(fēng)量是時(shí)時(shí)變化的，因而，全室排風(fēng)量也需隨之時(shí)時(shí)改變才行。

    圖１２所示的只是整個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)（圖１１）中所涉及實(shí)驗(yàn)室的一部分。來(lái)自各變風(fēng)量閥２，３的風(fēng)量數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入風(fēng)量疊加計(jì)算給定器４（ＤＩ－１０２），其計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)信號(hào)有兩路輸出：一路傳輸給補(bǔ)風(fēng)量差值計(jì)算給定器ＳＰ－２０１（見(jiàn)圖１３），以供送風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)風(fēng)量控制用；另一路則傳送給全室排風(fēng)量顯示控制器５（ＦＩＣ－１０２），與房間按照最小換氣次數(shù)計(jì)算的排風(fēng)量給定值進(jìn)行比較。如果前者實(shí)時(shí)量值與后者給定值相等，則變風(fēng)量閥３開(kāi)度保持不變；如果前者大于后者，閥３關(guān)小，直到全關(guān)；反之，若前者小于后者，則閥３逐步加大開(kāi)度，直到補(bǔ)全不足部分風(fēng)量為止。

    圖１２中的給定值可按照實(shí)驗(yàn)室工作班制定時(shí)改變，比如白天工作期間，室內(nèi)最小換氣次數(shù)按６ｈ－１計(jì)算；夜間最小換氣次數(shù)按２ｈ－１計(jì)算。定時(shí)改變給定值，即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能的值班通風(fēng)控制。

４）變風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量的自動(dòng)控制圖１０中Ｓ－１系統(tǒng)是一個(gè)典型的跨區(qū)域（房間）、多區(qū)域（房間）共用的直流式變風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)。其單一實(shí)驗(yàn)室和系統(tǒng)總送風(fēng)量的自動(dòng)控制原理見(jiàn)圖１３。

    實(shí)驗(yàn)室空調(diào)自動(dòng)控制有兩個(gè)方面須考慮：一是室內(nèi)微負(fù)壓（潔凈室空調(diào)時(shí)微正壓）的保持；另一個(gè)是室內(nèi)環(huán)境要求的空氣參數(shù)的保持。對(duì)于室內(nèi)微負(fù)壓的控制，有兩種方案可供選擇：補(bǔ)風(fēng)量差值控制方案和壓差控制方案。

    補(bǔ)風(fēng)量差值控制方案示于圖１３左側(cè)。送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量控制大致可分解成兩個(gè)層次：由補(bǔ)風(fēng)量差值計(jì)算給定器３（ＳＰ－２０１）和風(fēng)量顯示控制器４（ＦＩＣ－２０１）構(gòu)成的單一房間層次的控制與由風(fēng)量疊加計(jì)算給定器５（ＤＩ－２０３）和總風(fēng)量顯示控制器６（ＦＩＣ－２０３）構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)層次的控制。將來(lái)自室內(nèi)總排風(fēng)量的數(shù)據(jù)信號(hào)（圖１２中ＤＩ－１０２的一路輸出信號(hào)）輸入補(bǔ)風(fēng)量差值計(jì)算給定器３（ＳＰ－２０１），后者可將其乘以０．９（或０．９５）所得結(jié)果作為室內(nèi)送風(fēng)量給定值，輸入風(fēng)量顯示控制器４，控制變風(fēng)量閥１的開(kāi)度，這是房間層次的控制。至于整個(gè)送風(fēng)系統(tǒng)層次的控制，則是由來(lái)自各房間送風(fēng)支管上變風(fēng)量閥１和２的風(fēng)量數(shù)據(jù)信號(hào)輸入風(fēng)量疊加計(jì)算給定器５（ＤＩ－２０３）開(kāi)始，通過(guò)總風(fēng)量顯示控制器６（ＦＩＣ－２０４）對(duì)送風(fēng)機(jī)７的轉(zhuǎn)速實(shí)施控制完成。

    方案Ｂ壓差控制方案比較簡(jiǎn)單，由安裝于室內(nèi)的壓差傳感器８感測(cè)室內(nèi)側(cè)壓力與室外側(cè)（走廊）壓力之間的實(shí)時(shí)壓差信號(hào)，輸入壓差顯示控制器９（ＰＩＣ－２０１），與預(yù)先確定的壓差給定值進(jìn)行比較，控制器９根據(jù)偏差信號(hào)的大小，調(diào)節(jié)變風(fēng)量閥的開(kāi)度。同時(shí)，來(lái)自變風(fēng)量閥１的送風(fēng)量信號(hào)傳輸給風(fēng)量疊加計(jì)算給定器５（ＤＩ－２０３），參與對(duì)整個(gè)系統(tǒng)總送風(fēng)量的控制。

    室內(nèi)環(huán)境空氣參數(shù)的控制也有兩種手段：一種是常規(guī)的空氣處理過(guò)程中的參數(shù)控制，另一種是對(duì)送風(fēng)量的控制。前者實(shí)施比較簡(jiǎn)便、節(jié)能；后者實(shí)施起來(lái)勢(shì)必又會(huì)反過(guò)來(lái)波及并牽動(dòng)室內(nèi)負(fù)壓，以至排風(fēng)量的控制。顯然，在既要滿足負(fù)壓控制要求，又要滿足室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)要求的情況下，便不得不額外加大送風(fēng)量和排風(fēng)量，導(dǎo)致運(yùn)行能耗增大，所以，筆者認(rèn)為，后一種手段不值得推廣應(yīng)用。

４?研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)工程設(shè)計(jì)及其完工驗(yàn)收面臨的評(píng)價(jià)和審查

    我國(guó)各級(jí)地方政府下屬的相應(yīng)職能監(jiān)督機(jī)構(gòu)，比如各級(jí)疾病預(yù)防控制中心、衛(wèi)生監(jiān)督所、勞動(dòng)安全監(jiān)督機(jī)構(gòu)等，受權(quán)對(duì)研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)、空調(diào)工程的各個(gè)階段實(shí)施監(jiān)督和審查。這類監(jiān)督和審查隨著實(shí)施過(guò)程的進(jìn)展越來(lái)越嚴(yán)格和規(guī)范化?，F(xiàn)在可以確定的是，除了工程設(shè)計(jì)前期針對(duì)室外環(huán)境的環(huán)境影響評(píng)價(jià)之外，對(duì)于室內(nèi)環(huán)境至少得通過(guò)兩步評(píng)估和審查：

    初步設(shè)計(jì)階段的預(yù)評(píng)估審查和完工后的效果實(shí)測(cè)驗(yàn)收審查。僅就這一制度實(shí)施以來(lái)筆者所經(jīng)歷的情況而言，碰到的問(wèn)題不少。這些問(wèn)題大致有：

１）新老系統(tǒng)不同設(shè)計(jì)理念的質(zhì)疑。

①在一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)中連接排風(fēng)柜數(shù)量超過(guò)４臺(tái)有違常規(guī)，難以正常、可靠、有效地運(yùn)行。

②把作為全室通風(fēng)的排風(fēng)與作為局部通風(fēng)的排風(fēng)柜排風(fēng)合并接入同一系統(tǒng)，難以認(rèn)可。

③偌大一個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)連接的支風(fēng)管多多，能否防止氣流的倒灌？

④由于對(duì)作為新技術(shù)應(yīng)用之關(guān)鍵性裝置———壓力無(wú)關(guān)型文丘里變風(fēng)量閥的構(gòu)造、工作原理、性能的不了解，產(chǎn)生各種疑慮，導(dǎo)致對(duì)新型系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和安全性的懷疑。

    上述４個(gè)方面的問(wèn)題是初始階段最常受到評(píng)審專家們質(zhì)疑的話題。不過(guò)，

通過(guò)對(duì)新老系統(tǒng)不同設(shè)計(jì)理念的解說(shuō)，評(píng)審專家們最終能接受新的思維和技術(shù)理念。

２）某公司實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)和通風(fēng)工程設(shè)計(jì)，考慮到生產(chǎn)工藝未來(lái)可能的多變，借鑒其國(guó)外已有的成功先例，采用模塊化的手法，在每一單元模塊承重頂板上預(yù)留若干標(biāo)準(zhǔn)尺寸的管孔，用以適應(yīng)日后設(shè)備位置的可能變動(dòng)。對(duì)于這種本來(lái)屬于增進(jìn)工藝靈活性的新的設(shè)計(jì)思想，基于它對(duì)室內(nèi)環(huán)境控制并無(wú)實(shí)質(zhì)性影響，不但不應(yīng)遭到質(zhì)疑，反而應(yīng)該得到肯定和支持。

３）某公司實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)方和設(shè)計(jì)方，為了追求建筑立面的美觀，整個(gè)外墻自上而下全部采用玻璃幕墻。鑒于新風(fēng)進(jìn)風(fēng)量很大，只能利用建筑物周邊頂部的幕墻留出條縫作為新風(fēng)口，并通過(guò)適當(dāng)?shù)膰?，?gòu)成寬廣的新風(fēng)通道，與安裝于屋面的新風(fēng)機(jī)房相連通。對(duì)于這樣的做法和安排，質(zhì)疑之聲不斷。理由是在衛(wèi)生部和地方衛(wèi)生部門頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中確有條文明確要求：“空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)應(yīng)直接取自室外”，而不是靠機(jī)房的負(fù)壓吸入。其實(shí)，該條文的目的只是在于限制當(dāng)新風(fēng)機(jī)房周邊有其他房間，在新風(fēng)機(jī)房負(fù)壓作用下，有可能吸入非室外空氣的情況。然而，在該工程情況下，一方面由于進(jìn)風(fēng)量很大，利用風(fēng)管集風(fēng)，幾無(wú)可能；另一方面，新風(fēng)機(jī)房周邊并無(wú)別的房間連通，新風(fēng)機(jī)房吸入的只是室外空氣。情況解釋清楚之余，質(zhì)疑之聲也就戛然而止。

４）某工程的建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)方案，對(duì)實(shí)驗(yàn)室空調(diào)提出采用風(fēng)機(jī)盤管方式，這一設(shè)計(jì)方案終不為評(píng)審專家們所認(rèn)可。理由是，風(fēng)機(jī)盤管自身賴以工作的空氣循環(huán)處理方式，有違實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)關(guān)于回風(fēng)利用問(wèn)題的基本原則。

５）某公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在其實(shí)驗(yàn)中心通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)方案中提出了一種新的方法。主要思想有兩點(diǎn)：

一是辦公區(qū)的空調(diào)采用直流式的全空氣系統(tǒng)；二是除衛(wèi)生間的排風(fēng)直接排出外，辦公區(qū)的全部排風(fēng)作為實(shí)驗(yàn)區(qū)空調(diào)的進(jìn)風(fēng)。應(yīng)該說(shuō)，這一設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)了對(duì)節(jié)能減排的追求，可是要想得到公共衛(wèi)生專家們的認(rèn)可，不費(fèi)一番口舌，也是難以通過(guò)的。不過(guò)，以筆者觀點(diǎn)看，只要辦公區(qū)能夠嚴(yán)格執(zhí)行控?zé)熤贫龋龃笮嘛L(fēng)換氣次數(shù)后的排風(fēng)空氣質(zhì)量滿足實(shí)驗(yàn)區(qū)的空調(diào)新風(fēng)進(jìn)風(fēng)的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，是不會(huì)有問(wèn)題的。這種空氣的梯級(jí)利用，是值得充分肯定的。這種做法的實(shí)際效果還可在工程實(shí)施后，通過(guò)實(shí)測(cè)予以驗(yàn)證。

６）比較常見(jiàn)和頻發(fā)的問(wèn)題是對(duì)實(shí)驗(yàn)中心的通風(fēng)排風(fēng)口和進(jìn)風(fēng)口的不當(dāng)處理和安排。相應(yīng)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)兩者的最小水平安裝距離和垂直安裝距離都有明確和嚴(yán)格規(guī)定。但是，建設(shè)單位往往考慮建筑物的美觀，不希望把排風(fēng)管做得足夠高，以致污染氣流得不到有效擴(kuò)散。在這種情況下，采用提高出口風(fēng)壓，加大氣流射流高程的辦法，盡管可以使問(wèn)題得到部分改善或緩解，但重要的是還需通過(guò)氣流擴(kuò)散模擬計(jì)算加以論證，并在工程竣工投產(chǎn)后，對(duì)氣流擴(kuò)散效果進(jìn)行實(shí)測(cè)驗(yàn)證。

７）筆者對(duì)某公司已建成實(shí)驗(yàn)大樓建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，該實(shí)驗(yàn)大樓４層屋面上布滿了新風(fēng)空氣處理機(jī)組和排風(fēng)凈化處理機(jī)組以及各種管道。盡管新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口和廢氣排風(fēng)口分別位于建筑物寬度方向的兩側(cè)，水平距離可達(dá)２５ｍ以上，而且兩者風(fēng)口朝向相反，但是，其排風(fēng)口高度很低，甚至低于僅靠著的女兒墻高度。這顯然存在兩個(gè)問(wèn)題，一是排風(fēng)氣流受到女兒墻的阻擋，嚴(yán)重影響污染氣流的擴(kuò)散；二是排風(fēng)口高度和新風(fēng)口與排風(fēng)口的垂直距離不符合規(guī)范要求。雖然實(shí)驗(yàn)室周圍看不到高高矗立的排氣筒，大樓美觀的立面得以保全，但是，污染氣流擴(kuò)散不良，導(dǎo)致周邊環(huán)境污染和新風(fēng)進(jìn)風(fēng)空氣質(zhì)量的降低，這樣的代價(jià)是不容許的。

５?結(jié)語(yǔ)

    現(xiàn)代化、智能化的研發(fā)中心實(shí)驗(yàn)室可說(shuō)是完全建立在先進(jìn)的變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)和變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)上的。而變風(fēng)量通風(fēng)與空調(diào)技術(shù)卻絲毫離不開(kāi)自動(dòng)控制手段的保障。筆者在文中就此方面的詮釋，也僅僅是基于和限于個(gè)人對(duì)所涉問(wèn)題的理解，特別是對(duì)自動(dòng)控制原理的圖示，重點(diǎn)在于對(duì)控制邏輯的表達(dá)，力求通俗、簡(jiǎn)約、直觀，讓通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)者和工程審查者易于接受。