1. 现状分析
环境实验室目前各房间均统一配备1-2套通风柜、万向罩通过风管和轴流风机将实验废气转至楼顶分散排放，存在如下问题：
首先无法实现实验室备用情况下的实验室负压保持，易造成危害性气体如含硫、含酸废气的逸出，尤其在事故工况发生后，对放射性物质化验时，无法保证实验出的放射性气体滞留在房间内，同时不断的从实验室排出。
其次无法根据现场试验操作的实际需求调节通风柜风量。目前以通风管道内的蝶阀旋转截面来调整风速，本质上风机的功率并未变化，造成系统内憋压及能源浪费，而蝶阀界面的调整无法精确的调整风速，只能靠现场工作人员的感知。导致在实验期间，采样物无法在通风柜内充分燃烧，或则风速过大，造成废气在进风口产生扰流而回流至通风柜。
当实验室进行实验操作，补风机组启动，既为实验补入新空气，同时通过调整进风量，使实验室形成微负压，来保证实验室危害性气体不扩散至实验室外。
通过实地勘察以及参考实验室竣工暖通手册，其进风机组风量为12000 m³/h。室外新风经过冷盘管冷却至室内温度后经过风管送入三层各工艺房间内，每个房间的新风量按该房间内通风柜、通风罩等工艺设备总排风量的50%确定。补风机组的控制方式为：任何一台通风柜启动，则补风机组启动，所有通风柜停止运行时，补风机组停止。
该补风机组补风量加上各房间的漏风量，能够满足约3/4实验室执行实验时的进风要求。但是如果所有实验室全部开启进行实验，则无法满足，人员将不得不开启门窗或百叶窗进行补风，如果是在事故工况下的实验品测验，则存在危害气体逸出的较大的隐患。
该补风机组的运行存在缺陷。由于其一开全开的启动逻辑，在某一实验室执行操作，触发补风机组启动时，该补风机组将向全部实验室进行补风，会造成实验室内挥发性物资，如酸雾、异味等扩散进外部走廊，造成一个长期的不安全工作场所，并且此种启动方式造成了能源浪费。
通过分析，得出结论：现有的补风机组勉强能够满足实验室的日常补风需求，但是启动方式不符合节能要求，同时在运行期间会造成其他实验室危害性气体扩散，有必要进行优化。
2 优化方式
为了人员在环境实验室执行实验操作时，能够保持通风柜风速恒定，以及整体通风系统的节能。拟采用定静压的控制方式优化现有的通风系统，满足风速恒定、风量变化的需求。该系统应用需要在现有通风柜及管道基础上增加：风速传感器、柜门位移高度传感器、风管道压力传感器、变频器、风阀执行器等。
在风管静压最低点（选在最不利环路距离风机75%-100%距离，）安装静压传感器，测量该点的静压作为系统预设静压值。见下图：
当实验室排风系统末端通风柜开启数量及门位高度变化时，位移传感器检测到高度信号，初步确定排风柜的排风量，并根据此排风量初步调节变风量阀的开度。面风速传感器通过实测量通风柜的面风速。进一步确定通风柜的排风量，同步微调变风量阀的开度，使面风速恒定在要求值。由于末端系统排风量的增加必定引起风管内静压的变化，在排风的主管道上设置压力传感器，该传感器与变频器一同调节风机转速来维持风管内静压，从而排出实际需要的风量。比如，当通风柜面板被拉高时，通风截面变大，此时排风机管道内静压降低，管道中的压力传感器感到压力变化，并将信号传至变频器调节风机，从而增大风机转速，增加风量，使管道内的静压值回到设定值。同时排风机组与补风机组联动，供给合适的进风量，保证实验房间的微负压，整体逻辑简化为下图：
3 预期结果
3.1整体布置对比
优化前，环境实验通风系统为单独排风，每一个通风柜都带有一台排风机，占地面积大，垂直管道多，影响外观。并且风机数量多导致日常维修量大，风机总体效率比较低。
优化后，多个通风柜对应一台风机以及排风管，及节省量空间，同时降低量设备的维修量。
3.2通风功能及控制对比
优化前，环境实验室通风机组仅有的启停模式，无日常备用以及应急模式。存在同时无法实现实验室内的微负压、通风柜门面风速不足、一台通风柜对应一台风机导致效率低下等问题。
优化后，应用变风量定静压控制系统，可以实现日常工作模式、备用模式、紧急模式三种控制。分别预期如下：
日常工作模式：日常模式下，通风柜门半开高度且风速控制在0.4m/s，此时进风量约为863 m³/h，以仅有一个通风柜的加标实验室在半开通风柜做日常实验时为基础计算，房间体积：V=7.5x4.8x3=108 m³，换气次数约为8次/h，行业普遍为7-10次/h。换气次数以及风速均满足要求。
备用模式：此时为保证实验室的异味及易挥发性物质不扩散到走廊及人员办公区，保持基础功率和最低换气量，此次柜门高度开启0.1m，风速保持在0.4m/s，进风量约为200 m³/h，能够实现约为2次/h的换气次数，行业普遍为2次/h，换气次数以及风速均满足要求。
紧急模式：适用于如试剂倾倒挥洒，或则其他如事故工况要求下的高频率对实验室进行换气。此时柜门全开高度为0.7m，柜门风速保持0.4 m/s，进风量约为1400 m³，能够实现换气次数为14次，行业普遍为12次，换气次数以及风速均满足要求。
4. 结论
本文通过对实验室目前的通风系统的控制逻辑、进风量、补风量等论述分析，针对其进风量不足、控制模式单一、能耗高、存在危险气体扩散的隐患等问题，提出引入变风量定静压控制系统对实验室通风进行优化的方案。通过优化，实验室的换气次数、风速控制、控制逻辑等均较原系统有较大的提升，更重要的是避免了危害气体在实验室人员工作区域的扩散，为工作人员提供更安全的实验场所，同时保障了环境实验室在日常及事故工况下对环境放射性测量的功能。
参考文献:
[1]高磊、沈晋明.实验室通风技术与控制，2015,26(12):31-26
[2]李建良，福清核电环境实验室竣工手册，福清核电，2014-12-04