1、調查研究及問題
在本工程設計時，筆者曾于1997年底、1998年夏季先后兩次隨同華中師范大學主管領導、化學系教師赴北京、天津、南京、廣州及武漢地區(qū)對教育部近二十所高等院校的化學樓、物理樓、化工樓及一些國家級實驗樓作了實地調查研究。這些實驗樓大部分是在上世紀70代末，八十年代及九十年代初興建的，且個別是上世紀四十年代興建的老式建筑。通過實地調查發(fā)現(xiàn)這些實驗樓不同程度存在以下問題：
建筑外觀陳舊、破損；建筑外墻上隨處安裝吊掛風機，設備噪聲大；室內設備老化，管線雜亂。
通風效果差。室內、走道各種氣味大、刺鼻。通風管道破損漏風明顯，老化嚴重。
實驗室“三廢”處理不當，不符合環(huán)保要求。
因此，了解發(fā)現(xiàn)這些實驗樓通風存在的問題，對于如何做好今后的實驗樓通風設計工作是很有價值的。
2、工程概況
華中師范大學邵逸夫化學樓為一幢教學與化學分析實驗的綜合性建筑。它是由香港邵逸夫先生贊助，國家教育部撥款，學校自籌資金而興建的。其建筑位于校內桂子山上，建筑占地1780m2，總建筑面積12167m2。教學校部分八層，為Ⅰ區(qū)，主要功能為教學用房，由學術報告廳、會議室、書庫及辦公等組成。實驗樓部分為七層，局部五層。七層部分為Ⅱ區(qū)，層高3.9m，五層部分為Ⅲ區(qū)，層高3.9m。Ⅱ及Ⅲ區(qū)屋面局部設有通風機廊，其高度為2.7m。工程于1998年12月設計，2001年1月竣工。
Ⅱ區(qū)一層為教學法實驗室，化工實驗室及科研室；二層為無機天平室、無機科研及實驗室；三層為物化實驗及科研室；四層為分析實驗室；五層為有機實驗及科研室；六～七層為合成研究室及教學工作室。Ⅱ區(qū)共設通風柜134臺。
Ⅲ區(qū)一層為無機藥品庫、無機玻璃加工、儀器房；二層為無機科研及紫外光譜室；三層為物化科研室、電教技術室及電化系統(tǒng)室；四層為發(fā)射光譜、原子吸收光譜、光度、螢光、氣相色譜室；五層為有機科研及紅外光譜室。Ⅲ區(qū)共設通風柜37臺。
根據(jù)校方設計要求：通風柜采用機械排風方式，Ⅱ區(qū)無機實驗室及五層有機實驗室的實驗臺采用局部排風方式；其它不產生有害氣體的實驗室按一般機械排風設計，換氣次數(shù)按1～2次/h計算。要求做到室內、走道無異味。重點考慮“三廢”的排放。
3、實驗室有害氣體的種類及散發(fā)量
在化學實驗過程中，經(jīng)常會產生各種難嗅的、有腐蝕的、有毒及易爆的氣體。這些有害氣體如不及時排至室外，不僅造成室內空氣污染，影響實驗人員的健康與安全，而且會影響設備的精度和使用年限。
因此，了解實驗室產生的有害氣體種類及散發(fā)量對通風工程設計是十分重要的。化學樓實驗室有害氣體按照化學特性基本上可分為無機及有機兩大類。
無機類有害氣體主要有：SO2、SO3、H2S、NO、NO2、NH3、CL2、HCL、HF1、SiF4、CO及臭氧、氰化物等。
有機類有害氣體主要有：甲烷、乙烷、乙炔、苯、甲醛、甲醇、甲酸等。
由于校方無法提供實驗室實驗過程中產生有害氣體散發(fā)量的詳細數(shù)據(jù)，所以在設計時，只能做定性分析，無法進行定量分析，要進行定量分析只有通過實驗實測取得數(shù)據(jù)。但從定性上講，化學實驗室產生有害氣體的散發(fā)量相對工廠企業(yè)工藝過程中產生有害氣體的散發(fā)量要小得多。

4、通風系統(tǒng)設計

4.1 操作口吸風速度取值（見表） 　　4.2 排風系統(tǒng)主要設計原則
4.2.1 無機實驗室、有機實驗室及農藥所合成實驗室排風系統(tǒng)分開設置。
4.2.2 對于混合后可能引起燃燒、爆炸、結聚凝塊或形成毒性更強的有害物時，分設排風系統(tǒng)。
4.2.3 對于有害氣體、蒸汽或粉塵的發(fā)散源分開設置局部排風裝置。
4.2.4 含有劇毒物質或難聞氣味物質的局部排風系統(tǒng)所排出的氣體，應排至建筑物動力陰影區(qū)和正壓區(qū)以上。
4.2.5 局部排風系統(tǒng)排出的氣體在排入大氣之前，應根據(jù)所含有害物的毒性及濃度確定是否需要進行凈化處理。
4.3 通風柜排風系統(tǒng)設計
4.3.1 通風柜的布置
本工程Ⅱ區(qū)設有通風柜134臺、Ⅲ區(qū)設有通風柜37臺。其外型尺寸均為1600×750×1700（長×寬×高），操作口尺寸均為350×600×2（長×高×數(shù)量）。
為防止從窗外進入的室外氣流的干擾，本工程通風柜均布置在房間靠近走道的內墻角。
4.3.2 通風柜排風量計算
其排風量按下公式計算：

L=3600FVβ m3/h

L=3600×0.35×0.6×2×0.7×1.1

=1164m3/h

4.4 通風柜排風系統(tǒng)設計
從使用方便及排風效果角度考慮，最好是一臺通風柜為一個排風系統(tǒng)。但由于本工程通風柜數(shù)量多，且同時有實驗室其它排風系統(tǒng)，若一臺通風柜設一個排風系統(tǒng)，那么垂直風管的數(shù)量及風機廊風機臺數(shù)眾多，難以布置。因此本工程經(jīng)綜合考慮，反復推敲，一般2～3臺通風柜設計為一個排風系統(tǒng)，但原則上不超過4個。

4.4 實驗室實驗臺局部排風系統(tǒng)設計
4.4.1 側吸罩排風量計算
根據(jù)設計要求，Ⅱ區(qū)二層無機及五層有機實驗室內的實驗臺要求設置局部排風系統(tǒng)。
每間實驗室設有三組長4.0m、寬1.4m、高0.8m的實驗臺。
本工程設計在每組實驗臺面上設有6個（一邊3個）側吸罩，其尺寸為：口部Φ200，法蘭邊150mm，接管Φ150，要求側吸罩口距實驗臺面水平距離0.4m處產生0.25m/s的吸氣速度。
根據(jù)吸流流譜及Dalla-Valle實驗公式，側吸罩
風量為：

L=0.75·（5x2+F）·Ux·3600 m3/h

L=0.75·（5·0.42+

為使實驗人員在臺面更為方便地進行實驗操作，本工程設計特將側吸罩設計成一個可360°旋轉的套筒式側吸罩。詳實驗臺剖面。
4.4.2 排風系統(tǒng)風管布置
設計時，為盡量減少實驗室空中布置的管線，減少各種管線干擾實驗人員的視線，使室內布置整潔、光線明亮，對通風管道、上、下水管、實驗室用各種氣體管道作了精心統(tǒng)一的安排。實驗臺下方除支墩外，其余均為空心，側面設置柜門。各種管線均設置在臺面下方，支管線垂直出臺面。側吸罩支風管與臺面下方主風管交接處接一手動蝶閥，可方便地通過開啟臺面下方側面柜門進行風量及平衡調節(jié)。同時在側吸罩支風管在臺面上的法蘭處設一鋼絲網(wǎng)以防止異物進入實驗臺下方的主風管，從而影響通風系統(tǒng)的正常運行。

通風管道采用垂直敷設方式接至頂層風機廊風機。

實驗臺剖面圖

4.5 無有害氣體產生的實驗室、廢液間及衛(wèi)生間排風系統(tǒng)設計
無有害氣體產生的實驗室按1～2次/h，廢液間及衛(wèi)生間按10次/h計算排風量。風機設置于風機廊，風管采用垂直敷設方式。
4.6 排風系統(tǒng)的補風系統(tǒng)及氣流組織設計
調查研究表明，其實驗樓通風效果差、房間及走道異味嚴重除通風設備陳舊，風管老化破損漏風外，主要是沒有對排風系統(tǒng)進行有組織的補風及進行合理的氣流組織設計。
本工程設計在Ⅱ區(qū)一～七層，Ⅲ區(qū)二～五層每層設置一臺低噪聲離心風機箱送風作為實驗室排風系統(tǒng)的補風用，不足部分從外窗進行補風。送風風管布置在每層內走道，風管上均勻布置若干個Φ360園形散流器。所有實驗室至走道的門上設置2個250×500單層固定百葉。首先送風機將室外新鮮空氣通風管、散流器送至走道，使走道保持正壓；然后通過門上百葉進入房間，最后通過通風柜及側吸罩、風管、排風機排至室外。實驗室由于排風系統(tǒng)的運行，始終保持負壓。這樣，有害氣體就不易進入走道，從而保證走道無異味。
Ⅱ區(qū)一～七層每層設置1臺560～630Pa，8500～19000m3/h 2.2～5KW雙速離心風機箱1臺。實驗室部分使用時開低速，全部使用時開高速。
Ⅲ區(qū)二～五層每層高置1臺580Pa，9000m3/h，2.2KW離心風機箱1臺。
由于武漢地區(qū)寒冷時間較短，寒假時實驗樓基本上不使用，且實驗室冬季沒有設置采暖系統(tǒng)，所以為節(jié)約能源，設計時沒有對補風進行加熱處理。
4.7 屋面通風機廊設計及通風管道布置特點
由于建筑立面美觀的需要（不允許風機外掛），便于通風設備操作與管理及對氣體的凈化及噪聲處理，本工程設計在Ⅱ、Ⅲ區(qū)屋面設有通風機廊。本著節(jié)約土建造價的原則，風機廓層高控制在2.7米。風機廓兩邊大梁上翻，有利于設備、管道的布置及操作、維修。所有排風機設置于通風機廊。
排風機的通風管道采用垂直敷設方式，在實驗室走道內墻側設置通風管井。

風機廊布置平面

本工程共設排風系統(tǒng)91個，補風系統(tǒng)10個。
由于通風機廓排風機臺數(shù)很多，通風管線復雜，風機廓層高較低，經(jīng)過仔細研究，設計時，通風管道采用了“電路板”式布置方案，避免了排風系統(tǒng)間風管交叉打架，給設備管理、操作、維修帶來方便。