隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，實驗室已經(jīng)應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域。從研究、教學(xué)到質(zhì)量控制，從科研院所到工礦企業(yè)，從物理化學(xué)、工程材料到生命科學(xué)，都普遍設(shè)有供試驗研究用的實驗室。實驗室在試驗過程中，伴隨著大量有害物質(zhì)（如氣體、蒸氣、粉塵和懸浮顆粒等）的產(chǎn)生，對試驗人員的身體健康造成了嚴(yán)重地威脅，直接排放的有害物質(zhì)對大氣環(huán)境造成一定程度的破壞。實驗室中配備有許多設(shè)備及儀器、儀表，其中重要的安全設(shè)備是排風(fēng)柜。
根據(jù)德國實驗室通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的定義，排風(fēng)柜是“一個封閉的通風(fēng)操作空間，用以吸收、存放、排出煙氣、蒸氣和其他有害物質(zhì)”。排風(fēng)柜基本上包括側(cè)壁、后壁、上部封閉平板，一個底板或頂板、一個稱為“面部”的拉門入口、一個擋板、一個氣流分布導(dǎo)流板系統(tǒng)。排風(fēng)柜也可裝備一系列的附件，包括內(nèi)置燈光、檢修通風(fēng)口、洗滌槽、空氣旁通口、翼面進口裝置、氣流報警、特定襯墊、通風(fēng)機座貯存單元、廢氣過濾器。面風(fēng)速是衡量排風(fēng)柜性能的主要指標(biāo)，是指排風(fēng)柜開口拉門處的平均入口風(fēng)速。
降低能耗的前提是保證排風(fēng)柜的可靠性、安全性。國內(nèi)外大量的研究表明，合理的、恒定的面風(fēng)速能夠有效地控制排風(fēng)柜內(nèi)的有害物溢出，危及操作人員的安全。如果面風(fēng)速過小，人經(jīng)過排風(fēng)柜前時氣流會把污染物帶出；如果面風(fēng)速過大，操作時操作人員的胸前會形成渦流從而會把污染物帶出。北京中科斯麥如果排風(fēng)柜前有操作人員，為了保障其安全，必須把排風(fēng)柜面風(fēng)速保持在0.5m/s左右；如果排風(fēng)柜前沒有人員移動的影響，保持0.3m/s的進口風(fēng)速也可以很好地保障實驗室的安全。
因此，在系統(tǒng)無人操作，并且無有害污染物的實驗情況下，變風(fēng)量排風(fēng)柜可以通過控制系統(tǒng)自動降低到最小排風(fēng)量，達到降低系統(tǒng)能耗的目的。各國規(guī)定的變風(fēng)量排風(fēng)柜面風(fēng)速值見下表。
各國變風(fēng)量排風(fēng)柜面風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)代實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)同一班商用建筑的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)相比其運行費用要昂貴的多。為了保證實驗室內(nèi)有害物質(zhì)的徹底排放并保證試驗人員的安全，絕大多數(shù)實驗室都采用全新風(fēng)系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，一個裝有空調(diào)系統(tǒng)的商業(yè)建筑空間的年能耗為$0.2/m2~$0.3/m2，而實驗室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的年能耗為$0.62~$1.0m2。對于一個特殊的實驗室建筑，其能耗為相通空間大小的辦公建筑的6倍~10倍。變風(fēng)量通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)為降低實驗室通風(fēng)能耗找到了一個途徑。一個定風(fēng)量的實驗室通風(fēng)系統(tǒng)中，與之相相對應(yīng)，排風(fēng)柜也是定風(fēng)量運行，并且是基于拉門開啟時的排風(fēng)量。定風(fēng)量排風(fēng)柜不論拉門大小都連續(xù)排出額定的風(fēng)量，因此其罩面風(fēng)速隨著拉門大小會發(fā)生急劇的變化。若以拉門完全開啟時的設(shè)計面風(fēng)速0.15m/s計算，在拉門25%開啟時面風(fēng)速增至2.10m/s~2.15m/s，而接近完全關(guān)閉時的罩面風(fēng)速增至5.11m/s~10.2m/s。過高的面風(fēng)速可導(dǎo)致排風(fēng)柜內(nèi)工作臺上方空間內(nèi)氣流紊亂，污染物也可能在柜內(nèi)某個角落積聚，還有可能吹熄火焰，破壞正在進行的試驗；過低的罩面風(fēng)速勢必造成污染物的逃逸，危害試驗人員的安全。但是在變風(fēng)量實驗室通風(fēng)系統(tǒng)中，排風(fēng)柜的排風(fēng)量可以根據(jù)排風(fēng)柜內(nèi)操作臺面上反應(yīng)量的大小，內(nèi)部壓力和負(fù)荷大小來調(diào)節(jié)，在排風(fēng)柜拉門大小變化時其面風(fēng)速維持在設(shè)定的某個恒定值。整個變風(fēng)量系統(tǒng)實驗室能耗大大減小。變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)實驗室相對于定風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)實驗室，其送排風(fēng)量相對減少了月20%，風(fēng)機的能耗也相應(yīng)大大減少。對于一個要求換氣次數(shù)在6~60的實驗室來說，其節(jié)能量是相當(dāng)可觀的。因此，現(xiàn)代實驗室的通風(fēng)系統(tǒng)大多采用變風(fēng)量系統(tǒng)。