實驗室是用于完成各種實驗工作的特殊的環境,無論實驗室用于學校的科研教學、制藥行業的研發、化工行業的研究,還是用于醫學研究,其運轉必須可靠。
無論應用于何種行業,實驗室的氣流控制系統對于實驗人員的安全都是至關重要的。它必須確保有害氣體通過通風柜安全排放,同時,維持正確的房間壓力并建立安全舒適的工作環境。
◆實驗室氣流系統的主要目標/Main Purpose of Lab Air Flow System
不論實驗室采用何種控制方法,最基本的目標都是:
◆操作員安全:考慮要捕捉和阻隔有害氣體
◆房間壓力:保持正確的氣流方向
◆通風:提供適當的換氣
◆舒適:提供正確的溫濕度控制
◆實驗室氣流系統的發展歷程/Development of Lab Air Flow System
在歷,實驗室標準的控制方式曾是定風量控制(CV,40年代出現)方式,
而后,又采用了雙穩態控制(2S,70年代出現)方式,該方法通過在特定條件下減少實驗室氣流以提高效益,例如可在夜間降低風量值。此外,更加復雜的實驗室氣流控制方法是變風量控制(VAV,80年代出現)方式。在這種方式下,通風柜調節門位置被用來幫助確定通風柜排出的空氣的流量。
◆通風與舒適/ Ventilation and Comfort
實驗室總的通風量是由以下各量的值決定的:
◆通風柜的排風總量
◆通風量
◆房間熱負荷所需制冷量
有時,通風柜要求達到的空氣流量低于房間制冷或者通風所需空氣流量(如:通風柜調節門關閉且房間熱負荷高)。這種情況下,必須增加房間的送風量以提供適合的空氣量。實驗室控制系統還必須用通過排出這部份“多余"的送風量來維持實驗室負壓。這可以通過增加房間全面排風閥實現。該閥門由實驗室變風量系統控制以保持房間的送風量和總的排風量之間的平衡。
◆實驗室氣流控制系統的*要求/Unique requirements of Lab Air Flow System
要建立安全、可靠的實驗室,有幾個十分關鍵的控制問題,大部分的問題針對以變風量控制,但是很多原則也是定風量和雙穩態實驗室所需要的。要達到控制目標,一些重要的問題必須說明;
◆系統響應時間
◆控制系統穩定性
◆壓力無關響應時間
◆對入口、出口條件有無要求
◆調節比的準確性(控制范圍)
◆設備簡單可靠
◆了解可選擇的控制系統
有了對系統參差性設計的了解,我們就能更好地了解各種類型的控制方式在實驗室通風系統優化中的任務。
◆定風量系統(CV):雖然系統總的排風量隨著通風柜開啟的數量變化,但每臺通風柜的排風量是恒定不變的(約1500CMH)。針對某一臺通風柜,一經啟動,不管這臺通風柜面前是否有人操作、調節門處于何種位置,這臺通風柜的排風量都保持一定,這使得能耗巨大。當操作人員移動此通風柜的柜門時,或對系統內的其他通風柜有動作時,通風柜最重要的安全參數“面風速"均會不斷變化,無法限度的保證實驗人員的安全。
◆雙穩態系統(2S):在定風量系統的的基礎上,我們通過柜門限位開關和紅外線傳感器來控制排風閥們的開啟大小,從而使通風柜可處于“運行"和“待機"兩種狀態。這樣做的目的是節約能耗,當通風柜處于“待機"狀態時,排風量一般設為“運行"狀態排風量的30%--70%。當通風柜處于運行狀態,操作人員移動此通風柜的柜門時,或對系統內的其他通風柜有動作時,通風柜最重要的安全參數“面風速"同樣會不斷變化,同樣無法限度的保證實驗人員的安全。
◆變風量系統(VAV):我們通過變風量閥(文丘里閥/碟閥)、門位移傳感器、風速傳感器及其他控制部件的組合,實現每臺通風柜排風量的變風量設計,從而實現“面風速"的恒定。當操作人員移動此通風柜的柜門時,或對系統內的其他通風柜有動作時,變風量閥可以瞬間自調至最合適的位置,已保證面風速的穩定,同時降低了能耗。
◆變風量解說/VAV System Description
采用變風量控制系統,可以滿足整個實驗室的房間壓力、各房間壓差、通風量、溫濕度和各方面的安全控制要求,同時降低能耗。
◆變風量控制系統/VAV System
◆提供安全、舒適的環境,降低用戶前期投入,減少用戶在運行、能源消耗維護等方面的費用。
◆變風量控制系統的技術使系統反應迅速,確保人身安全;以的精確性正確控制通風柜的面風速和室內壓力,提供的穩定性。
◆變風量控制系統的控制基于氣流用量。系統能根據實際使用的需要準確控制風量。這樣,用戶就無需過大的設備、過強的空調和通風能力,不需經常性維護。
◆變風量控制系統可為用戶在多方面節省成本/ VAV System Users Can Save Costs In Many Ways
◆減小通風系統、冷凍機組、采暖系統的容量從而降低空調及通風系統的成本;
◆系統只對實際需要的風量進行冷卻、加熱、加濕和除濕處理,避免了過大的空調能耗;
◆機械系統和管道減少;
◆設計及安裝工作簡便迅速,從而減少了現場安裝、調試的時間及費用;
◆系統的風量調節比率高,可保證對風量幅度的調整。
◆系統響應時間/ System response time:
對于實驗室氣流控制系統來說,重要的要求可能就是它的響應時間??焖佟⒎€定的控制會防止通風柜調節門打開時有害氣體的逸出。通風柜排風量控制設備必須使通風柜排風量在調節門開度改變后的系統響應時間以內達到其指令值。振蕩和調節過沖都是不可接受的,因為這會導致通風柜防護性能的降低。
◆房間壓力/Room Pressure:
變風量實驗室控制系統的另一個控制目標是“房間凈負壓"。典型的做法是令進入房間的送風量與排風量減去房間余風量以后的值相匹配。排風相對送風的余風量是指從走廊門和其他縫隙進入房間的空氣量。保證實驗室內的氣流不外溢。
◆監控系統/Central Control Systems
自控系統可與各種設備管理系統集成,共同發揮作用,滿足信息管理的需要以實現對實驗室的通風狀況作動態監控和管理,管理系統不僅能采集數據,還能夠生成一系列的報表,包括各種歷史趨勢和歷史報警記錄。同時,可將數據轉換成可用的信息。由于有了這些信息,用戶可采取有效的措施,對實驗室的運行做精心的調控。