實驗室的氣流控制形式

時間：2015-08-13 點擊次數(shù)：2082次 作者：四川實驗臺廠家| 四川通風(fēng)柜生產(chǎn)廠家

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實驗室的氣流控制形式

    實驗室的氣流控制形式經(jīng)歷了大約四個階段，實驗室目前依然存在這四種形式。

1、機械定風(fēng)量氣流控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的實驗室的標(biāo)準(zhǔn)控制方式是定風(fēng)量氣流控制（CV，20世紀(jì)40年代出現(xiàn)）方式。許多國內(nèi)的實驗室都采用這種方式，將幾臺排風(fēng)柜共用一條通風(fēng)管道，樓頂設(shè)置定速風(fēng)機。由于這種方式控制簡單，初期投資較少，因而在許多舊實驗室廣泛存在，但該系統(tǒng)存在的許多缺點也非常明顯（如風(fēng)速不能恒定控制，耗能高等），因而現(xiàn)在的定風(fēng)量（CAV）通風(fēng)系統(tǒng)控制是通過定風(fēng)量閥和送排風(fēng)總管上的靜壓差傳感器調(diào)節(jié)變頻調(diào)速風(fēng)機來保持室內(nèi)相對負(fù)壓恒定。其特點為系統(tǒng)簡單，控制方便，造價低，但不節(jié)能。定風(fēng)量（CAV）排風(fēng)控制常使用于標(biāo)準(zhǔn)型、補風(fēng)型、旁通型通風(fēng)柜，適用于危險程度高和有特殊安全要求的實驗室。

2、雙穩(wěn)態(tài)氣流控制

雙穩(wěn)態(tài)氣流空知（2S，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)）方式，通過在特定條件下減少實驗室氣流以提高效益，例如降低夜間設(shè)定值或根據(jù)工作狀態(tài)的不同進行差異化設(shè)置。雙穩(wěn)態(tài)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)柜的排風(fēng)量只有高、低風(fēng)量兩種狀態(tài)，較多使用于變風(fēng)量型通風(fēng)柜值班和操作切換情況，調(diào)節(jié)性能和投資費用介于定風(fēng)量與變風(fēng)量之間，有一定的節(jié)能性。

3、變風(fēng)量氣流控制系統(tǒng)

更加復(fù)雜的實驗室氣流控制方法是變風(fēng)量氣流控制（VAV，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)）方式。在這種方式下，通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門位置被用來幫助確定空氣流量。變風(fēng)量（VAV）通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量控制使通風(fēng)柜的排風(fēng)量歲操作們不同開啟位置（迎面風(fēng)速保持恒定）呈線性變化，空調(diào)送風(fēng)量在維持室內(nèi)恒定相對負(fù)壓的情況下隨排風(fēng)量自動調(diào)節(jié)，既滿足實驗室的安全且最節(jié)能，只適合變風(fēng)量型通風(fēng)柜。

4、適應(yīng)性氣流控制（usage based control，UBC）系統(tǒng)

在適應(yīng)性氣流控制（UBC，20世紀(jì)末出現(xiàn)）方式下，氣流速率被保持在最低安全限上，僅在通風(fēng)柜使用者存在后有需要時才增加。

（1）適應(yīng)性氣流控制系統(tǒng)原理

在20世紀(jì)末，隨著控制技術(shù)的不斷完善，出現(xiàn)了適應(yīng)性氣流控制（UBC）系統(tǒng)。在變風(fēng)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將探測器或感應(yīng)器（如紅外）安裝在排風(fēng)柜、生物安全柜上，僅在人員使用或通過柜前時才調(diào)節(jié)送風(fēng)量為最大風(fēng)量，其余時間風(fēng)量僅保持在安全設(shè)定的最小值，最大限度地降低了實驗室采暖通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)（HVAC系統(tǒng)）的送、排風(fēng)量，從而將能耗降至最低。

（2）適應(yīng)性氣流控制系統(tǒng)組成

適應(yīng)性氣流控制系統(tǒng)一般由送風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。

①送風(fēng)系統(tǒng)：包括空調(diào)新風(fēng)送風(fēng)和未達到室內(nèi)空氣平衡而有組織地房間補風(fēng)，以及無組織地通過門窗滲漏到室內(nèi)的少量空氣。送風(fēng)系統(tǒng)主要依靠空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)控制來實現(xiàn)：根據(jù)各個房間的排風(fēng)量及其變化情況，通過控制系統(tǒng)來操作文丘里閥門或電動蝶閥等設(shè)施來實現(xiàn)對送往每個房間的新風(fēng)量和補風(fēng)量的控制，從而達到對送風(fēng)系統(tǒng)的控制。

②排風(fēng)系統(tǒng)：包括通過通風(fēng)柜的實驗過程排風(fēng)和通過萬向排風(fēng)罩的室內(nèi)輔助排風(fēng)。由于萬向排氣罩排風(fēng)量較小，同時它可以由操作人員手動調(diào)節(jié)排氣罩的空間位置和排風(fēng)量，所以在計算風(fēng)量時可以將它歸到實驗室的普通房間的排風(fēng)量內(nèi)。

         具體到通風(fēng)柜，目前有如下要求：

a）要求通風(fēng)柜在其調(diào)節(jié)門調(diào)節(jié)到位后，1s（或其他限定時間）內(nèi)實現(xiàn)排氣氣流達到設(shè)定值，且氣流對調(diào)節(jié)門開度無震蕩或過沖的快速反應(yīng)；

b）為防止通風(fēng)柜調(diào)節(jié)過程中面風(fēng)速的急劇變化對實驗過程和實驗器具的影響造成對實驗結(jié)果的影響，要求通風(fēng)柜的面風(fēng)速始終保持一定的波動范圍，如通常保持在0.3m/s~0.6m/s之間。

只有達到上述要求，實驗操作過程中才能避免有毒物逸出，并不影響實驗結(jié)果。現(xiàn)在實驗室中的適應(yīng)性氣流控制既要考慮到通風(fēng)柜使用和不使用時的通風(fēng)情況，又要考慮到通風(fēng)柜在使用時有無操作人員在通風(fēng)柜附近的情況，因為每種情況下通風(fēng)柜的氣流控制都不一樣。例如，通風(fēng)柜在不使用時通風(fēng)量為最大氣流量的20%，通風(fēng)柜在使用但沒有操作人員操作時通風(fēng)量為最大氣流量的60%，有人操作時才啟動100%的通風(fēng)量。實驗室的適應(yīng)性氣流控制可以在雙穩(wěn)態(tài)氣流控制和變頻氣流控制的基礎(chǔ)上加上適應(yīng)性氣流控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。

③適應(yīng)性氣流控制系統(tǒng)還包括末端控制單元和中央控制單元。末端控制單元包括各個獨立空間的通風(fēng)柜的調(diào)節(jié)門傳感器、區(qū)域存在傳感器、通風(fēng)柜監(jiān)控器等探測感知機構(gòu)和用于執(zhí)行機構(gòu)的各個獨立空間的送風(fēng)、排風(fēng)的文丘里閥門或電動蝶閥等設(shè)施；中央控制單元是協(xié)調(diào)控制各個末端的中樞，同時，它可以依據(jù)BACnetTM【BACnet是美國暖通制冷和空調(diào)工程師協(xié)會（ASHRAE）制定的《樓宇自動控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議》，是不同產(chǎn)品間數(shù)據(jù)通信的開放式系統(tǒng)行業(yè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)】等協(xié)議與樓宇控制系統(tǒng)網(wǎng)，實現(xiàn)整個樓宇系統(tǒng)資源共享，行動協(xié)調(diào)。某一個單獨房間的實驗室氣流控制系統(tǒng)的關(guān)系，由此推廣到由各個單獨房間組成的整個實驗室，構(gòu)成整個實驗室的氣流控制系統(tǒng)。

人們對實驗室的控制要求是隨著人們認(rèn)識的提高和所能夠采取的手段而不斷變化的：從需要通風(fēng)而只能提供定風(fēng)量機械通風(fēng)到人們意識到通過工作或不工作時的兩種不同穩(wěn)定氣流控制來節(jié)能，從通過應(yīng)用變頻技術(shù)實現(xiàn)即時的氣流控制到根據(jù)操作人員的操作情況實現(xiàn)對氣流的智能控制，每一次進步都隨著控制設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展來實現(xiàn)的。目前國內(nèi)的實驗室氣流控制大多停留在機械定風(fēng)量氣流控制系統(tǒng)和雙穩(wěn)態(tài)氣流控制兩種形式，近幾年來隨著節(jié)能和環(huán)保觀念的深入人心和經(jīng)濟的發(fā)展，變風(fēng)量氣流控制系統(tǒng)正逐漸被接受，但是適應(yīng)性氣流控制系統(tǒng)還很少被采用。國內(nèi)現(xiàn)在依然缺少專業(yè)的實驗室設(shè)計公司，因而許多采用變頻控制系統(tǒng)的實驗室由于設(shè)計缺陷而導(dǎo)致使用效果不僅如人意，這也是造成變頻控制系統(tǒng)不能廣泛推廣的原因之一。

 

 

 

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