
對於(yú)壓差(chà)控製係統來說,其所達到的(de)結果實質上(shàng)是對(duì)滲人或滲出空氣的控製,就其控(kòng)製策略而(ér)言可分為被動式和主動式控製。
定風量(CAV)是一種被動式的(de)控製方法,它使用手動風(fēng)量調節閥,通過簡單的送風和排風平(píng)衡,送風(fēng)比排風少(或多)一定的量(餘風量),來達到所(suǒ)期望的壓差。在選擇定(dìng)風量這樣的控製策略時必須(xū)認(rèn)真的考慮,因為定風量係統有突出(chū)的局限性。主要有以下幾點:
(1) 所(suǒ)有時間,設備必須保持恒定的送風量和排風(fēng)量。
(2) 不能有任何(hé)排風設(shè)備(如(rú)生物安全櫃等(děng))增加或減(jiǎn)少,靈活性差。未來的擴展會由於係統容量(liàng)限製(zhì)而受限。
(3) 必須按(àn)全負荷設計,要有(yǒu)較大的餘量來彌補由於過濾器等造成的送風(fēng)和排風係統(tǒng)性能的(de)下降(jiàng),連續的全負荷運行使能耗極(jí)大,因此運行成本非常高。
(4) 由(yóu)於風機係統、過濾器係統等性能(néng)下降或風閥位置改變等情況下,係(xì)統經常要重新進行風平衡調試,需要大量(liàng)的(de)維護。
(5) 由於在所(suǒ)有時間都是(shì)大(dà)風量運(yùn)行,噪音會過高。因此如果不能接受(shòu)以上的局限性時,就不應選取這樣的控製策略。目前,通過在送風管和排風管(guǎn)上采用壓力無關型的定風量控製裝置(如文丘裏閥(fá))的定風量係統,在(zài)一定程度上(shàng)可以主動的、動態的調節流量,消除係統靜壓波動(dòng)造成(chéng)的(de)對流量的影響,從而保證流量的恒定和控製的穩定。
變風量係統(VAV)是一種主動式的壓(yā)力控製策略,它通過電動風量(liàng)調節閥連續不斷的對(duì)送風量或排風量進行調節,以保持希望的壓力。主(zhǔ)動式的VAV壓力控製方法可以分(fèn)為(wéi)兩種:純(chún)壓差控製(OP)和餘風量(又稱為流量(liàng)追蹤)控製(zhì)(AV)。
2.1 純(chún)壓差控製方法
純壓差(chà)控製方法相對而言簡單明了,其控製(zhì)原理為:壓差傳感器測量室內(nèi)與參照區域的壓差(OP),與設定點(即期望的壓差)比較後,控(kòng)製器根(gēn)據偏差按PID調節算法對送(sòng)風量(或排風量)進行控製,從而達到要求的壓差。可以看出,送風量(或排(pái)風量)是壓差(chà)(Δp)、設定點以及PID常(cháng)數(α,β)的函數。另外一種相似的壓差(chà)控製方法則是根據伯努利原理,利用一(yī)個(gè)裝在小管內的風速(sù)探頭,將小(xiǎo)管置於潔淨室與參(cān)照(zhào)區之間的開孔中,由(yóu)於潔淨室(shì)內與參照(zhào)區的壓力差將使空氣從此小管中流過,管中的風速探頭(tóu)就可傳(chuán)感潔淨室內與參照區之間的空氣流速,從而根據伯努(nǔ)利原理(lǐ)利用風速計算出潔淨(jìng)室與參照區的壓差,根(gēn)據此壓差信號,按照上述的方法,控製器對潔淨(jìng)室的送風或(huò)排風量進行控製,達到所期望的壓差值(zhí),這樣的方法稱為“偽壓差(chà)”控製方法。
2.2 餘風量(氣流追蹤)控製方法
潔淨室的送風量與排風(fēng)量之間保持一定的風量(liàng)差(稱為餘風量),必(bì)然會導致潔淨室產生一定的壓差。餘風量(氣流追蹤)控製即控製係統實時測量風量(送風和排風量)變化,通過調節送風量或排風量(liàng),動態的達到相應(yīng)的風量平衡,使送風量和排風量之間保持恒定的風量差,從而維持恒定的壓差(chà)。其基本原理見圖2,控製係統利(lì)用氣流測量裝(zhuāng)置實時(shí)測量送風(fēng)量和排風量,排風量可以在排風主管上測量,或如(rú)圖中在各個單獨的排風上進行測量並求和,控製器據此(cǐ)調節送風量,使(shǐ)其追蹤排(pái)風量的變化,保持一定的餘風量,從而達到所希(xī)望的壓差值。可以看出餘風量控製是一個(gè)開環控(kòng)製係統。在這裏,餘風量就是達(dá)到所希望(wàng)壓差時滲(shèn)人或滲出潔淨室的空氣(qì)流量(單位(wèi)為CFM )。負的餘風量即總排風量大於總送風量,它將導致負(fù)壓的(de)產生,而正的餘風量則是總送風量大於總排風量,它將導致正壓產生。
餘(yú)風量(liàng)是定值。但在實際情況下,它是變化的,例如當流量傳感器發生偏移時(shí),實際的餘風量(liàng)也將發生(shēng)變化。因此,應該考慮選擇足夠大的(de)餘風量(liàng)來彌補由(yóu)於圍護結構氣密程(chéng)度(dù)、風管泄漏以及流量測量裝置精度(dù)誤差等造成的影響。上述的兩種壓差(chà)控製方法,在實際運用中都必須按照(zhào)預(yù)定的頻率進行驗證。例(lì)如對餘風量控製,每半年(nián)就應該進行對設定的餘風量進行校正。
2.3 混(hún)合控製係統
由於生(shēng)物安全等級3或4級的生物安全實驗(yàn)室(shì)的研究和實驗對象非常危險,實驗室的壓差(chà)控(kòng)製以及氣流(liú)方向控(kòng)製更加(jiā)重要,必須確保壓差和氣流方(fāng)向得到(dào)穩定可靠的控製(zhì)。對於這樣壓差控製非常關鍵的地方,采用純壓差控製和餘風量控製兩(liǎng)種方法混合的控(kòng)製係統是很好的選擇,它(tā)可以確保對實驗室壓差(chà)穩定(dìng)可靠的控製。
通常的做法是采用餘風量控製作為基本控製方法(fǎ),同時加人壓差傳感器和控製器對餘風量控製係統的餘風量進行設定。當房間特性發生變化時,如風管的泄漏以及(jí)圍護結構的氣密(mì)性等發生變化,餘風量也會發生變化(通常是變(biàn)大),此時壓差控製係統可以動態的計算出一個合適的餘風量,以(yǐ)保持穩定的壓差控製。同時,一旦餘風(fēng)量(liàng)增加到一個預定值時,係統將發出報警,此時可能需(xū)要對流量測量裝置進行校正,或者對風管(guǎn)和圍護結構的泄漏進行處理,使係統狀態回到正常範圍內。因(yīn)此這樣的係統可以通(tōng)過對餘風量的監視實現(xiàn)對整個實驗室的控(kòng)製(zhì)係統、風管係統(tǒng)、圍(wéi)護結構完整性的監視。