現代自動(dòng)化、智能化實(shí)驗室的通風(fēng)空調工程設計模式

　　1)大型變風(fēng)量排風(fēng)系統

　　排風(fēng)系統是一個(gè)大型變風(fēng)量排風(fēng)系統。并聯(lián)接入該系統的變風(fēng)量排風(fēng)柜，一個(gè)房間就有5臺，另外，其他房間可能還有很多臺。還有一個(gè)與傳統做法明顯不同之處，房間全室通風(fēng)的排風(fēng)管4也與各排風(fēng)柜局部排風(fēng)支管并聯(lián)于一個(gè)系統。需要注意的是，系統的每個(gè)支管上都裝有壓力無(wú)關(guān)型文丘里變風(fēng)量閥2，而且，系統的動(dòng)力部分采用的是變頻風(fēng)機3。采用變風(fēng)量排風(fēng)系統的實(shí)驗室和實(shí)驗中心，可能采用的排風(fēng)柜數量少則幾臺，多則十幾臺、數十臺。從理論和技術(shù)層面上說(shuō)，并聯(lián)接入同一系統的排風(fēng)柜或其他設備數量可以不受限制，而且，全室排風(fēng)風(fēng)管的并聯(lián)接入也屬正常和必要。更有甚者，同一個(gè)排風(fēng)系統還可連接若干個(gè)不同實(shí)驗室的排風(fēng)。其實(shí)，這一切都是由于并聯(lián)各支路的水力工況，以至其風(fēng)量，均被賦予了壓力無(wú)關(guān)特性的緣故。另外，借助于智能化的自動(dòng)控制技術(shù)，可確保系統總是以必要的最小排風(fēng)量運行，從而在最大程度上減少通風(fēng)和空調能耗。

　　需要補充說(shuō)明的是，有的實(shí)驗室要求恒溫恒濕空調環(huán)境，甚至是潔凈空調環(huán)境，但更多的只是要求保持舒適性環(huán)境即可。不同空調環(huán)境參數的要求，其系統運行能耗顯然是大相迥異的。

　　2)大型變風(fēng)量排風(fēng)系統的風(fēng)量自動(dòng)控制原理：

　　變風(fēng)量排風(fēng)柜的應用和變風(fēng)量排風(fēng)系統的自動(dòng)控制技術(shù)，對于確保實(shí)驗室排風(fēng)柜的排風(fēng)效果，保障整個(gè)排風(fēng)系統運行的可靠和穩定，改善實(shí)驗室研究人員的職業(yè)衛生環(huán)境，降低實(shí)驗室的通風(fēng)和空調負荷、減少能耗都具有很大意義。一個(gè)跨房間的多室共用系統，首先它所連接的排風(fēng)柜及其他設備的數量很多(遠遠超過(guò)了傳統習慣的3～4臺);其次，在符合某些規定的條件下它容許把作為局部排風(fēng)的排風(fēng)柜、儲存柜、活動(dòng)風(fēng)口等的排風(fēng)與房間全室排風(fēng)合并成一個(gè)系統。從風(fēng)量(風(fēng)速)顯示控制器1(CIC-101～105)到變風(fēng)量閥2的控制。凡是接入同一系統，包括來(lái)自別的房間的各排風(fēng)末端風(fēng)量控制器的風(fēng)量輸出信號，都各自輸入變風(fēng)量閥2，3，以控制自身所需排風(fēng)量。同時(shí)，各路排風(fēng)量數據信號經(jīng)由各變風(fēng)量閥2，3輸入風(fēng)量疊加計算給定器4(DI-101)。給定器4的計算結果數據信號即作為總風(fēng)量顯示控制器5(FIC-101)的系統總風(fēng)量給定值，用于控制變頻調速風(fēng)機6的轉速?？傦L(fēng)量傳感器7測得的總風(fēng)量值是控制動(dòng)作后的實(shí)際風(fēng)量，作為反饋信號再輸入總風(fēng)量顯示控制器5(FIC-101)，與之前的計算給定值進(jìn)行比較，構成帶反饋的閉環(huán)控制回路，從而可實(shí)現變風(fēng)量排風(fēng)系統總風(fēng)量的精確控制。

　3)全室排風(fēng)量的確定及其自動(dòng)控制原理：

　　對于房間的全室排風(fēng)而言，由于它只與該房間的容積相關(guān)，理應在每一房間(實(shí)驗室)層級基礎上考慮問(wèn)題。實(shí)驗室的日常全室排風(fēng)量應確保換氣次數不小于6h-1。由于室內的局部排風(fēng)也是來(lái)自同一實(shí)驗室內，其實(shí)時(shí)量值也應計入全室排風(fēng)內，室內局部排風(fēng)量是時(shí)時(shí)變化的，因而，全室排風(fēng)量也需隨之時(shí)時(shí)改變才行。

　　只是整個(gè)排風(fēng)系統中所涉及實(shí)驗室的一部分。來(lái)自各變風(fēng)量閥2，3的風(fēng)量數據信號，輸入風(fēng)量疊加計算給定器4(DI-102)，其計算結果數據信號有兩路輸出：一路傳輸給補風(fēng)量差值計算給定器SP-201，以供送風(fēng)系統補風(fēng)量控制用;另一路則傳送給全室排風(fēng)量顯示控制器5(FIC-102)，與房間按照最小換氣次數計算的排風(fēng)量給定值進(jìn)行比較。如果前者實(shí)時(shí)量值與后者給定值相等，則變風(fēng)量閥3開(kāi)度保持不變;如果前者大于后者，閥3關(guān)小，直到全關(guān);反之，若前者小于后者，則閥3逐步加大開(kāi)度，直到補全不足部分風(fēng)量為止。

　　給定值可按照實(shí)驗室工作班制定時(shí)

　　改變，比如白天工作期間，室內最小換氣次數按6h-1計算;夜間最小換氣次數按2h-1計算。定時(shí)改變給定值，即可實(shí)現節能的值班通風(fēng)控制。

　　4)變風(fēng)量空調送風(fēng)系統風(fēng)量的自動(dòng)控制：

　　S-1系統是一個(gè)典型的跨區域(房間)、多區域(房間)共用的直流式變風(fēng)量空調送風(fēng)系統。其單一實(shí)驗室和系統總送風(fēng)量的自動(dòng)控制原理。

　　實(shí)驗室空調自動(dòng)控制有兩個(gè)方面須考慮：一是室內微負壓(潔凈室空調時(shí)微正壓)的保持;另一個(gè)是室內環(huán)境要求的空氣參數的保持。對于室內微負壓的控制，有兩種方案可供選擇：補風(fēng)量差值控制方案和壓差控制方案。

　　補風(fēng)量差值控制方案左側。送風(fēng)系統的風(fēng)量控制大致可分解成兩個(gè)層次：由補風(fēng)量差值計算給定器3(SP-201)和風(fēng)量顯示控制器4(FIC-201)構成的單一房間層次的控制與由風(fēng)量疊加計算給定器5(DI-203)和總風(fēng)量顯示控制器6(FIC-203)構成的整個(gè)系統層次的控制。將來(lái)自室內總排風(fēng)量的數據信號(圖12中DI-102的一路輸出信號)輸入補風(fēng)量差值計算給定器3(SP-201)，后者可將其乘以0.9(或0.95)所得結果作為室內送風(fēng)量給定值，輸入風(fēng)量顯示控制器4，控制變風(fēng)量閥1的開(kāi)度，這是房間層次的控制。至于整個(gè)送風(fēng)系統層次的控制，則是由來(lái)自各房間送風(fēng)支管上變風(fēng)量閥1和2的風(fēng)量數據信號輸入風(fēng)量疊加計算給定器5(DI-203)開(kāi)始，通過(guò)總風(fēng)量顯示控制器6(FIC-204)對送風(fēng)機7的轉速實(shí)施控制完成。

　　方案B壓差控制方案比較簡(jiǎn)單，由安裝于室內的壓差傳感器8感測室內側壓力與室外側(走廊)壓力之間的實(shí)時(shí)壓差信號，輸入壓差顯示控制器9(PIC-201)，與預先確定的壓差給定值進(jìn)行比較，控制器9根據偏差信號的大小，調節變風(fēng)量閥的開(kāi)度。同時(shí)，來(lái)自變風(fēng)量閥1的送風(fēng)量信號傳輸給風(fēng)量疊加計算給定器5(DI-203)，參與對整個(gè)系統總送風(fēng)量的控制。

　　室內環(huán)境空氣參數的控制也有兩種手段：一種是常規的空氣處理過(guò)程中的參數控制，另一種是對送風(fēng)量的控制。前者實(shí)施比較簡(jiǎn)便、節能;后者實(shí)施起來(lái)勢必又會(huì )反過(guò)來(lái)波及并牽動(dòng)室內負壓，以至排風(fēng)量的控制。顯然，在既要滿(mǎn)足負壓控制要求，又要滿(mǎn)足室內空氣環(huán)境參數要求的情況下，便不得不額外加大送風(fēng)量和排風(fēng)量，導致運行能耗增大，所以，筆者認為，后一種手段不值得推廣應用。

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