實驗室壓力控制系統的製作方法
2023-10-27 15:45:22
本實用新型涉及實驗室壓力控制領域，特別地，涉及一種實驗室壓力控制系統。
背景技術：
實驗室壓力控制是保證實驗環境正常的重點，現有實驗室壓力控制方案通常採用通風系統一體控制方案，所述通風系統大多為垂直集中排風，其中，送風主管及排風主管垂直設置於排風管井內，各實驗室房間的送風支管、排風支管分別連接於送風主管、排風主管，排風機、空調機組等設置於實驗室大樓的頂部，一個排風機同時負責多個樓層中多個房間的排風，每個房間的排風設施可包括通風櫃、移動風罩、固定風罩等，以此來完成每個實驗室房間的送風及排風，並設定房間內外壓力梯度的閾值(比如梯度閾值為15Pa～20Pa)。如果出現環境幹擾等情況時，房間內外壓力梯度值會出現波動並偏離該梯度閾值，此時需要將相關的壓力變化參數反饋至樓宇自動化(Building Automation，BA)控制器，由BA控制器控制送、排風機變頻器改變送、排風壓力，以改變送、排風管道(包括送、排風主管及送、排風支管)中的送、排風壓力，從而改變進入房間的風量，使房間的內外壓力梯度值恢復到上述梯度閾值，以保證實驗室環境的正常。
在上述實驗室壓力控制方案中，送、排風管道的壓力變化是由送、排風機變頻器控制的，在送、排風管道較長的情況下，其內壓力變化的反應時間往往需要數十秒，甚至幾分鐘，對於實驗室來說，時刻保持環境處於正常狀態是非常重要的，如果不能快速完成對室內外壓力梯度值的調整，也即室內外壓力梯度值不能快速恢復到所述梯度閾值，則可能會因為實驗室環境處於非正常狀態而出現危害物質外溢等風險，以對實驗室內工作人員的安全產生威脅。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種實驗室壓力控制系統，可解決現有由於送、排風管道較長而反應時間慢的問題，在實驗室的室內外壓力梯度值出現波動時，可快速將室內外壓力梯度值調整至正常，調節效率較高，進而可保證實驗室的安全性。
為實現上述目的，本實用新型提出了一種實驗室壓力控制，其中每個房間的送風支管、排風支管分別與送風主管、排風主管的連接處均設置密閉閥，每個房間設置送排風啟停開關，密閉閥及送排風啟停開關通信連接於房間控制器，送、排風機的變頻控制器通信連接於機房控制器，所述房間控制器、機房控制器均通信連接於樓宇自動化BA控制器，
以便當任一房間的送排風啟停開關接收到開啟操作後，將開啟信號通過房間控制器發送至BA控制器，所述BA控制器將啟動密閉閥的第一指令發送給房間控制器，所述房間控制器根據所述第一指令啟動該房間對應的密閉閥；密閉閥將啟動信號通過房間控制器反饋至BA控制器，所述BA控制器將啟動送、排風機的第二指令發送給機房控制器，所述機房控制器根據所述第二指令通過所述送、排風機的變頻控制器啟動送、排風機。
可選的，每個房間的通風櫃及送、排風口處分別設置第一變風量閥和第二變風量閥，
所述第一變風量閥用於根據通風櫃門的開啟高度調整通風櫃的的排風量，所述第二變風量閥用於根據房間內的總送、排風量調整房間內的送、排風量，所述送風量與排風量保持為預置餘風量差。
可選的，所述第一、第二變風量控制閥為壓力無關型的文丘裡閥或蝶閥。
可選的，每個房間中還設置第一送風量控制子系統，所述第一送風量控制子系統包括設置於送、排風口處的變風量閥、通風櫃參數採集器，所述通風櫃參數採集器通信連接於所述房間控制器，以便通過所述通風櫃參數採集器採集房間內通風櫃的排風量參數並上傳至所述房間控制器，所述房間控制器根據採集結果控制變風量閥的送、排風量。
可選的，在房間外部的主風道中還設置第二送風量控制子系統，所述第二送風量控制子系統包括壓力採集器、上位機，所述壓力採集器、上位機分別通信連接於所述機房控制器，以便通過所述壓力採集器採集主風道內的壓力參數並通過所述機房控制器發送至所述上位機，所述上位機根據所述採集結果將調整送、排風機的風量的指令發送給機房控制器，所述機房控制器根據所述指令通過送、排風機變頻控制器控制送、排風機的風量。
可選的，每個房間的送風口處設置定風量控制閥，並設定送風量值，所述送風量值小於房間內的最小排風量。
可選的，所述送風主管、排風主管與每個房間的送風支管、排風支管連接的末端處均設置靜壓傳感器，所述靜壓傳感器通信連接於機房控制器，以便通過所述靜壓傳感器採集管道內的壓力參數並通過機房控制器發送至BA控制器，所述BA控制器根據採集結果與預置基準壓力值的比較結果，將調整送、排風的指令發送給機房控制器，機房控制器根據所述指令通過所述送、排風機變頻控制器調整送、排風機，以將管道內的壓力調整至預置基準壓力值。
可選的，所述房間控制、機房控制器為直接數字控制器或可編程邏輯控制器。
本實用新型實施例提供了一種實驗室壓力控制系統，可將每個房間作為一個送排風單元，在每個房間的送風支管、排風支管分別與送風主管、排風主管的連接處均設置密閉閥，每個房間設置送排風啟停開關，密閉閥及送排風啟停開關通信連接於房間控制器，送、排風機的變頻控制器通信連接於機房控制器，所述房間控制器、機房控制器均通信連接於樓宇自動化BA控制器，以便當任一房間的送排風啟停開關接收到開啟操作後，將開啟信號通過房間控制器發送至BA控制器，所述BA控制器將啟動密閉閥的第一指令發送給房間控制器，所述房間控制器根據所述第一指令啟動該房間對應的密閉閥；密閉閥將啟動信號通過房間控制器反饋至BA控制器，所述BA控制器將啟動送、排風機的第二指令發送給機房控制器，所述機房控制器根據所述第二指令通過所述送、排風機的變頻控制器啟動送、排風機。以此，相對於以往的依靠送、排風量來調整實驗室壓力的方案，本實驗室壓力控制系統，可實現更為有效的控制，每個房間的壓力變化參數不必直接反饋給BA控制器，而是反饋到房間控制器或機房控制器，通過房間控制器或機房控制器調整送、排風風量，可快速調整房間內外壓力梯度值，提高了調整效率，進而可保證實驗室環境的安全性。
附圖說明
圖1是本實用新型實施例提供的實驗室壓力控制系統的一結構示意圖；
圖2是本實用新型實施例提供的實驗室壓力控制系統的另一結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
參看圖1和圖2所示，示出了本實用新型實施例提供的實驗室壓力控制系統的一結構示意圖。
根據本實施例，在所述實驗室壓力控制系統中，將每個房間作為一個獨立的送排風單元，每個房間的送排風都能獨立開關，只要一個房間的送排風開關打開，送送機及排風機就打開，當所有房間的送排風開關關閉，送風機及排風機才關閉。此外，為了方便實驗室人員操作、監控等，每個房間的送排風可設置為就地開關、遠程監控的形式。
在具體實現時，可在每個房間的送風支管與送風主管、排風支管與排風主管的連接處均設置密閉閥(比如，可為電動密閉閥)，包括送風管道密閉閥11和排風管道密閉閥12，每個房間設置送排風啟停開關13(比如，可為按鈕形式等)，送風管道密閉閥11、排風管道密閉閥12、送排風啟停開關13通信連接於房間控制器16，送、排風機的變頻控制器14、15均通信連接於機房控制器17，所述房間控制器16、機房控制器17均通信連接於樓宇自動化(Building Automation，BA)控制器18。其中，所述房間控制器16、機房控制器17均可採用現有的直接數字控制器(Direct Digital Control，DDC)或可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)。
以此，當任一房間的送排風啟停開關13接收到開啟操作(比如，實驗室工作人員按觸該開關)後，將開啟信號通過房間控制器16發送至BA控制器18，所述BA控制器18將啟動密閉閥的第一指令發送給房間控制器16，所述房間控制器16根據所述第一指令啟動該房間對應的風管道密閉閥11、排風管道密閉閥12。然後，風管道密閉閥11、排風管道密閉閥12將啟動信號通過房間控制器16反饋至BA控制器18，所述BA控制器18再將啟動送、排風機的第二指令發送給機房控制器17，所述機房控制器17根據所述第二指令通過送、排風機的變頻控制器14、15啟動送、排風機，以便送風機開始送風且排風機開始排風。
在本實施例中，所述第一級控制，主要是對房間內的通風櫃排風和向房間內送風進行變風量控制，主要是以每個房間為一個單元，通過採用變風量(Variable Air Volume,VAV)閥對通風櫃的排風和對向房間內的送風進行變風量控制。
參看圖2，其中4F、5F為實驗室大樓的4樓、5樓，普通理化樣品處理室即為一個房間，在該房間20內設置有4個通風櫃21，在具體實現時，可在該房間20的通風櫃21及送風口處分別設置第一變風量閥22和第二變風量閥23，比如可採用壓力無關型的文丘裡閥或蝶閥作為第一、第二變風量閥。其中，所述第一變風量閥22可用於根據通風櫃門(也可稱為移門)開啟高度的變化，在通風櫃面風速保持不變的情況下，快速調整通風櫃的的排風量，所述第二變風量閥23可用於根據房間內的總送、排風量快速調整房間內的送、排風量，使得所述送風量與排風量保持為一個預置餘風量差(比如一個負的餘風量差)，以保證每個房間的負壓和換氣次數要求，並可快速調整通風櫃的排風量及房間內的送風量，可提高房間內的排風量及送風量的調整效率。
進一步的，對於房間送風量的控制也可包括兩種模式：完全變風量控制模式和部分變風量控制模式。
一方面，所述完全變風量控制模式為變送變排，房間內的總送風量隨著總排風量的變化而變化，房間內所有通風櫃瞬間的排風量為房間總的排風量，為了保證房間內的負壓，送風量與排風量可始終維持一個負的風量差。
在本實施例中，該完全變風量控制模式下可採用兩種控制方式：
一種控制方式，為在每個房間中還設置第一風量控制子系統，所述第一風量控制子系統包括設置於送、排風口處的變風量閥、通風櫃參數採集器，所述通風櫃參數採集器通信連接於所述房間控制器，以便通過所述通風櫃參數採集器採集房間內所有通風櫃的排風量參數並上傳至所述房間控制器，所述房間控制器根據採集結果控制變風量閥的送、排風量。
另一種控制方式，在房間外部的主風道(送風主管及排風主管)中還設置第二風量控制子系統，所述第二風量控制子系統包括壓力採集器、上位機，所述壓力採集器、上位機分別通信連接於所述機房控制器，以便通過所述壓力採集器採集主風道內的壓力參數並通過所述機房控制器發送至所述上位機，所述上位機根據所述採集結果將調整送、排風機的排風量的指令發送給機房控制器，所述機房控制器根據所述指令通過送、排風機變頻控制器控制送、排風機的送、排風量。
另一方面，所述部分變風量控制模式為定送變排，可在每個房間的送風口處設置壓力無關型的定風量閥(Constant Air Volume，CAV)閥，並手動方式設定一個固定的送風量值，以不受排風風量變化的控制，為了保證房間在最小排風量時也不出現正壓，送入房間的送風量始終略小於最小排風量。在此種控制模式下，送風量的70％被送入室內，30％被送入走廊，送入走廊的這部分風會隨著室內排風量大小變化，通過門窗百葉或餘壓閥自然地補入室內，此種控制模式更為經濟可靠且調試簡單。
在本實施例中，所述第二級控制，主要是對房間外部的主風道(送風主管及排風主管)進行變風量控制。在本實施例中，可在所述送風主管、排風主管與每個房間的送風支管、排風支管連接的末端(比如1/3處)均設置靜壓傳感器19，所述靜壓傳感器19的設置位置還可根據工程情況決定，所述靜壓傳感器19通信連接於機房控制器17，以便通過所述靜壓傳感器19採集管道內的壓力參數並通過機房控制器17上傳至BA控制器18，所述BA控制器18根據採集結果與預置基準壓力值的比較結果，將調整送、排風的指令發送給機房控制器17，機房控制器17根據指令通過變頻控制器14、15調整送、排風機，以將管道內的壓力調整至預置基準壓力值，以此保持排風量值在送風量值之上的合理區間範圍內，這樣就不會出現瞬時總送風量大於總排風量，導致實驗區出現正壓的情況，進而保證實驗室環境的安全。
本實用新型實施例提供了一種實驗室壓力控制系統，可將每個房間作為一個送排風單元，在每個房間的送風支管、排風支管分別與送風主管、排風主管的連接處均設置密閉閥，每個房間設置送排風啟停開關，密閉閥及送排風啟停開關通信連接於房間控制器，送、排風機的變頻控制器通信連接於機房控制器，所述房間控制器、機房控制器均通信連接於樓宇自動化BA控制器，以便當任一房間的送排風啟停開關接收到開啟操作後，將開啟信號通過房間控制器發送至BA控制器，所述BA控制器將啟動密閉閥的第一指令發送給房間控制器，所述房間控制器根據所述第一指令啟動該房間對應的密閉閥；密閉閥將啟動信號通過房間控制器反饋至BA控制器，所述BA控制器將啟動送、排風機的第二指令發送給機房控制器，所述機房控制器根據所述第二指令通過所述送、排風機的變頻控制器啟動送、排風機。以此，相對於以往的依靠送、排風量來調整實驗室壓力的方案，本實驗室壓力控制系統，可實現更為有效的控制，每個房間的壓力變化參數不必直接反饋給BA控制器，而是反饋到房間或機房控制器，通過房間或機房控制器調整送、排風風量，可快速調整房間內外壓力梯度值，提高了調整效率，進而可保證實驗室環境的安全性。
以上對本實用新型實施例提供的實驗室壓力控制系統進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用於幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對於本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在具體實施方式及應用範圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。