实验室的压力控制方法

压力控制主要有两种方法：直接压差控制阀和余风量控制法。

（一）直接压差控制法

直接压差控制法即通过压差传感器测量实验室内和实验室相邻区域或参照区的压差，与设定的压差比较后，控制器根据偏差调节送风量（或排风量）进行控制，从而达到要求的压差。

此种压力控制法为闭环反馈控制回路，控制结构简单，能准确地控制压力分布系统，但响应时间长，控制精度低，容易受干扰，如门窗的开启和渗透，通常压力感应较迅速，控制器反应要相当灵敏，一旦门窗突然开启或关闭，反馈信号大幅波动，很可能导致整个控制系统剧烈振荡，甚至崩溃。为了保证控制系统的稳定性，可以配置连锁装置对反馈系统设立时间延迟参数或者暂停指令，使得压力控制器在门窗正常开启时保持稳定，避免过度剧烈波动，同时设立报警装置，一旦门窗开启的时间超出预设时间，则发出警报并改变送排风量。但在实际运用中，压力跟踪控制系统对实验室的气密性要求较高，一些不太严重的透气结构都会使控制系统的调试变得非常艰难。它往往应用于对压力控制要求较高的场所。对于单个实验室房间其中有多台VAV排风柜，室内相对走廊保持负压状态，同时在排风柜最小开度时需要辅助排风保持最小换气次数，则该通风系统控制规律如下表：

（二）余风量控制法（风量跟踪法）

原理是通过实验室送风量与排风量之间保持一定的风量差（称为余风量），保证实验室内外产生一定的压差。由风量传感器实时监控送排风值，利用控制器（如DDC等）对房间的送排风量继续拧采集并做简单比较，根据风量与压力的关系，对各VAV变风量末端发出执行指令维持必要的换气次数和正常的压力。当室内总送风量大于室内回风、排风总量时，空气通过余压阀和房间缝隙排出，与相邻区域建立起正压，避免环境中的污染物进入室内，如电子洁净厂房、医药生产车间等要求洁净度较高的场所；当房间总送风量小于回风、排风总量时，空气通过相邻房间或由室外进入室内，室内呈负压，此类负压系统是为了保证环境的安全，保证未经处理的污染物不会流向室外，如生物安全实验室、负压动物房等。余风量控制法的优点是控制系统通常为开环控制，系统稳定性高，反应速度快，调试方便。系统在不受外扰的条件下属于前馈控制，抗干扰性能良好，多数洁净室采用此种压力控制方法。

对于要求压力控制精度高且需要压力稳定的场所（如生物安全实验室），多以余风量控制法为基本控制方法，同时加入压力传感器和控制器对余风量进行设定。控制方法为：以产生压差的余风量确定送、排风量，同时对余风量进行监测，当余风量偏离设定值达到一定程度时，系统自动报警，此时需要对测量装置或可能产生漏风的设备（如风管系统、维护结构）进行处理。余风量控制与压力控制相结合，可以实现系统的动态控制，确保压力系统压差的准确。

该系统对压力的控制效果较大程度依赖与调试的准确性，并且在使用过程中可能多次调试。实验室设施一旦出现变化，比如送排风系统因老化或损坏或门窗的老化变形而导致渗透风变化，就要重新调试控制系统。

该系统适用于对压力控制要求不很高的场所，为适应压力控制需要，也可以安装压力反馈装置，已形成良好的闭环控制回路。

随着实验室通风技术的发展，参差性选型设计、多区域集中送风以及整合排风的应用已渐广泛，这就使信号反馈的速度和信息的前馈性显得更为重要。通常实验室压力变化大多是由排风柜排风量的变化引起，而排风柜的排风量通常以风量信号反馈，因此，风量跟踪法比压力跟踪法更适合多实验区域的通风系统控制。另外，对应传感器的信号，排风的响应时间为≤3s，从而保证操作人员的安全。送风的响应时间也可以≤3s，德国某公司建议送风的响应时间控制在≤8s，使送风有一个相对滞后的过程，从而更好地保证了实验室的负压性质，减少了实验室的压力波动。

目前，对于风量的控制方法有面风速法和位移法。

1、面风速法

通常是利用安装在排风柜入口边缘处的风速传感器测得风速并传输到控制器，通过比较和计算得到所需风量，然后改变风机频率或风阀开度调整排风量，最终使其面风速保持在0.3m/s~0.6m/s（OSHA）的某个设定值或是某个较小的范围，对于面风速一般设定在0.5（1 25%）m/s（SEFA1.2）。对于具体的设定，要根据污染物特性而定，可以参考英国标准BS7258设计，其特点是：结构简单易安装，控制相对容易；闭环反馈控制保证了安全性和节能性的控制效果；以一个点的风速来代替面风速，与真正的控制对象——面风速还会有些偏差，比较容易受到安装位置和内外气流（紊流）影响。

2、位移法

借助位移传感器测得柜门开度并传输给控制器，控制器根据“流量=平均流速×面积”的公示计算出的风量来实时改变风机频率，调节排风量。该系统抗干扰性好，控制稳定，从理论上属开环控制，在试剂应用中需另设风速仪或其他反馈装置，以保证控制的准确性和可靠性。

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