現(xiàn)代自動(dòng)化、智能化實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)工程設(shè)計(jì)模式
1)大型變風(fēng)量(定義:單位時(shí)間內(nèi)空氣的流通量)排風(fēng)系統(tǒng)
排風(fēng)系統(tǒng)是一個(gè)大型變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)。并聯(lián)接入該系統(tǒng)的變風(fēng)量排風(fēng)柜，一個(gè)房間就有5臺(tái)，另外，其他房間可能還有很多臺(tái)。還有一個(gè)與傳統(tǒng)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（part)排風(fēng)支管并聯(lián)于一個(gè)系統(tǒng)。需要注意的是，系統(tǒng)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(tǒng)的動(dòng)力部分采用的是變頻風(fēng)機(jī)3。采用變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室和實(shí)驗(yàn)中心，可能采用的排風(fēng)柜數(shù)量少則幾臺(tái)，多則十幾臺(tái)、數(shù)十臺(tái)。從理論和技術(shù)層面上說(shuō)，并聯(lián)接入同一系統(tǒng)的排風(fēng)柜或其他設(shè)備數(shù)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(tǒng)還可連接若干個(gè)不同實(shí)驗(yàn)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（control)技術(shù)，可確保系統(tǒng)總是以必要的最小排風(fēng)量運(yùn)行，從而在最大程度上減少通風(fēng)和空調(diào)能耗。
需要補(bǔ)充說(shuō)明的是，有的實(shí)驗(yàn)（experiment)室要求恒溫恒濕空調(diào)環(huán)境，甚至是潔凈空調(diào)環(huán)境，但更多的只是要求保持舒適性環(huán)境即可。大學(xué)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，高等學(xué)校創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)基地，在高校學(xué)科建設(shè)、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和培育國(guó)家級(jí)科研基地中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。不同空調(diào)環(huán)境參數(shù)的要求，其系統(tǒng)運(yùn)行能耗顯然是大相迥異的。
2)大型變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量自動(dòng)控制原理：
變風(fēng)量(定義:單位時(shí)間內(nèi)空氣的流通量)排風(fēng)柜的應(yīng)用和變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)于確保實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)柜的排風(fēng)效果，保障整個(gè)排風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒(méi)有變動(dòng))，改善實(shí)驗(yàn)室研究（research)人員的職業(yè)衛(wèi)生環(huán)境，降低實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)和空調(diào)負(fù)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(tǒng)，首先它所連接的排風(fēng)柜及其他設(shè)備的數(shù)量很多(遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)習(xí)慣的3～4臺(tái));其次，在符合某些規(guī)定的條件下它容許把作為局部（part)排風(fēng)的排風(fēng)柜、儲(chǔ)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(tǒng)。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(tǒng)，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(hào)，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(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由各變風(fēng)量閥2，3輸入風(fēng)量疊加計(jì)算給定器4(DI-101)。給定器4的計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)信號(hào)即作為總風(fēng)量顯示控制器5(FIC-101)的系統(tǒng)總風(fēng)量給定值，用于控制變頻（frequency conversion)調(diào)速風(fēng)機(jī)6的轉(zhuǎn)速。總風(fēng)量傳感器7測(cè)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(feedback)信號(hào)再輸入總風(fēng)量顯示控制器5(FIC-101)，與之前的計(jì)算給定值進(jìn)行比較，構(gòu)成帶反饋的閉環(huán)控制回路，從而可實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)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（control)原理：
對(duì)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(yīng)在每一房間(實(shí)驗(yàn)（experiment)室)層級(jí)基礎(chǔ)上考慮問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)室的日常全室排風(fēng)量應(yīng)確保換氣次數(shù)不小于6h-1。由于室內(nèi)的局部排風(fēng)也是來(lái)自同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，其實(shí)時(shí)量值也應(yīng)計(jì)入全室排風(fēng)內(nèi)，室內(nèi)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(tǒng)中所涉及實(shí)驗(yàn)室的一部分。來(lái)自各變風(fēng)量閥2，3的風(fēng)量數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入風(fēng)量疊加計(jì)算給定器4(DI-102)，其計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)信號(hào)有兩路輸出：一路傳輸給補(bǔ)風(fēng)量差值計(jì)算給定器SP-201，以供送風(fēng)系統(tǒng)補(bǔ)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(shù)計(jì)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（step by step)加大開(kāi)度，直到補(bǔ)全不足部分風(fēng)量為止。
給定值可按照實(shí)驗(yàn)（experiment)室工作班制定時(shí)
改變，比如白天工作期間，室內(nèi)最小換氣次數(shù)按6h-1計(jì)算;夜間最小換氣次數(shù)按2h-1計(jì)算。定時(shí)改變給定值，即可實(shí)現(xiàn)節(jié)能的值班通風(fēng)控制（control)。
4)變風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量的自動(dòng)控制（control)：
S-1系統(tǒng)是一個(gè)典型的跨區(qū)域(房間)、多區(qū)域(房間)共用的直流式變風(fēng)量空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)。其單一實(shí)驗(yàn)（experiment)室和系統(tǒng)總送風(fēng)量的自動(dòng)控制原理。
實(shí)驗(yàn)室空調(diào)自動(dòng)控制有兩個(gè)方面須考慮：一是室內(nèi)微負(fù)壓(潔凈室空調(diào)時(shí)微正壓)的保持;另一個(gè)是室內(nèi)環(huán)境要求的空氣參數(shù)的保持。生物實(shí)驗(yàn)P2室主要用于初級(jí)衛(wèi)生服務(wù)、診斷和研究，其實(shí)驗(yàn)對(duì)象的危害等級(jí)為Ⅱ級(jí)（中等個(gè)體危害，有限群體危害），具體定義為“能引起人類(lèi) 或動(dòng)物發(fā)病，但一般情況下對(duì)健康工作者、群體、家畜或環(huán)境不會(huì)引起嚴(yán)重危害的病源體。實(shí)驗(yàn)室感染不導(dǎo)致嚴(yán)重疾病，具備有效治療和 預(yù)防措施，并且傳播風(fēng)險(xiǎn)有限”。對(duì)于室內(nèi)微負(fù)壓的控制，有兩種方案可供選擇：補(bǔ)風(fēng)量(定義:單位時(shí)間內(nèi)空氣的流通量)差值控制方案和壓差控制方案。
補(bǔ)風(fēng)量差值控制方案左側(cè)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，為了獲得有關(guān)生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等方面的新知識(shí)或解決具體問(wèn)題而使用動(dòng)物 進(jìn)行的科學(xué)研究。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)必須由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的、具備研究學(xué)位或?qū)I(yè)技術(shù)能力的人員進(jìn)行或在其指導(dǎo)下進(jìn)行。送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量控制大致可分解成兩個(gè)層次：由補(bǔ)風(fēng)量差值計(jì)算給定器3(SP-201)和風(fēng)量顯示控制器4(FIC-201)構(gòu)成的單一房間層次的控制與由風(fēng)量疊加計(jì)算給定器5(DI-203)和總風(fēng)量顯示控制器6(FIC-203)構(gòu)成的整個(gè)系統(tǒng)層次的控制。將來(lái)自室內(nèi)總排風(fēng)量的數(shù)據(jù)信號(hào)(圖12中DI-102的一路輸出信號(hào))輸入補(bǔ)風(fēng)量差值計(jì)算給定器3(SP-201)，后者可將其乘以0.9(或0.95)所得結(jié)果作為室內(nèi)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(tǒng)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(shù)據(jù)信號(hào)輸入風(fēng)量疊加計(jì)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(duì)送風(fēng)機(jī)7的轉(zhuǎn)速實(shí)施控制完成。
方案B壓差控制（control)方案比較簡(jiǎn)單，由安裝于室內(nèi)的壓差傳感器8感測(cè)室內(nèi)側(cè)壓力與室外側(cè)(走廊)壓力之間的實(shí)時(shí)壓差信號(hào)，輸入壓差顯示控制器9(PIC-201)，與預(yù)先確定的壓差給定值進(jìn)行比較，控制器9根據(jù)偏差信號(hào)的大小，調(diào)節(jié)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(hào)傳輸給風(fēng)量疊加計(jì)算給定器5(DI-203)，參與對(duì)整個(gè)系統(tǒng)總送風(fēng)量的控制。
室內(nèi)環(huán)境空氣參數(shù)的控制（control)也有兩種手段：一種是常規(guī)的空氣處理過(guò)程中的參數(shù)控制，另一種是對(duì)送風(fēng)量的控制。前者實(shí)施比較簡(jiǎn)便、節(jié)能;后者實(shí)施起來(lái)勢(shì)必又會(huì)反過(guò)來(lái)波及并牽動(dòng)室內(nèi)負(fù)壓，以至排風(fēng)量的控制。顯然，在既要滿足負(fù)壓控制要求，又要滿足室內(nèi)空氣環(huán)境參數(shù)要求的情況下，便不得不額外加大送風(fēng)量和排風(fēng)量，導(dǎo)致運(yùn)行能耗增大，所以，筆者認(rèn)為，后一種手段不值得推廣應(yīng)用。
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