雷蒙特实验室建设

实验室的气流控制系统介绍

实验室的气流控制主要是指实验室常用的实验设备如通风柜、生物安全柜等的控制,以及整个实验室的室内压力。为了保证通风柜前检测人员的安全,各国都制定了相应的通风柜控制标准,对进入通风柜的表面风速有严格的要求。例如,美国OSHA标准规定进口风速应在0.4-0.6m/s之间,而加拿大、澳大利亚、英国等国家的标准要求限制在0.5m/s以内,我国行业标准还规定,进口风速应保持在0.4-0.5m/s之间,因此,在正常情况下,进口风速将严格限制在0.5m/s左右,因为进口风速过小,通风柜内的气体很可能溢出,而如果入口风速过高,会在柜内形成湍流,也会导致柜内气体溢出。

经过近40年的发展,实验室控制系统已经从原来的定风量系统发展到目前常用的变风量通风柜控制或自适应控制系统。

定风量通风柜控制(CV)

出现于20世纪40年代,无论通风柜调节窗的开启程度如何,风量始终保持恒定。这种方法的优点是控制简单,但缺点也很明显。入口风速会随着调节窗的位置不断变化,安全性能差,能耗惊人。

双稳态通风柜控制(2态)

随着人们逐渐认识到定风量系统在安全性和能耗方面的缺陷,双稳态控制应运而生。这种控制系统只有两种状态:高风量和低风量。其典型应用是在夜间或实验室无人操作时将系统降低到低风量运行。能耗可以在一定程度上降低,但与定风量系统一样,其抗外界干扰的能力仍然较差,当运行工况改变时,室内压力波动相对较大。

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可变风量通风柜控制(VAV)

进入80年代后,随着控制技术的不断发展,出现了一种更为合理的实验室气流控制方法,即变风量控制。变风量控制是通过改变实验室通风柜的开度来调节系统的送风量和排风量,保证无论调节窗开度如何,通风柜的入口风速都能精确控制在0.5m/s。该系统适应性强,能在充分保证安全的前提下降低能耗,但对阀门的控制精度和响应速度要求较高。

自适应通风柜控制(UBC)

二十世纪末,在变风量系统的基础上,通过在通风柜和生物安全柜上安装探测器,监测通风柜或生物安全柜前是否有活动,出现了一种自适应控制系统(基于使用的控制)。当有人操作时,保持入口风速恒定在0.5m/s,以确保操作人员的安全,如果没有人在通风柜前操作,则将入口风速降低到0.3m/s,采用这种控制方法,在使用变风量系统的基础上,又可大大降低能耗。

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