实验室通风柜控制方式性能特点分析

2019-07-08

实验室气流控制主要是对实验室通风柜、生物安全柜和整个实验室的室内压力进行控制。为了保证通风柜前实验人员的安全，各国制定了相应的通风柜控制标准，对进入通风柜的面风速有严格要求。例如，美国OSHA标准规定进口风速应在0.4-0.6 m/s之间。加拿大、澳大利亚、英国等国家的标准均要求限制在0.5 m/s。我国行业标准还规定进口风速应保持在0.4之间。因此，进口风速一般要求严格控制在0.5m/s左右，因为如果进口风速太小，通风柜内气体可能会溢出，如果通风柜进口风速太高，通风柜内会形成湍流。网，也会导致烟气柜内气体溢出。

经过近40年的发展，实验室控制系统已从最初的定风量系统发展到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）

出现在20世纪40年代，无论通风柜调节窗的开度如何，风量始终保持一定的水平。该方法的优点是控制简单，缺点也很明显。入口风速随调节窗位置的变化而变化，安全性能差，能耗惊人。

双稳态通风机控制（2态）

当人们逐渐认识到定风量系统在安全性和能耗方面的缺陷时，双稳态控制应运而生。该控制系统只有高、低风量两种状态。其典型应用是在夜间或实验室没有操作人员的情况下，将系统降至低风量运行。能耗可以在一定程度上降低，但其抗外界干扰能力仍然较差，如在定风量系统中，当工况变化时，室内压力波动较大。

变风量通风机控制（VAV）

80年代以后，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机的开度来调节系统的送、排风量，以保证无论调节窗的开度如何，通风机的进气速度始终能很好的控制。导致0.5m/s，系统适应性强，在充分保证安全的前提下降低能耗，但要求阀门的控制精度和反应速度高。

自适应通风柜控制（UBC）

20世纪末，基于VAV系统的使用控制（usage-based control）应运而生。通过在通风柜和生物安全柜上安装探测器，监测是否有人在通风柜或生物安全柜前移动。当有人操作时，其入口风速保持在0.5米/秒，以确保操作。作者的安全性，如果没有人在通风机前面操作，进气速度将降低到0.3m/s，采用这种控制方法，在使用变风量系统的基础上，可以再次大幅度降低能耗。