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摘要:随着我国国民经济的迅速发展,我国的建筑行业也在不断的发展。其中,空调系统在我国的建筑中起到了至关重要的作用。但是,在目前我国的空调系统中还存在许多问题,因此,相关的建筑单位加强净化空调系统的室内压差控制,促进建筑中空调系统高效的运行。本文主要分析和研究了净化空调系统的室内压差控制的重要性,压差的建立,影响压差的因素,以及相关的压差控制方法。
关键词:空调系统;室内;控制压差
中图分类号:C35文献标识码: A
前言
对于建筑中空调系统的压差控制不仅有利于空调系统的高效运行,而且有利于建筑中环境的净化。因此,相关的建筑单位要加强对于净化空调系统的室内压差控制工作。
一.压差的建立
洁净室的送风量与排出风量+压差风量之间达到平衡便建立压差。排出风量包括排往室外的排风量及回风量。
对直流系统:新风量=排风量+压差风量
对循环心态:新风量+回风量=回风量+排风量+压差风量
所以,压差实质上新风量=排风量+压差风量。
压差是由送入新风量的大小来保持的。洁净室压差值的选择应适当,选择过小,洁净室压差易被破坏,洁净度受到干扰;选择过大,净化空调系统新风量增大,负荷增加,过滤器寿命缩短。因此,洁净室压差值大小应合理确定。压差风量的确定通常按照换气次数法和缝隙法两种方法。此处不再详细说明压差风量的确定。
二.压差控制的重要性
新版GMP第四十八条规定:洁净区与非洁净区之间、不同级别洁净区之间的压差应当不低于10帕斯卡。必要时,相同洁净度级别的不同功能区域(操作间)之间也应当保持适当的压差梯度。制药企业净化空调系统是保证药品质量的关键系统之一,而压差控制在制药企业净化空调系统中是一个关键的环节。只有保证合理的气流组织和对压差的有效控制,才能达到GMP规定的洁净度要求和工艺要求。
三、影响压差波动的因素
围护结构及门等的气密性对压差控制的性能和效果有很大的影响,不密闭的围护结构很难建立起稳定的压力梯度。它需要有很大的余风量才能弥补很多的泄漏,当使用很大的余风量时,将向相邻空间中抽取(或排出)大量的二次空气,因此可能会造成温度、湿度控制的问题。因此必须使洁净室有一个密闭的围护结构,才能保证相应的压差和合理的气流方向。风管的泄漏也会对余风量控制的精度和性能造成影响。如果在流量测量装置和洁净室围护结构之间,有空气泄漏出风管或进人风管,将会造成流量测量的误差从而引起压力控制显著的偏差。如果是在定压系统中,这个误差相对恒定;但如果系统的静压是波动的,这个误差也将会波动,因此控制系统非常难以采取技术措施消除这样的误差,从而造成控制性能的恶化。因此,必须要求对送风和排风管道进行泄漏检测,允许的最大泄漏率最大不应超过0.5%。
四.洁净室压差控制方法
就其控制策略而言可分为被动式和主动式控制。
(一)定风量控制的特点
定风量(CAV)是一种被动式的控制方法,它使用手动风量调节阀,通过简单的送风和排风平衡,送风比排风少(或多)一定的量(余风量),来达到所期望的压差。其特点是:
1、在洁净室门关闭的情况下,使送风(新风+回风)=回风+排风+压差风量,建立壓差值,除压差风量外,其余各风量都维持不变。洁净室门的启闭会对压差有干扰。为防止反向流的出现,使流经门的空气速度保持在0.25m/s~0.50m/s.
2、维护结构及门等要求气密性好。既可以减少洁净室的漏风量,也能抵抗室外风压变化引起的洁净室的压差风量变化,进而抑制室内压差的波动。
3、 不能有任何排风设备(如生物安全柜等)增加或减少,灵活性差。但是,现在某些固体制剂车间在有局部排风设备的洁净室的排风支路上装一个开关型电动阀和一个手动蝶阀。该常开电动阀与该局部排风设备联动,局部排风设备开启的同时给电动阀电信号,使之处于关闭状态;在排风设备不使用时,电动阀恢复常开状态,进行排风,空调系统调试时,先使洁净室在局部排风设备运作时处于设计压力状态。然后关闭局部排风设备,用蝶阀调节该支路风量与设备排风风量相同,这样就可以有效保证该房间与相邻房间之间的相对压差不会因为局部排风设备的启停而波动。
4、 系统风机的送风量是过滤器终阻力条件下的送风量。运行时,风机的送风量在绝大多数时间都远远超过系统所必须的净化送风量,如果对风机采取变频调速的方法,在送风总管上设置流速传感器,控制风机转速,维持风量一定,可以实现节能。
5、 由于风机系统、过滤器系统等性能下降或风阀位置改变等情况下,系统经常要重新进行风平衡调试,需要大量的维护。
6、 由于在所有时间都是大风量运行,噪音会过高。
(二)定风量控制的方式
1、手动控制,即人工调整好差压值后,锁定送、回、排风阀,当系统阻力变化时再重新调整。系统简单,操作维护方便。
2、定风量阀控制,即在洁净室的送风管、回风管及排风管上设定风量阀,或者只在送风管、排风管上设置、回风管不设。定风量阀能对风管内静压力的变化进行补偿,在一定程度上可以主动的、动态的调节流量,消除系统静压波动对流量造成的影响。从而保证流量的恒定和控制的稳定。为了节能,定风量阀可以采用双稳态的,即净化系统工作时采用额定风量运行,不工作时,采用低风量运行。风机采用变频风机。
(三)变风量控制方式
变风量系统(VAV)是一种主动式的压力控制策略,它通过电动风量调节阀连续不断的对送风量或排风量进行调节,以保持希望的压力。
变风量控制的特点:
1、它可以应对由排风变化引起的压力波动.
2、由于门开启引起的反向流。
3、室外风压及系统阻力变化引起的压力波动。
(四)主动式的VAV压力控制方法可以分为两种:纯压差控制(OP)和余风量(又称为流量追踪)控制(AV).
1、 纯压差控制方法
纯压差控制方法的原理是:压差传感器测量室内与参照区域的压差(OP),与设定压差比较后,控制器对送风量(或排风量)进行控制,从而达到要求的压差。
2、余风量(气流追踪)控制方法
洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差(称为余风量),必然会导致洁净室产生一定的压差。余风量(气流追踪)控制即控制系统实时测量风量(送风和排风量)变化,通过调节送风量或排风量,动态的达到相应的风量平衡,使送风量和排风量之间保持恒定的风量差,从而维持恒定的压差。其基本原理是控制系统利用气流测量装置实时测量送风量和排风量,控制器据此调节送风量,使其追踪排风量的变化,保持一定的余风量,从而达到所希望的压差值。在这里,余风量就是达到所希望压差时渗人或渗出洁净室的空气流量。负的余风量即总排风量大于总送风量,它将导致负压的产生,而正的余风量则是总送风量大于总排风量,它将导致正压产生。
3、相对混合的控制系统
在实验室内,生物安全等级达到三或者四级的研究以及实验对象都是非常危险的,实验室的压差控制以及气流方向控制更加重要,必须确保压差和气流方向得到稳定可靠的控制。对于这样压差控制非常关键的地方,采用纯压差控制和余风量控制两种方法混合的控制系统是很好的选择,它可以确保对实验室压差稳定可靠的控制。
(五)余压阀控制
余压阀安装简单,价格低廉,控制的灵敏度也可以,但缺点是长期使用后会关闭不严.
结语
综上所述,要根据室内不同地方的用途以及特点选择不同的有效控制方法,并且还要符合经济合理的原则。避免对净化空调系统的室内压差控制的要求过高,或者相对复杂的控制。运用科学合理有效的控制方法促使建筑中空调系统的高效运行是目前我国建筑行业中需要进一步研究的课题。
参考文献:
[1]汪庆胜.净化空调系统的室内压差控制研究[J].广东科技,2013,(12).
[2]孙勇.净化空调系统的室内压差控制[J].科学与财富,2013, (1).
[3]张波雅.浅谈制药企业净化空调系统的运行控制管理[J].机电信息,2012, (4).
关键词:空调系统;室内;控制压差
中图分类号:C35文献标识码: A
前言
对于建筑中空调系统的压差控制不仅有利于空调系统的高效运行,而且有利于建筑中环境的净化。因此,相关的建筑单位要加强对于净化空调系统的室内压差控制工作。
一.压差的建立
洁净室的送风量与排出风量+压差风量之间达到平衡便建立压差。排出风量包括排往室外的排风量及回风量。
对直流系统:新风量=排风量+压差风量
对循环心态:新风量+回风量=回风量+排风量+压差风量
所以,压差实质上新风量=排风量+压差风量。
压差是由送入新风量的大小来保持的。洁净室压差值的选择应适当,选择过小,洁净室压差易被破坏,洁净度受到干扰;选择过大,净化空调系统新风量增大,负荷增加,过滤器寿命缩短。因此,洁净室压差值大小应合理确定。压差风量的确定通常按照换气次数法和缝隙法两种方法。此处不再详细说明压差风量的确定。
二.压差控制的重要性
新版GMP第四十八条规定:洁净区与非洁净区之间、不同级别洁净区之间的压差应当不低于10帕斯卡。必要时,相同洁净度级别的不同功能区域(操作间)之间也应当保持适当的压差梯度。制药企业净化空调系统是保证药品质量的关键系统之一,而压差控制在制药企业净化空调系统中是一个关键的环节。只有保证合理的气流组织和对压差的有效控制,才能达到GMP规定的洁净度要求和工艺要求。
三、影响压差波动的因素
围护结构及门等的气密性对压差控制的性能和效果有很大的影响,不密闭的围护结构很难建立起稳定的压力梯度。它需要有很大的余风量才能弥补很多的泄漏,当使用很大的余风量时,将向相邻空间中抽取(或排出)大量的二次空气,因此可能会造成温度、湿度控制的问题。因此必须使洁净室有一个密闭的围护结构,才能保证相应的压差和合理的气流方向。风管的泄漏也会对余风量控制的精度和性能造成影响。如果在流量测量装置和洁净室围护结构之间,有空气泄漏出风管或进人风管,将会造成流量测量的误差从而引起压力控制显著的偏差。如果是在定压系统中,这个误差相对恒定;但如果系统的静压是波动的,这个误差也将会波动,因此控制系统非常难以采取技术措施消除这样的误差,从而造成控制性能的恶化。因此,必须要求对送风和排风管道进行泄漏检测,允许的最大泄漏率最大不应超过0.5%。
四.洁净室压差控制方法
就其控制策略而言可分为被动式和主动式控制。
(一)定风量控制的特点
定风量(CAV)是一种被动式的控制方法,它使用手动风量调节阀,通过简单的送风和排风平衡,送风比排风少(或多)一定的量(余风量),来达到所期望的压差。其特点是:
1、在洁净室门关闭的情况下,使送风(新风+回风)=回风+排风+压差风量,建立壓差值,除压差风量外,其余各风量都维持不变。洁净室门的启闭会对压差有干扰。为防止反向流的出现,使流经门的空气速度保持在0.25m/s~0.50m/s.
2、维护结构及门等要求气密性好。既可以减少洁净室的漏风量,也能抵抗室外风压变化引起的洁净室的压差风量变化,进而抑制室内压差的波动。
3、 不能有任何排风设备(如生物安全柜等)增加或减少,灵活性差。但是,现在某些固体制剂车间在有局部排风设备的洁净室的排风支路上装一个开关型电动阀和一个手动蝶阀。该常开电动阀与该局部排风设备联动,局部排风设备开启的同时给电动阀电信号,使之处于关闭状态;在排风设备不使用时,电动阀恢复常开状态,进行排风,空调系统调试时,先使洁净室在局部排风设备运作时处于设计压力状态。然后关闭局部排风设备,用蝶阀调节该支路风量与设备排风风量相同,这样就可以有效保证该房间与相邻房间之间的相对压差不会因为局部排风设备的启停而波动。
4、 系统风机的送风量是过滤器终阻力条件下的送风量。运行时,风机的送风量在绝大多数时间都远远超过系统所必须的净化送风量,如果对风机采取变频调速的方法,在送风总管上设置流速传感器,控制风机转速,维持风量一定,可以实现节能。
5、 由于风机系统、过滤器系统等性能下降或风阀位置改变等情况下,系统经常要重新进行风平衡调试,需要大量的维护。
6、 由于在所有时间都是大风量运行,噪音会过高。
(二)定风量控制的方式
1、手动控制,即人工调整好差压值后,锁定送、回、排风阀,当系统阻力变化时再重新调整。系统简单,操作维护方便。
2、定风量阀控制,即在洁净室的送风管、回风管及排风管上设定风量阀,或者只在送风管、排风管上设置、回风管不设。定风量阀能对风管内静压力的变化进行补偿,在一定程度上可以主动的、动态的调节流量,消除系统静压波动对流量造成的影响。从而保证流量的恒定和控制的稳定。为了节能,定风量阀可以采用双稳态的,即净化系统工作时采用额定风量运行,不工作时,采用低风量运行。风机采用变频风机。
(三)变风量控制方式
变风量系统(VAV)是一种主动式的压力控制策略,它通过电动风量调节阀连续不断的对送风量或排风量进行调节,以保持希望的压力。
变风量控制的特点:
1、它可以应对由排风变化引起的压力波动.
2、由于门开启引起的反向流。
3、室外风压及系统阻力变化引起的压力波动。
(四)主动式的VAV压力控制方法可以分为两种:纯压差控制(OP)和余风量(又称为流量追踪)控制(AV).
1、 纯压差控制方法
纯压差控制方法的原理是:压差传感器测量室内与参照区域的压差(OP),与设定压差比较后,控制器对送风量(或排风量)进行控制,从而达到要求的压差。
2、余风量(气流追踪)控制方法
洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差(称为余风量),必然会导致洁净室产生一定的压差。余风量(气流追踪)控制即控制系统实时测量风量(送风和排风量)变化,通过调节送风量或排风量,动态的达到相应的风量平衡,使送风量和排风量之间保持恒定的风量差,从而维持恒定的压差。其基本原理是控制系统利用气流测量装置实时测量送风量和排风量,控制器据此调节送风量,使其追踪排风量的变化,保持一定的余风量,从而达到所希望的压差值。在这里,余风量就是达到所希望压差时渗人或渗出洁净室的空气流量。负的余风量即总排风量大于总送风量,它将导致负压的产生,而正的余风量则是总送风量大于总排风量,它将导致正压产生。
3、相对混合的控制系统
在实验室内,生物安全等级达到三或者四级的研究以及实验对象都是非常危险的,实验室的压差控制以及气流方向控制更加重要,必须确保压差和气流方向得到稳定可靠的控制。对于这样压差控制非常关键的地方,采用纯压差控制和余风量控制两种方法混合的控制系统是很好的选择,它可以确保对实验室压差稳定可靠的控制。
(五)余压阀控制
余压阀安装简单,价格低廉,控制的灵敏度也可以,但缺点是长期使用后会关闭不严.
结语
综上所述,要根据室内不同地方的用途以及特点选择不同的有效控制方法,并且还要符合经济合理的原则。避免对净化空调系统的室内压差控制的要求过高,或者相对复杂的控制。运用科学合理有效的控制方法促使建筑中空调系统的高效运行是目前我国建筑行业中需要进一步研究的课题。
参考文献:
[1]汪庆胜.净化空调系统的室内压差控制研究[J].广东科技,2013,(12).
[2]孙勇.净化空调系统的室内压差控制[J].科学与财富,2013, (1).
[3]张波雅.浅谈制药企业净化空调系统的运行控制管理[J].机电信息,2012, (4).