1.洁净区压差梯度控制策略
室内压差控制在净化空调系统中是一个非常重要的环节。只有通过对净化区域的压差进行控制,保证合理的气流组织,才能达到净化和工艺的要求。例如洁净厂房必须保持一定的正压使外界未经净化的空气不会进入净化区域,保证洁净级别;并且通过对各净化区域的不同的压差控制,达到净化分区的作用,如本项目就要求不同净化级别区域的压差应得到控制不小于10Pa。因此对于净化空调系统来说,压差控制是非常重要的。 压差控制在实现中是比较困难,要得到并保持精确、稳定的压差对于控制工程师而言是一件具有挑战性的任务。因此在设计压差控制系统时,必须要根据实际情况从以下几个方面进行分析和确定:
风险分析评估;
压差控制方法;
控制信号与噪声的影响;
控制稳定性及响应速度;
建筑围护结构、门窗、风管泄漏对压差控制的影响;
风阀的选型和风阀质量稳定性。
1.1气流压差控制目的
建立有序的气流流向,保证气流从洁净度高的区域流向洁净度低的区域;
隔离交叉污染。
1.2洁净室压差控制的实质
1)单个洁净室
对于单个房间,压差的控制实质就是控制送风量与排风量和回风量的平衡,以保证压差风量(即余风量,也就是单个洁净室的泄漏风量)的不变。 2)整个空调系统
对于整个空调系统所服务的区域:抑制的生活送风量=回风量+排风量+压差风量(即所有房间泄漏风量之和);
对于空调机组:送风量=回风量+新风量;
二者综合,演变成的公式为:新风量=排风量+压差风量(余风量);
即压差的实质是:新风量=排风量+压差风量。
对于整个空调系统,压差的控制实质就是控制排风量和新风量的平衡,以保证压差风量的不变。
压纸机当整个空调系统所服务的区域无排风要求时:软纱门新风量=压差风量(余风量)。
1.3引起压差扰动的因素及对策
(1)HVAC系统阻力变化,主要是过滤器阻力的变化,会引起送风量的变化,影响室内压差的波动。对其控制较易,采用变速的送风机,以实际送风量与设定送风量之差进行风机转速控制,维持风量一定。
(2)室外风压的变化(室外风向及风速等引起),会影响洁净室的压差风量,引起室内压差的波动。解决对策:采用气密性好的围护结构及门窗、建立必要的压差梯度(洁净室对室外保持≥15Pa压差、相邻洁净室间保持≥10Pa压差)。当室外风压对洁净室最不利时,尚能维持洁净室内的一定压差而不致出现问题。
(3)洁净室门的启、闭,会引起洁净室压差的波动。
门开启时,两洁净室的压差不能维持,空气会双向交换,其交换量与两室间的空气温差有关,亦与人的走动以及送、排风口与门的相对位置等有关,国外有研究认为,在门两侧洁净室的温差△t=0℃,双开门的空气交换量约为0.19m3/s;△t=2℃,则达0.24m3/s。为防止反向流的出现,则流经门的空气速度应>0.2m/s(ISO1464—4中提及的维持低压差时所需的气流速度);在工程中,国外常采用0.25m/s~0.5m/s的气流速度。
下图为国外有关研究的资料——门开着时,所需的隔离风量亦即所需流经门的风量,在此风量下才能保持低压差而无反向流出现。mide-008
在洁净室系统设计中,如果不考虑门的开启和关闭等因素,则必须设计足够的隔离风量。在采用定风量控制时,不同洁净级别的房间常须采用设置缓冲室或气闸来处理,同洁净级别但有压力级别要求的相邻房间采用足够的隔离风量进行处理。
(4)HVAC系统的启停以及洁净室消毒、灭菌所需风阀操作必然引起室压的波动,但这都是在非正常运行过程中暂时出现的,对正常运行并无影响,因此需要在系统的风机、阀门等运行的联锁及阀门操作等作规定外,无需在压差控制系统上作考虑。
(5)洁净室工艺排风的变化必然带来压差的波动,而排风量的变化有时是较大的,此时为不使室内压差波动,不使引起反向流,需要采用闭环控制,或者做恒定排风处理。
(6)睡眠袜风阀等风量调节设备的稳定性和精确度。此为关键因素之一,很多制药厂压差梯度控制不能稳定,原因为未对风阀等风量调节设备的选型配置错误。本节的1.4条专门做一说明。
1.4本项目洁净区域压差控制具体策略和措施介绍
1.4.1. 送风变频定风量控制
正常工况和值班工况下,按照不同的设定风量,变频定风量控制,以恒定总送风风量。
空调风机频率控制送风主管的风量,送风管的风量设定值由系统参数决定,系统管理员可以进行修改。风机频率需要受最大频率设定和最小频率设定的限制。
1.4.2送风变频定静压控制
空调系统各送风支路均采用CAV时,需进行变频定静压控制设计,可乐杯以保证CAV的工作压力
范围。具体控制思路如下:在送风最不利风管末端上设置静压传感器,根据系统阻力变化,自动调节电流频率,改变风机转速,使该点的静压值保持恒定,保证定风量阀(CAV)所需的压力,同时根据监测到总送风风量进行副环控制,使房间送风量稳定。
1.4.3.风管静压及风量传感器故障处理策略
当回风静压传感器出现故障时,新风阀控制无法达到要求,需要系统自动给定固定的开度,连续采集回风静压传感器正常情况下的前3分钟(设定值可调)的开度控制平均值,每10S(设定值可调)采集一次,三分钟共采集18次,当采集回风静压传感器正常时,系统实时更新采样值,计算出18次采样值的平均值。当回风静压传感器出现故障时,系统自动把前三分钟计算的正常平均值作为固定开度,同时发出报警,提醒用户采取预定的应对维护方法,送风风量控制采用相同的控制策略,当送风风量传感器故障时,风机频率自动切换至风机频率前三分钟的平均值,同时报警,提醒用户采取应对措施。
1.4.4. VAV阀的PID调节控制
VAV阀控制室内正压,PID压差的控制死区为2Pa(用户可设定),VAV阀的输出受用户设定的上下限的开度限制。
2.洁净区高精度恒温恒湿节能控制策略
2.1制药企业生产车间环境要求及热湿负荷特点