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凈化空調系統(tǒng)的室內壓差控制-穩(wěn)定性與響應速度

更新時間:2014-03-06  |  點擊率:1982

一般建筑技術構成的房間,它能夠達到的控制壓差約為2. 5Pa,對于測量來說這是一個非常小的壓差(信號),同樣對于測量傳感器的校正來說也是非常困難的。由于門的開關、生物安全柜調節(jié)門的移動、人員的運動等很多因素造成的擾動(噪聲)約可達到25Pa。因此對于純壓差控制而言,其測量信號與噪聲之比為1:10。這樣的情形就如同測量一個湖泊的液位,要求精度在1厘米,而湖泊的波浪卻有10厘米高,如果希望得到的測量值,就需要很長的時間來平均波峰和波谷。在這樣的情況下,如果希望快速的響應就不可能保證精度,精度與速度(或響應時間)是矛盾的。
對于純壓差控制系統(tǒng),響應時間一般要求在數分鐘以內。因此,很多這樣的控制系統(tǒng)都是犧牲穩(wěn)定性來達到響應時間的要求,它在達到穩(wěn)定控制之前需要在設定點附近波動相當長的時間。不幸的是,系統(tǒng)達到穩(wěn)定控制的時間往往比擾動發(fā)生的頻率長,因此系統(tǒng)可能整天都在波動,直到人員下班、工作結束,不再有擾動發(fā)生,系統(tǒng)才能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)。       
對于“偽壓差”控制系統(tǒng),其測量對象是空氣流速,它相對于純壓差控制更穩(wěn)定、更快速一些,因為流速信號和噪音信號是與動壓的開平方成比例關系,它大約能夠把信號與噪聲比提高到1:3??梢钥闯?,測量對象的簡單改變就可以大大改善系統(tǒng)的J性能。然而,即便如此,噪音依然達到了信號的3倍,當擾動發(fā)生后,控制系統(tǒng)仍需要超過60秒以上的時間達到穩(wěn)定輸出。需要注意的是,由于測量氣流速度需要在房間與參照區(qū)域開孔,因此這樣的控制系統(tǒng)對于很多場合的應用是不允許的,例如對潔凈度有較高要求的場合,或高等級的生物安全實驗室也不應使用。
對于壓差和“偽壓差”系統(tǒng)來說,在某些條件下會造成嚴重的壓力問題,如在進行負壓控制時,當潔凈室門打開時,所有的測量信號如壓差和流速都會消失。雖然一些控制器有按照預定時間鎖定輸出的功能來彌補這樣的問題。然而,當門長時間打開時,壓力控制系統(tǒng)就會關閉送風,以便使房間回到負壓的設定點。此時,空氣將會從過道(或相鄰區(qū)域)被吸人打開的房間,過道(或相鄰區(qū)域)的壓力必然下降。而如果其他潔凈室也是使用過道(或相鄰區(qū)域)作為壓差參照點,那么其他潔凈室的壓差控制器也將關閉送風,由此發(fā)生連鎖反應,更多的空氣被從過道(或相鄰區(qū)域)吸入潔凈室排走,測量壓差值一直不能達到設定,而實際壓力卻在不斷下降。同樣對于正壓控制也會產生類似的問題。可以想像,這將會造成整個潔凈室嚴重的壓力問題。當然,對于那些不要求嚴格房間壓差控制,或風險評估對穩(wěn)定時間以及穩(wěn)定性沒有較高要求的設施,并在HVAC系統(tǒng)設計中采取了措施(如采用雙門互鎖的緩沖間進行隔離)能夠避免如上述問題發(fā)生的情況下,采用純壓差控制也是可行的。   
相對而言,余風量(或流量追蹤)控制系統(tǒng)的信號測量是采用流量測量裝置對送風量和排風量進行測量。而送風量和排風量通常都是比較大的測量值,在這樣的情況下,例如信號測量為1000CFM,而噪聲(各種擾動)約能達到1000FM,信號噪聲比可以高達101。因此,在這樣的情況下,系統(tǒng)可以達到很高的精度、很高的穩(wěn)定性以及非常迅速的響應。因此在對壓差控制有較高要求的運用中,通常都推薦或要求使用這樣的控制方法。
對于余風量控制系統(tǒng)來說,流量測量裝置是影響系統(tǒng)性能的關鍵裝置。一般常用的流量測量裝置為風速傳感器陣列和畢托管陣列。這樣的流量測量裝置有很高的精度.然而一旦有顆粒附著或堵塞在傳感器上,或傳感器受到腐蝕的影響時,其測量就會發(fā)生很大的偏差。對于畢托管陣列,還必須注意其在低風速時有很大的測量誤差,所以應考慮其應用范圍。流量測量裝置的安裝位置同樣也需要嚴格按照其技術規(guī)格的說明進行選擇,否則同樣會造成測量的誤差。
另外,在目前有一類流量控制裝置出現在很多運用中。它是一種線性的、壓力無關的風量調節(jié)閥,能夠根據閥門位置提供相應流量反饋信號(例如文丘里閥),其標定和校正在出廠時已經由專業(yè)供貨商完成。相對于單純的流量測量裝置,這種裝置功能更加的集成,它在進行流量控制的同時能夠進行流量測量。在實際使用時,這種壓力無關裝置的流量反饋精度,一般采用備份的流量測量裝置進行驗證。當前這樣的壓力無關型風量調節(jié)閥,已經在很多要求較高壓差控制中取得了成功的應用。

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