CN109945346A - 洁净环境空气压力与压差控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种洁净环境空气压力与压差控制系统，能够实现洁净环境绝对压力和相对压差的精确控制。本发明的通风子系统包括新风空调箱、回风空调箱和排风空调箱；本发明的控制子系统包括监测与控制两部分。本发明可以实现不同运行模式下，回风房间和排风房间的绝对压力和相对压差的精确控制，在值班工作模式下，大幅降低风机能耗。此外，本发明可以根据工艺生产流程的变化，灵活调整房间绝对压力和相对压差的设定值。

Description

洁净环境空气压力与压差控制系统
技术领域
本发明涉及洁净环境空气压力与压差控制系统，能够实现洁净环境绝对压力和相对压差的精确控制，属于通风和空调系统技术领域。
背景技术
洁净环境为保证洁净度以及避免室外空气污染和房间交叉污染，对室内空气的压力和压差都有较高的要求，例如《洁净厂房设计规范GB50073-2013》要求不同级别洁净室直接压差大于5Pa，洁净区与非洁净区之间压差大于5Pa，洁净室对室外的压差大于10Pa；《药品生产质量管理规范(2010年修订)》(新版GMP)要求要求不同级别洁净室直接压差大于5Pa，洁净室对室外的压差大于10Pa。此外，各类洁净厂房根据生产工艺不同，也对房间的压力和差压的精确控制有所要求。
洁净环境的压力和压差控制其本质是精确控制每个房间新风量、送风量、回风量和排风量，通过房间与周围房间或外界环境的渗风，维持房间的压力与周边房间的压差。目前净化通风空调系统常采用一次回风的形式，这种形式由于新风和回风都由回风机控制，因此，无法准确调节新风量和回风量的比例，另外，排风机通常定频运行，因此，也无法准确调节排风量。
洁净环境为维持环境质量，通常要求24小时运行，风机能耗占据总能耗的较大比例，切实降低风机能耗是节约生产成本的迫切要求。在保障环境控制质量的基础之上，通过不同工作模式的设定，在待机模式时降低风机频率，可大幅降低风机能耗。设定不同工作模式对压力与压差的精确控制提出了更高的要求，否则在模式切换以及不同模式运行时，若出现压力和压差波动，甚至压差反转的情况，则会对生产工艺产生不利影响。
针对上述问题，提出一种洁净环境空气压力与压差控制系统，能够实现洁净环境压力和压差的精确控制，并具备不同工作模式切换的功能，对于洁净环境质量保障和节能减排具有重要意义。
发明内容
发明目的：本发明提供一种能够实现洁净环境压力和压差的精确控制、风机能耗低的洁净环境空气压力与压差控制系统，解决了传统净化通风系统压力与压差控制不准确，风机能耗居高不下的问题。
技术方案：本发明的洁净环境空气压力与压差控制系统，控制目标是保证每个回风房间和排风房间的压力与压差符合规范及生产工艺要求，并能够实现不同模式的准确切换。
本发明的洁净环境空气压力与压差控制系统，包括依次连接的新风进风过滤段、新风风机、混风段、功能段、送风风机、与排风房间的排风风道连接的排风过滤段、与所述排风过滤段连接的排风风机，所述送风风机的出风口用以与回风房间的送风风道连接，混风段还与回风房间的回风风道连接。
进一步的，本发明系统中，所述新风风机、送风风机和排风风机均连接有变频器，由所述变频器控制其风量。
进一步的，本发明系统中，所述系统还包括与变频器连接并对其进行控制的中央控制器。
进一步的，本发明系统中，所述系统还包括设置在回风房间和排风房间的压力传感器，新风风机的出口和送风风机的出口均设置压力传感器，由所述压力传感器监测房间压力参数反馈至中央控制器。
进一步的，本发明系统中，所述回风房间和排风房间的风道进出口均设置有用以控制进入房间风量的调节风阀，回风风道和排风风道之间通过设置有电动调节风阀的连通管路连接。
进一步的，本发明系统中，功能段为组合式空调箱。
本发明系统中，功能段可以具有以下一种或多种功能：冷却、加热、除湿、加湿、过滤。
本发明的通风子系统包括新风空调箱、回风空调箱和排风空调箱，新风空调箱由过滤段和风机段组成，回风空调箱由混风段、功能段和风机段组成，排风空调箱由过滤段和风机段组成。新风进风过滤段，该过滤段包括初效、中效和亚高效过滤器，新风通过过滤段过滤净化后进入新风风机段，由新风风机驱动送入混风段与房间回风混合。新风和房间回风在混风段充分混合后，进入功能段，在功能段中依据工艺要求，进行空气热湿处理和进一步过滤净化，送风由送风风机经过风道分别送入各个回风房间和排风房间，回风房间的回风经过风道回到混风段，排风房间的排风经由风道进入排风过滤段，经由排风风机排出室外。
本发明的控制子系统包括监测与控制两部分，监测部分指回风房间和排风房间内均设置压力传感器，新风送风口和混风送风口设置压力传感器，由压力传感器监测房间压力参数反馈至中央控制器。控制系统指新风风机、送风风机和排风风机均连接风机变频器，由所述风机变频器控制其风量。中央控制器依据预设程序控制变频器，预设程序需能实时求解如下基本方程：
送风量平衡方程：
回风量平衡方程：
回风房间风量平衡方程：Gs，i+GR，i＝Ci；
排风房间风量平衡方程：Gs，i+GP，i＝Ci；
送风风量分配：Gs，i＝AiGs；
回风风量分配：GR，i＝BiGR。
本发明在回风房间和排风房间的风道进出口均设施调节风阀，由所述调节风阀控制进入房间的风量，风阀用于系统的初调节。回风风道和排风风道之间设施电动调节风阀，电动风阀用于工艺需求时回风房间的排风。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)本发明可以精确控制回风房间和排风房间的绝对压力和相对压差。洁净环境的压力和压差控制其本质是精确控制每个房间新风量、送风量、回风量和排风量，通过房间与周围房间或外界环境的渗风，维持房间的压力与周边房间的压差。目前净化通风空调系统常采用一次回风的形式，这种形式由于新风和回风都由回风机控制，因此，无法准确调节新风量和回风量的比例，另外，排风机通常定频运行，因此，也无法准确调节排风量。本发明增设了独立新风机，同时新风、送风和排风均可变频控制，采用压力传感器收集各房间压力，传输至中央控制器，由中央控制器实时求解与系统形式相匹配的预设控制方程，控制新风、送风和排风变频器频率。
(2)本发明可以实现不同运行模式下，回风房间和排风房间的绝对压力和相对压差的精确控制，在值班工作模式下，大幅降低风机能耗。现有净化空调系统经系统初调试后，不能灵活调节运行模式，其原因是当送风机的风机频率变化后，不能够同时根据需求，调节新风量和排风量，因此，不能实现值班模式下的节能运行。而本发明在硬件上具备新风、送风和排风量独立调节的功能，同时，能够监测各房间的压力值，因此可以通过中央控制器求解预设控制方程，设定新风、送风和排风风机的频率，保证各房间绝对压力和相对压差的控制精确性，调节过程中压力的波动在允许范围之内。
(3)本发明可以根据工艺生产流程的变化，灵活调整房间绝对压力和相对压差的设定值。工艺生产流程往往会在生产过程中发生调整，那么对应房间的需求压力和压差也会发生变化，本发明可以通过风机频率和各房间风道进出口调节阀的联动，对应调整，为生产工艺的改进提供了便利条件。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中有：新风进风过滤段1，新风风机2，混风段3，功能段4，送风风机5，排风过滤段6，排风风机7，变频器8，调节风阀9，电动调节风阀10，压差传感器11，中央控制器12。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1所示的洁净环境空气压力与压差控制系统由通风子系统(包括新风空调箱、回风空调箱和排风空调箱)和控制子系统(包括监测与控制)组成。
所述系统中，新风依次通过新风进风过滤段和与新风进风过滤段连接的新风风机，新风由新风风机送入混风段与回风混合，混合后的空气依次通过功能段，在功能段中，可对混风进行升温、降温、除湿、加湿、过滤等一系列处理，混风由送风风机经过风道分别送入各个回风房间和排风房间，回风房间的回风经过风道回到混风段，排风房间的排风经由风道进入排风过滤段，与所述排风过滤段连接的排风风机，排风由排风风机排出室外。
进一步的，所述系统的新风风机、送风风机和排风风机均连接风机变频器，由风机变频器控制其风量。
进一步的，所述系统的回风房间和排风房间的风道进出口均设施调节风阀，由所述调节风阀制进入房间的风量。在系统初调试时，以各房间的设计压力为基准，调节系统的回风房间和排风房间的风道进口调节阀，分配进入每个房间的风量；调节系统的回风房间和排风房间的风道出口调节阀，分配从每个房间出风的比例。回风风道和排风风道之间设施电动调节风阀，改风阀可调节回风房间的排风量。
进一步的，所述系统的在回风房间和排风房间内均设置压力传感器，新风送风口和混风送风口设置压力传感器，由所述压力传感器监测房间压力参数反馈至中央控制器。根据各房间的设计压力，设定中央控制器的控制目标，以压力传感器的监测参数为反馈值，中央控制器依据预设程序控制变频器，预设程序需能实时求解风量平衡方程，以此确定新风风机、送风风机和排风风机变频器的频率设定。此外，所述系统还可根据需要，设定工作模式、值班模式、节能模式、消毒模式等多种运行模式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种洁净环境空气压力与压差控制系统，其特征在于，该系统包括依次连接的新风进风过滤段(1)、新风风机(2)、混风段(3)、功能段(4)、送风风机(5)、与排风房间的排风风道连接的排风过滤段(6)、与所述排风过滤段(6)连接的排风风机(7)，所述送风风机(5)的出风口用以与回风房间的送风风道连接，混风段(3)还与回风房间的回风风道连接。
2.如权利要求1所述的洁净环境空气压力与压差控制系统，其特征在于，所述新风风机(2)、送风风机(5)和排风风机(7)均连接有变频器(8)，由所述变频器(8)控制其风量。
3.如权利要求2所述的洁净环境空气压力与压差控制系统，其特征在于，所述系统还包括与变频器(8)连接并对其进行控制的中央控制器(12)。
4.如权利要求3所述的洁净环境空气压力与压差控制系统，其特征在于，所述系统还包括设置在回风房间和排风房间的压力传感器(11)，新风风机(2)的出口和送风风机(5)的出口均设置压力传感器(11)，由所述压力传感器(11)监测房间压力参数反馈至中央控制器(12)。
5.如权利要求1、2、3或4所述的洁净环境空气压力与压差控制系统，其特征在于，所述回风房间和排风房间的风道进出口均设置有用以控制进入房间风量的调节风阀(9)，回风风道和排风风道之间通过设置有电动调节风阀(10)的连通管路连接。
6.如权利要求1、2、3或4所述的洁净环境空气压力与压差控制系统，其特征在于，所述功能段(4)为组合式空调箱。
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