CN112815412A - 一种用于控制洁净区域净化系统送风量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，包括：空调箱，空调箱包括变频风机，用于调控送风量；静压传感器，用于检测洁净房间的静压；高效过滤器，用于过滤进入洁净房间的风；与空调箱、静压传感器信号连接的PLC或者DDC系统，用于根据静压传感器检测到的洁净房间的静压大小，调节变频风机的频率，从而调控送风量。本发明还涉及一种用于控制洁净区域净化系统送风量的方法，该方法采用该装置；恒定洁净房间的回风，通过将洁净房间的静压与空调箱的变频风机的频率关联，来控制洁净区域净化系统的送风量。能够既简单、又有效的来恒定系统的送风量。从而能够起到稳定洁净房间的换气次数和洁净房间之间的相对压差。

Description

一种用于控制洁净区域净化系统送风量的装置和方法

技术领域

本发明涉及药品生产领域的暖通控制，具体涉及一种用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，通过空调箱变频风机与末端高效过滤器后洁净间静压关联的控制能既简单、又有效的来恒定系统的送风量。本发明还涉及这种用于控制洁净区域净化系统送风量的方法。

背景技术

根据中国2010版GMP法规的要求，洁净区域内除了维持恒定的温度、湿度范围之外，在各个洁净房间内需要维持与洁净级别相对应的换气次数，不同洁净级别的房间需要保持10Pa以上的压差。在相同洁净级别的房间之间根据产热、产湿和产尘的情况，也需要保持一定的压差。药厂、医学实验室、手术室、生物学实验室、高精密仪器实验室等对环境的洁净度有较高要求，均属于需要洁净区域的范畴。

洁净房间内的换气次数是由系统的送风量来提供的，房间的送风量减去排风量就是损失风量，也就是需要补充的新风量。滞留在房间内的空气，在房间内产生了压力。只要排风量是固定不变的，就能够用高过滤器后房间静压来关联洁净空调箱风机的运行频率。

目前药品生产企业使用比较多的为控制空调箱出口的风速和动压（毕托管），实际上就是控制其出风口的风量。由于空调箱的出口需要有一个合适的直段，才能够避免局部涡流的检测参数的影响。另外，即使在空调箱出口处的同一断面上，不同的径向位置检测到的数据会有差别。在实际的商业化运行过程中，在空调箱的出风口要检测出准确的风量数据是有难度的。所以用空调箱出口处的风速或者动压来控制送风量，实际上这个风速和动压参数只是充当了一个刻度的角色。传感器显示的监测数据，并不代表真实的数据。

如果将末端一个洁净房间的静压（在高效过滤器之后）作为控制参数，在送风量一定的情况下，只要回风量恒定，该洁净房间的静压也是恒定的。将该洁净房间静压与空调箱送风风机频率进行关联的话，对于控制恒定的送风量为更加直接、有效和稳定。

而如果用空调箱出口处（在高效过滤器之前）的静压来关联变频风机的话。高效过滤器脏堵了空调箱出口的压力升高，系统会输出降频的指令，这样的恶性循环洁净房间的换气次数会更低。如果空调箱负压段的门不小心开了，此时风速会突然增大，空调箱出口处的压力突然降低，系统反而会输出升频的指令，这样的恶性循环会导致末端的高效过滤器被吹破。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种装置和方法保障各个洁净房间换气次数和压差的稳定。

为实现上述目的，本发明的一个方面是提供了一种用于控制洁净区域净化系统送风量的装置。该装置取末端高效过滤器后的静压来关联变频风机，从而达到控制空调箱恒定送风量的目的；该装置包括：空调箱，空调箱包括变频风机，用于调控送风量；静压传感器，用于检测洁净房间的静压；高效过滤器，用于过滤进入洁净房间的风；与空调箱、静压传感器信号连接的PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）系统或者DDC（Direct Digital Control，直接数字控制）系统，用于根据静压传感器检测到高效过滤器后洁净房间的静压大小，调节变频风机的频率，从而调控送风量。

进一步地，空调箱还包括位于新风入口到出风口之间依次排列的初效过滤器、冷却单元、挡水板、加热单元、加湿单元和中效过滤器；变频风机设置在挡水板和加热单元之间。

进一步地，从出风口送出的风通过若干送风口分别送入若干洁净房间，再从洁净房间的房间回风口流出，一部分通过一次回风口和/或二次回风口再次进入空调箱，另一部分被排放出去；一次回风口位于初效过滤器和冷却单元之间；二次回风口位于挡水板和变频风机之间的负压段。

进一步地，静压传感器位于其中一个高效过滤器后的洁净房间中。

进一步地，安装有静压传感器的洁净房间具有代表性，具体指：安装有静压传感器的洁净房间的体量属于中等，且只有一个房间回风口和不超过3扇门。优选地，安装有静压传感器的洁净房间只有1扇门或者2扇门。

进一步地，安装有静压传感器的洁净房间的排风一部分通过一次回风口和/或二次回风口再次进入空调箱，另一部分被排放出去。

进一步地，静压传感器位于洁净房屋中间区域避开房间回风口、送风口和门。

进一步地，还包括报警模块，静压传感器检测到的静压波动到设定的阈值时，会启动报警模块。

进一步地，报警模块具有延时报警功能，可根据需要进行设定。

进一步地，高效过滤器设置在洁净房间的送风口处，风需要经过高效过滤器的过滤才能进入洁净房间。

本发明的另一方面是提供一种用于控制洁净区域净化系统送风量的方法，其采用如上所述的装置；恒定洁净房间的回风，通过将洁净房间的静压与空调箱的变频风机的频率关联，来控制洁净区域净化系统的送风量。

进一步地，当空调箱由于内阻增加，变频风机在原有的频率下输出的送风量已经不够时，由静压传感器获得的洁净房间的静压监测参数下降，通过PLC系统或者DDC系统输出提升变频风机的频率，就能够有效的控制空调箱的送风量。

进一步地，当空调箱由于内阻降低，变频风机在原有的频率下输出的送风量已经过量时，由静压传感器获得的洁净房间的静压监测参数上升，通过PLC系统或者DDC系统输出降低变频风机的频率，就能够有效的控制空调箱的送风量。

进一步地，静压为其中一个洁净房间高效过滤器后的静压。

进一步地，可根据实际需要替换不同的洁净房间的静压与空调箱的变频风机的频率关联。

进一步地，该方法适用于使用BMS（Building Management System，楼宇管理系统）来进行暖通控制的系统。

本发明在选择代表性的洁净房间安装静压传感器时，需要考虑到它的体量属于中等，以免体量太小时受蝴蝶效应的影响。设置房间的开门不要太多，否则人员的进出会给系统带来波动。房间的回风（或者排风）仅为一个，以免波动的点较多带来的影响。

这个代表性的洁净房间，在经过运行一段时间后，还是可以根据运行的情况重新进行优化的。对于使用BMS来进行暖通控制的系统，这样的变更也是非常容易的。

静压探头设置的位置尽量不要太靠近门，以最大限度的减少开门给其带来的控制波动。同时针对该代表性的房间适当增加报警延时，也是考虑开门导致的瞬间波动。

在净化系统的风平衡调试结束后，将该代表性洁净房间的回风（或者排风）固定，此时滞留在该洁净房间的空气是恒定的。如果送入的风量少了，该洁净房间的静压就会降低，用于控制洁净区域净化系统送风量的装置通过PLC系统或者DDC系统发出指令增加变频风机的频率。反之如果送入的风量多了，房间的静压就会上升，用于控制洁净区域净化系统送风量的装置通过PLC系统或者DDC系统发出指令降低变频风机的频率。

高效过滤器在运行一段时间后会有积尘，高效过滤器的阻力随之增加。如果仍然用原来的风机频率送风，送入洁净房间的风量实际上就会少了。还有在外界湿度较大（甚至于雨天），由于初/中效过滤器阻力的增加也会出现类似的情况。此时，房间静压的变化会引导变频风机升频，找到新的送风量平衡点。

如果像上面说到的在外界湿度较大（甚至于雨天）情况下，系统已经自动的找到了平衡，然而外界的气候又变好了。这样洁净房间送入的风量相对增加了，随之洁净房间的静压也会增加。此时，洁净房间静压的变化会引导变频风机降频，再次找到新的送风量平衡点。

如果用空调箱出口的静压来关联，由于是在末端高效过滤器的前面，所以就不会有上述的效果。

本发明恒定一个洁净区域内房间的回风（或者排风），通过将该房间的静压与空调箱送风风机的频率关联。具有以下技术效果：

（1）能够既简单、又有效的来恒定系统的送风量。从而能够起到稳定洁净房间的换气次数和洁净房间之间的相对压差。

（2）仅通过房间静压的监测参数，通过PLC系统或者DDC系统输出调节风机的频率，就能够有效恒定洁净空调箱的送风量。

（3）在经过一段时间的实际运行后，可以根据具体的情况重新选择代表性的房间。对于使用BMS来进行暖通控制的系统，这样的变更也是非常容易的。

（4）如果是使用BMS来进行暖通控制的系统。由于洁净房间已经安装有静压传感器，所以它较其它在空调箱出口使用动压或风速探头（动压或风速传感器）的控制形式，能够减少监测探头和传感器的数量。这样由于系统的配置减少了，自然就提升了系统运行的可靠性。

（5）由于用于控制风机频率的参数在高效过滤器之后，所以它能够更有效的包含了高效过滤器使用过程中积尘的影响。

（6）由于直接将房间的静压作为控制参数，而GMP规范主要是规定房间的要求，所以其符合程度会更高。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明所涉及的用于控制洁净区域净化系统送风量的装置的一个较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使发明实现的技术手段、创造特征、达成目的和功效易于明白了解，下结合具体图示，进一步阐述本发明。但本发明不仅限于以下实施的案例。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1显示了本发明的一个实施例。在该实施例中，用于控制洁净区域净化系统送风量的装置包括：空调箱5、静压传感器、PLC系统、报警模块和高效过滤器19。其中，空调箱5包括位于新风入口2到出风口6之间依次排列的初效过滤器13、冷却单元12、挡水板11、变频风机10、加热单元9、加湿单元8和中效过滤器7。

变频风机10位于其中空调箱5中，用于调控送风量；静压传感器，用于检测洁净房间的静压；PLC系统或者DDC系统与空调箱5、静压传感器信号连接，用于根据静压传感器检测到的洁净房间15的静压大小，调节变频风机10的频率，从而调控送风量；报警模块，用于静压传感器检测到的静压波动到设定的阈值时，会启动报警。报警模块具有延时报警功能，可根据需要进行设定。

安装有静压传感器的洁净房间15的体量属于中等，且只有一个房间回风口16。安装有静压传感器的洁净房间15只有1扇门、2扇门或者3扇门。静压传感器位于洁净房屋15中间区域避开房间回风口16、送风口14和门。在本实施例中，静压传感器安装在图1所示的中间那个洁净房间15中，图1中的虚线表示控制的关联，即该洁净房间15的静压与变频风机10关联。变频风机10前端的灰色垂直线，用来表述将变频风机10的前后隔开，否则变频风机10无法送风。

从出风口6送出的风通过若干送风口14分别送入若干洁净房间15，再从洁净房间15的房间回风口16流出，一部分通过一次回风口3和二次回风口4再次进入空调箱5，另一部分被排放出去。排放出口包括第一排放出口1和第二排放出口17。第一排放出口1与房间回风口16、一次回风口3和二次回风口4连接。第二排放出口17与房间回风口16连接，进行回风单独排放。一次回风口3位于初/中效过滤器13和冷却单元12之间；二次回风口4位于挡水板11和变频风机10之间。高效过滤器19设置在洁净房间15的送风口14处，风需要经过高效过滤器19过滤才能进入洁净房间15。

本发明的另一方面是提供一种用于控制洁净区域净化系统送风量的方法，其采用如上所述的装置；恒定洁净房间15的回风，通过将一个洁净房间15的静压与空调箱5的变频风机10的频率关联，来控制洁净区域净化系统的送风量。

当空调箱5由于内阻增加（例如：初效过滤器13和/或中效过滤器7的阻力增加），变频风机10在原有的频率下输出的送风量已经不够时，由静压传感器获得的洁净房间15的静压监测参数下降，通过PLC系统或者DDC系统输出提升变频风机10的频率，就能够有效的控制空调箱5的送风量。

当空调箱5由于内阻降低（例如：新换初效过滤器13和/或中效过滤器7的阻力降低），变频风机10在原有的频率下输出的送风量已经过量时，由静压传感器获得的洁净房间15的静压监测参数上升，通过PLC系统或者DDC系统输出降低变频风机10的频率，就能够有效的控制空调箱5的送风量。

可根据实际需要替换不同的洁净房间15的静压与空调箱5的变频风机10的频率关联。该方法适用于使用BMS来进行暖通控制的系统。

在净化系统运行的调试过程中，先按设计参数设置一个固定的空调箱5的风机频率。然后按照对应洁净房间15的换气次数，调整空调箱5风机频率使送风量满足这一要求。

手动调节回风阀18（或排风阀）的开度，使得相邻洁净房间的压差满足设计和运行的要求。此时，系统在手动状态下已经满足洁净房间的换气次数、压差的要求了，启动BMS自动控制程序。

选择洁净区域内一个具有代表性的洁净房间15，这个洁净房间15的体量处于系统中中等的体量。该洁净房间内尽量不要有单独排风的设备，仅设置一个门的房间为好。固定这个洁净房间的回风阀18（或排风阀），将该洁净房间静压与空调箱5变频风机10的频率关联。图1中最后边一个洁净房间15的风从房间回风口16出来后，仅从第二排放出口17排出，为单独排风，故不宜作为具有代表性的洁净房间15安装静压传感器。

当空调箱5内的阻力变大时，输入洁净房间15的风量就会减少。由于回风阀18已经被固定，所以必然会减少滞留在洁净房间15的风量，导致洁净房间15的静压降低。这时PLC系统或者DDC系统就会输出调节变频风机10的频率，通过升频来恢复到满足洁净房间15换气次数和压差的需要。

反之，如果更换了新的初效过滤器13和/或中效过滤器7，空调箱5内的阻力变小时，输入洁净房间15的风量就会增加。由于回风阀18已经被固定，所以必然会增加滞留在洁净房间15的风量，导致洁净房间15的静压就升高了。这时PLC系统就会输出调节变频风机10的频率，通过降频来恢复到满足洁净房间15换气次数和压差的需要。

在经过一段时间运行后，高效过滤器19上面的积尘会增加，输入洁净房间15的风量就会减少。由于回风阀18已经被固定，所以必然会减少滞留在洁净房间15的风量，导致洁净房间15的静压降低。这时PLC系统或者DDC系统就会输出调节变频风机10的频率，通过升频来恢复到满足洁净房间15换气次数和压差的需要。

反之，如果更换了洁净房间15的高效过滤器19，输入洁净房间15的风量就会增加。由于回风阀18已经被固定，所以必然会增加滞留在洁净房间15的风量，导致洁净房间15的静压升高。这时PLC系统或者DDC系统就会输出调节变频风机10的频率，通过降频来恢复到满足洁净房间15换气次数和压差的需要。

通过洁净房间15静压与空调箱5风机频率的关联，可以有效的避免系统内初效过滤器13、中效过滤器7、高效过滤器19压差波动的影响，还可以避免系统外例如外界湿度变化带来的影响。从而保持恒定的洁净送风量，满足洁净房间15内换气次数和压差的要求。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，其特征在于，取末端高效过滤器后的静压来关联变频风机，从而达到控制空调箱恒定送风量的目的；包括：

空调箱，所述空调箱包括所述变频风机，用于调控送风量；

静压传感器，用于检测洁净房间的静压；

高效过滤器，用于过滤进入洁净房间的风；

与所述空调箱、所述静压传感器信号连接的PLC系统或者DDC系统，用于根据所述静压传感器检测到的高效过滤器后洁净房间的静压大小，调节所述变频风机的频率，从而调控送风量。

2.根据权利要求1所述的用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，其特征在于，所述空调箱还包括位于新风入口到出风口之间依次排列的初效过滤器、冷却单元、挡水板、加热单元、加湿单元和中效过滤器；所述变频风机设置在所述挡水板和所述加热单元之间。

3.根据权利要求2所述的用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，其特征在于，从所述出风口送出的风通过若干送风口分别送入若干洁净房间，再从所述洁净房间的房间回风口流出，一部分通过一次回风口和/或二次回风口再次进入所述空调箱，另一部分被排放出去；所述一次回风口位于所述初效过滤器和所述冷却单元之间；所述二次回风口位于所述挡水板和所述变频风机之间的负压段。

4.根据权利要求3所述的用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，其特征在于，安装有静压传感器的洁净房间的排风一部分通过一次回风口和/或二次回风口再次进入空调箱，另一部分被排放出去。

5.根据权利要求1所述的用于控制洁净区域净化系统送风量的装置，其特征在于，所述静压传感器位于其中一个高效过滤器后的所述洁净房间中。

6.一种用于控制洁净区域净化系统送风量的方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的装置；恒定洁净房间的回风，通过将所述洁净房间的静压与所述空调箱的所述变频风机的频率关联，来控制洁净区域净化系统的送风量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述空调箱由于内阻增加，所述变频风机在原有的频率下输出的送风量已经不够时，由所述静压传感器获得的所述洁净房间的静压监测参数下降，通过所述PLC或者DDC系统输出提升所述变频风机的频率，就能够有效的控制所述空调箱的送风量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述空调箱由于内阻降低，所述变频风机在原有的频率下输出的送风量已经过量时，由所述静压传感器获得的所述洁净房间的静压监测参数上升，通过所述PLC或者DDC系统输出降低所述变频风机的频率，就能够有效的控制所述空调箱的送风量。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，可根据实际需要替换不同的洁净房间的静压与所述空调箱的所述变频风机的频率关联。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法适用于使用BMS来进行暖通控制的系统。

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