CN114353300A - 一种用于生物安全环控实验室的负压控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于生物安全环控实验室的负压控制系统及方法,其中该系统包括送风管、排风管、送风机、排风机、压差测量装置和处理单元,送风管和排风管均与受控室连通,送风管和排风管上分别与送风机和排风机连接,送风管上位于送风机与受控室之间的位置设有送风阀,排风管上位于排风机与受控室之间的位置设有排风阀,压差测量装置布置在受控室内并且送风阀、排风阀和压差测量装置均与处理单元电性连接。本发明提供的负压控制系统及方法,综合考虑了房间气密性、风机风阀精度、受控制压力控制方式等多种重要影响因素对负压控制的影响,有效解决了生物安全实验室体积较小的受控室负压及负压梯度的稳定性控制问题。
Description
技术领域
本发明涉及生物安全环控实验室内负压控制技术领域,具体涉及一种用于生物安全环控实验室的负压控制系统及方法。
背景技术
生物安全环控实验室暖通空调控制系统现发展较为成熟,通常情况下,负压的稳定性控制在较大房间的控制是较为容易实现的。但是,针对于小体积房间,负压及负压梯度的稳定性据现场调试情况则是较难实现的。对于类似高等级生物安全实验室这样的暖通空调系统,特别是在小体积房间应用时,房间的密闭性、风机的稳定性和阀门的精度对于房间压力的稳定性影响极高,现目前阀门风量精度(如5%)导致风量的变化值对房间的压力波动影响很大。
现有技术中的负压隔离室或隔离病房,并没有针对小体积房间的负压稳定性及负压梯度稳定性进行研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种用于生物安全环控实验室的负压控制系统及方法,综合考虑了房间气密性、风机风阀精度、房间压力控制方式等多种重要影响因素对负压控制的影响,有效解决了生物安全实验室体积较小的受控室负压及负压梯度的稳定性控制问题。
为了解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种用于生物安全环控实验室的负压控制系统,包括送风管、排风管、送风机、排风机、压差测量装置和处理单元,其中,送风管和排风管均与受控室连通,送风管和排风管上分别与送风机和排风机连接,送风管上位于送风机与受控室之间的位置设有送风阀,排风管上位于排风机与受控室之间的位置设有排风阀,压差测量装置布置在受控室内并且送风阀、排风阀和压差测量装置均与处理单元电性连接。
根据本发明的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,在良好的保证受控室气密性的同时,从风阀和受控室整体压力控制方式出发,对影响负压的重要环节进行控制,避免单纯利用风量或风速等单一的物理量作为参考依据进行受控室的负压控制,从热有效解决了生物安全实验室小体积受控室负压及负压梯度的控制问题和稳定性问题。具体地,如果压差变送器检测到受控室内的负压偏小,则处理单元传输控制信号给排风阀,快速调节排风阀的开度,同时受控室内的压差变送器检测实时的压差,进入下一个循环控制调节过程,因此这样配合能够实现受控室内负压及负压梯度及其稳定性的良好控制,反之亦然。
对于上述技术方案,还可进行如下所述的进一步的改进。
根据本发明的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,在一个优选的实施方式中,压差测量装置设置在受控室靠近中间的位置,且距离门1.9~2.1m。
上述压差测量装置的布置形式,能够极大程度上确保压差数据采集的精准性。
具体地,在一个优选的实施方式中,送风阀和排风阀分别布置在送风管和排风管的直管段,且送风阀和排风阀的阀体前端的直管段长度分别大于送风管和排风管的直径的4倍。
风阀和风机的上述布置形式,能够全方位保证风机及风阀的正常运行,从而极大程度上提高整个控制系统工作过程的稳定可靠性,以避免受控室内受风量的变化导致的压力波动影响较大的问题。
具体地,在一个优选的实施方式中,送风阀设有与处理单元电性连接的风量测量装置,风量测量装置包括风量传感器。
送风阀自带风量传感器,能够有效简化整个控制系统的结构,且确保受控室内负压控制简单便捷,易于操作。
具体地,在一个优选的实施方式中,压差测量装置包括压差变送器。
采用压差变送器作为压差测量装置,不仅测量结果精准可靠,且易于布置和方便实现数据传输。
具体地,在一个优选的实施方式中,排风阀设有与处理单元电性连接的执行器。
通过在排风阀内置执行器,能够进一步有效简化整个控制系统的结构,且确保受控室内负压控制简单便捷,易于操作。
具体地,在一个优选的实施方式中,送风机和排风机包括ETC变频风机,送风阀和排风阀包括变风量阀。
上述类型的风机和风阀,能够极大程度上提高整个负压控制系统的调节和控制精度,因而特别适用于面积较小的小体积受控室。
进一步地,在一个优选的实施方式中,送风管包括送风总管和与送风总管及送风机连接的至少两组送风支管,送风支管分别与不同的受控室连接,排风管包括排风总管和与排风总管及排风机连接的至少两组排风支管,排风支管分别与不同的受控室连接。
上述结构形式的控制系统,通过设置多条支路对不同的受控室进行负压控制,能够极大程度上提高整个控制系统的适用性。
本发明第二方面的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,采用上述所述的负压控制系统实施,包括如下步骤:S01、压差测量装置检测受控室内和受控室外的压差,并将压差传输给处理单元,S02、处理单元根据接收的压差判断是否与预设值相符,如果判断出压差与预设值不相符,则将控制信号传输给排风阀,S03、排风阀根据接收的控制信号调节开度直至压差测量装置的实时检测数据与预设值相符。
显然,根据本发明的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,由于采用了上述控制系统,能够很好地实现对受控室内的负压、负压梯度及其稳定性的精细控制,尤其适用于体积较小的受控室内负压及负压梯度的精细控制要求。
具体地,在一个优选的实施方式中,本发明第二方面的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,在步骤S02中,如果判断压差测量装置的检测数据与预设值不相符时,则将检测数据传输给排风阀的执行器,同时,送风阀的风量测量装置采集当前送风量并通过处理单元传输给排风阀的执行器,在步骤S03中,排风阀的执行器根据当前送风量与排风量的差值、压差与排风阀的执行器内预设的送风量与排风量的差值和压差之间的对比结果控制排风阀的开度。
上述控制过程简单便捷,易于操作,尤其能够满足体积较小的受控室内负压及负压梯度的精细控制要求。
相比现有技术,本发明的优点在于:综合考虑了房间气密性、风机风阀精度、房间压力控制方式等多种重要影响因素对负压控制的影响,有效解决了生物安全实验室体积较小的受控室负压及负压梯度的稳定性控制问题。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中:
图1示意性显示了本发明实施例的控制系统的整体框架结构。
在附图中,相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明,但并不因此而限制本发明的保护范围。
图1示意性显示了本发明实施例的控制系统10的整体框架结构,其中箭头方向表示送排风的气流方向,箭头指向受控室表示送风,箭头背离受控室表示排风。
实施例1
如图1所示,本发明实施例的用于生物安全环控实验室的负压控制系统10,包括送风管1、排风管2、送风机3、排风机4、压差测量装置5和处理单元,其中,送风管1和排风管2均与受控室6连通,送风管1和排风管2上分别与送风机3和排风机4连接,送风管1上位于送风机3与受控室6之间的位置设有送风阀7,排风管2上位于排风机4与受控室6之间的位置设有排风阀8,压差测量装置5布置在受控室6内并且送风阀7、排风阀8和压差测量装置5均与处理单元电性连接。
根据本发明实施例的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,在良好的保证受控室气密性的同时,从风阀和受控室整体压力控制方式出发,对影响负压的重要环节进行控制,避免单纯利用风量或风速等单一的物理量作为参考依据进行受控室的负压控制,从热有效解决了生物安全实验室小体积受控室负压及负压梯度的控制问题和稳定性问题。具体地,送风空气量与排风空气量不相等时,会在受控室内形成相对大气的一定压力值:当送风量<排风量时,室内形成负压,如果压差变送器检测到受控室内的负压偏小,则处理单元传输控制信号给排风阀,快速调节排风阀的开度,同时受控室内的压差变送器检测实时的压差,进入下一个循环控制调节过程,因此这样配合能够实现受控室内负压及负压梯度及其稳定性的良好控制,反之亦然。
具体地,在本实施例中,压差测量装置5设置在受控室6靠近中间的位置,且距离门1.9~2.1m,尤其优选为2m。上述压差测量装置的布置形式,能够极大程度上确保压差数据采集的精准性。具体地,在本实施例中,压差测量装置5包括压差变送器或压差传感器。采用压差变送器或压差传感器作为压差测量装置,不仅测量结果精准可靠,且易于布置和方便实现数据传输。
具体地,在本实施例中,送风阀7和排风阀8分别布置在送风管1和排风管2的直管段,且送风阀7和排风阀8的阀体前端的直管段长度分别大于送风管1和排风管2的直径的4倍。风阀和风机的上述布置形式,能够全方位保证风机及风阀的正常运行,从而极大程度上提高整个控制系统工作过程的稳定可靠性,以避免受控室内受风量的变化导致的压力波动影响较大的问题。
具体地,在本实施例中,送风阀7设有与处理单元电性连接的风量测量装置,风量测量装置包括风量传感器。送风阀自带风量传感器,能够有效简化整个控制系统的结构,且确保受控室内负压控制简单便捷,易于操作。具体地,在本实施例中,排风阀8设有与处理单元电性连接的执行器。通过在排风阀内置执行器,能够进一步有效简化整个控制系统的结构,且确保受控室内负压控制简单便捷,易于操作。
具体地,在本实施例中,送风机3和排风机4包括ETC变频风机,送风阀7和排风阀8包括变风量阀。上述类型的风机和风阀,能够极大程度上提高整个负压控制系统的调节和控制精度,因而特别适用于面积较小的小体积受控室。具体地,在本实施例中,风阀的精度包括:开度精度,其采用1%~3%的精度范围;风量精度,其单位采用m/h的精度等级;压力精度,其单位采用Pa的精度等级,因此使得整个控制系统尤其适用于体积较小的受控室的负压及负压梯度控制需求。
如图1所示,进一步地,在本实施例中,送风管1包括送风总管11和与送风总管11及送风机3连接的至少两组送风支管12,送风支管12分别与不同的受控室6连接,排风管2包括排风总管21和与排风总管21及排风机4连接的至少两组排风支管22,排风支管22分别与不同的受控室6连接。上述结构形式的控制系统,通过设置多条支路对不同的受控室进行负压控制,能够极大程度上提高整个控制系统的适用性。
实施例2
本发明第二方面的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,采用上述所述的负压控制系统实施,包括如下步骤:S01、压差测量装置检测受控室内和受控室外的压差,并将压差传输给处理单元,S02、处理单元根据接收的压差判断是否与预设值相符,如果判断出压差与预设值不相符,则将控制信号传输给排风阀,S03、排风阀根据接收的控制信号调节开度直至压差测量装置的实时检测数据与预设值相符。
显然,根据本发明的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,由于采用了上述控制系统,能够很好地实现对受控室内的负压、负压梯度及其稳定性的精细控制,尤其适用于体积较小的受控室内负压及负压梯度的精细控制要求。
具体地,在一个优选的实施方式中,本发明第二方面的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,在步骤S02中,如果判断压差测量装置的检测数据与预设值不相符时,则将检测数据传输给排风阀的执行器,同时,送风阀的风量测量装置采集当前送风量并通过处理单元传输给排风阀的执行器,在步骤S03中,排风阀的执行器根据当前送风量与排风量的差值、压差与排风阀的执行器内预设的送风量与排风量的差值和压差之间的对比结果控制排风阀的开度。
上述控制过程简单便捷,易于操作,尤其能够满足体积较小的受控室内负压及负压梯度的精细控制要求。具体地,风量控制采用485通讯和闭环控制的方式,压差变送器将压差信号转化为电信号,并由处理单元解析为实际风量值,处理单元将实际值与设定值进行比较,如果两个值出现偏差,就调整传送给风阀执行器的控制信号。
根据上述实施例,可见,本发明涉及的用于生物安全环控实验室的负压控制系统及方法,综合考虑了房间气密性、风机风阀精度、受控制压力控制方式等多种重要影响因素对负压控制的影响,有效解决了生物安全实验室体积较小的受控室负压及负压梯度的稳定性控制问题。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述,但在不脱离本发明的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,包括送风管、排风管、送风机、排风机、压差测量装置和处理单元;其中,
所述送风管和所述排风管均与受控室连通,所述送风管和所述排风管上分别与所述送风机和所述排风机连接,所述送风管上位于所述送风机与受控室之间的位置设有送风阀,所述排风管上位于所述排风机与受控室之间的位置设有排风阀;
所述压差测量装置布置在所述受控室内并且所述送风阀、所述排风阀和所述压差测量装置均与所述处理单元电性连接。
2.根据权利要求1所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述压差测量装置设置在受控室靠近中间的位置,且距离门1.9~2.1m。
3.根据权利要求1或2所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述送风阀和所述排风阀分别布置在所述送风管和所述排风管的直管段,且所述送风阀和所述排风阀的阀体前端的直管段长度分别大于所述送风管和所述排风管的直径的4倍。
4.根据权利要求1或2所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述送风阀设有与所述处理单元电性连接的风量测量装置,所述风量测量装置包括风量传感器。
5.根据权利要求1或2所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述压差测量装置包括压差变送器。
6.根据权利要求1或2所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述排风阀设有与所述处理单元电性连接的执行器。
7.根据权利要求1或2所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述送风机和所述排风机包括ETC变频风机,所述送风阀和所述排风阀包括变风量阀。
8.根据权利要求1或2所述的用于生物安全环控实验室的负压控制系统,其特征在于,所述送风管包括送风总管和与所述送风总管及所述送风机连接的至少两组送风支管,所述送风支管分别与不同的受控室连接;
所述排风管包括排风总管和与所述排风总管及所述排风机连接的至少两组排风支管,所述排风支管分别与不同的受控室连接。
9.一种用于生物安全环控实验室的负压控制方法,采用上述权利要求1至8中任一项所述的负压控制系统实施,其特征在于,包括如下步骤:
S01、压差测量装置检测受控室内和受控室外的压差,并将压差传输给处理单元;
S02、处理单元根据接收的压差判断是否与预设值相符,如果判断出压差与预设值不相符,则将控制信号传输给排风阀;
S03、排风阀根据接收的控制信号调节开度直至压差测量装置的实时检测数据与预设值相符。
10.根据权利要求9所述的用于生物安全环控实验室的负压控制方法,采用上述权利要求4所述的负压控制系统实施,其特征在于,在所述步骤S02中,如果判断所述压差测量装置的检测数据与预设值不相符时,则将检测数据传输给排风阀的执行器,同时,送风阀的风量测量装置采集当前送风量并通过处理单元传输给排风阀的执行器;在所述步骤S03中,所述排风阀的执行器根据当前送风量与排风量的差值、压差与所述排风阀的执行器内预设的送风量与排风量的差值和压差之间的对比结果控制所述排风阀的开度。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20220415 |