CN114453375A - 风量可调型通风柜设备 - Google Patents

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CN114453375A CN202111247482.7A CN202111247482A CN114453375A CN 114453375 A CN114453375 A CN 114453375A CN 202111247482 A CN202111247482 A CN 202111247482A CN 114453375 A CN114453375 A CN 114453375A
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克鲁泽·康拉德
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Laboratory Fusion Co ltd
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    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/02—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using chambers or hoods covering the area
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Abstract

本发明涉及一种通风柜设备，尤其是用于实验室区域，包括：包围工作空间的壳体，具有用于自外进入工作空间的进入口；可动式滑门，用于选择性暴露或封闭进入口；可调式抽吸装置，用于将工作空间中的排风排放到排风系统中；多个喷嘴条段，用于将空气定向喷射到工作空间中以达工作空间中的限定流动，并避免气体通过进入口从工作空间中逸出，喷嘴条段能至少部分地相互独立地调节；传感器机构，用于检测通风柜设备的操作参数；以及控制单元，用于根据操作参数来调节抽吸装置的排风体积流量以及各自独立可调的喷嘴条段的送风体积流量。本发明还涉及一种用于操作、尤其是用于调节所述通风柜设备的方法。

Description

风量可调型通风柜设备
技术领域
本发明涉及一种尤其是用于实验室区域的风量可调型通风柜设备以及一种操作、尤其是调节该通风柜设备的方法。
背景技术
现有技术中早已揭示了尤其是用于实验室区域的通风柜设备。它们尤其是依照DIN EN 14175标准(参见第1-7节)来操纵。通风柜设备旨在为在实验室处理危险/可疑物质的科学家、工程师和医疗人员提供安全的工作岗位环境。
通风柜设备由包围工作空间的壳体组成。工作空间一般由顶壁、侧壁和底壁(例如台面)来界定。通风柜设备的前方区域具有进入口，一般可以通过垂直滑门来选择性暴露或封闭。滑门又可以具有可横向移位的水平滑门，用户可以额外地(例如当滑门关闭时)通过该水平滑门介入工作空间。在关闭状态下，滑门可保护用户免遭工作空间内的所有危险。如果用户打开滑门，工作空间内因负压而产生的空气流会通过进入口进入工作空间，从而保护用户免遭来自工作空间的气体和气溶胶的侵害。通风柜设备通常接驳到现有的通风单元/排风系统，以便从通风柜设备包封的工作空间中抽吸出空气。通风柜设备通常设置有各种接口，例如以将液态和/或气态介质导向或导入通风柜设备。
DIN EN 14175标准的第6节定义了关于变风量操作的通风柜设备的要求。DIN EN14175标准的第7节定义了在热负荷和酸负荷增加情况下操作的通风柜设备的附加要求(例如，这类通风柜设备中可以布置有所谓的排烟器、本生灯或其他热源)。
现有技术中尤其是揭示了无针对性调节体积流量且例如窗口滑门打开时始终满负荷运行的通风柜设备。还揭示了根据窗口滑门的打开度改变风量(即借助抽吸装置从工作空间引导到排风系统中的空气体积流量)的通风柜设备。这类通风柜设备例如参阅专利文献DE 44 02 541 A1和US 4,741,257。
通风柜设备还可例如参阅专利文献US5,924,920A、US7,470,176和US5,697,838，它们具有不同的调整件布置，借助于这些调整件，可以在工作空间内提供优选圆柱形空气流。
另外，现有技术中还揭示了可以在增高的热负荷下操作的通风柜设备。例如，专利文献DE 40 40 723 A1公开了这种通风柜设备，它原则上只能在热负荷下操作。
一般通常希望如此操作通风柜设备，即仅抽吸安全工作所需的风量，操作或从工作空间中抽风关系到相对较高的能耗，因而相应地造成运营成本增高。典型的通风柜设备需要的能源与普通单户住宅相当。在所有公知的通风柜设备中，仍会消耗相对大量空气，因此消耗大量能量；这主要是出于安全原因，即使在通风柜处于无负荷或低负荷的待机模式时，也要预测并安全地计入任何外界影响。
基于该现有技术，本发明的目的是提供一种通风柜设备，即使在不断变化的操作条件下，也总能安全地低能耗运行，并且能够在相对更宽的调节范围/操作范围内使用。
发明内容
根据第一方面，根据本发明的尤其是用于实验室区域的通风柜设备包括包围工作空间的壳体，该壳体具有用于自外进入工作空间的进入口。所述通风柜设备还包括可动式滑门，用于选择性暴露或封闭进入口，进而能够优选地选择性进入工作空间。所述通风柜设备还包括可调式抽吸装置，用于将排风从工作空间排放到排风系统中。此外，抽吸装置包括多个喷嘴条段，用于将空气定向喷射到工作空间中以达工作空间中的限定流动，并避免气体通过进入口从工作空间中逸出。这些喷嘴条段可至少部分地相互独立地控制或调节。所述通风柜设备还具有用于检测通风柜操作参数的传感器或传感器机构。最后，抽吸装置具有调节器或控制单元，用于根据操作参数来调节抽吸装置的排风体积流量以及可各自独立控制或调节的喷嘴条段的送风体积流量。
借助根据本发明的通风柜设备，可以通过其操作参数来确定通风柜设备的操作状态，以便基于这些操作参数来设定排风体积流量和送风体积流量。通过调节送风体积流量和排风体积流量，可以为通风柜设备提供限定的风量和风量分配。例如，所述通风柜设备可以例如在最小操作范围内在不受扰动的状态下运行，因为它可以主动快速地对扰动做出反应。此外，这种调节可以快速有针对性地影响通风柜设备1中的定量和流动状况。因此，优选地根据送风体积流量来调节排风体积流量。这样就提供了一种能够以优化方式操作的通风柜设备，从而它具有高水平的操作安全性和相对低的能耗。
控制单元优选地配置为使其根据预定义的场景来调节通风柜设备。为此，控制单元可以配置为使其可以根据操作参数来将通风柜设备的操作状态与多个预定义的严重度之一相关联，并根据相关联的严重度来调节排风体积流量及相应的送风体积流量。
壳体优选地具有底壁、顶壁和侧壁，侧壁在底壁与顶壁之间延伸并共同包围工作空间。这样提供了一种简单通用的壳体。俯视观察时，它优选地具有基本上矩形的横截面，使得通风柜设备可节省空间，可紧邻其他通风柜设备放置并必要时与之组合。
喷嘴条段可以布置为围绕进入口并优选地直接环绕进入口，以便优选地使空气喷射到进入口区域中。这样就能将送风体积流直接在进入口的关键区域处引入并优选有针对性地围绕进入口引入，以整体上提高通风柜设备的安全性。
喷嘴条段优选地各自具有多个优选地排成一行的喷孔。这样就能将有针对性的空气射流引入工作空间，以形成限定的送风体积流，例如呈空气壁形式。喷孔可以特别优选地朝向工作空间渐成锥形，以便优选地实现有针对性且定向的鼓风，而不会使相应的空气射流扩宽(过量)。这样就实现了特别稳定的流动，因此实现了高效率的送风体积流，从而使进入口安全地对外屏蔽。优选地，形成相应喷孔的喷嘴具有至少5mm、特别优选地至少10mm的游程长度，以便实现特别定向且有针对性的鼓风。
喷嘴条段可以各自构造为长形喷嘴条。这样就能提供特别简单的喷嘴条段。这些喷嘴条可以优选地具有圆形横截面。在特别优选的实施方式中，(圆形)喷嘴条可以能绕其纵轴线旋转的方式安置，如此优选地可以通过围绕纵轴线旋转而更改或设定喷嘴的喷射方向。
喷嘴条段可以包括不同的喷嘴条段，例如下文描述那些中的一个或多个。
喷嘴条段即可具有一个或多个下方喷嘴条段，优选地设置于进入口下方。下方喷嘴条段可用于产生空气射流(所谓的支持射流)施加到界定工作空间的下方壳壁(例如底壁)，从而可以防止污染物通过该下方壳壁(例如底壁或台面)逸出。如果工作空间内出现冷气，则可有效地阻止冷气从工作空间下方区域逸出并被安全地向后推回到工作空间中，在此处优选地由圆柱形空气流将冷气引导至排风系统。如果出现热气，则更有可能在工作空间的上方区域中发生逸出，在此情况下可以降低下方喷嘴条的送风体积流量或其速度。
另外，喷嘴条段可以具有一个或多个侧方喷嘴条段，优选地设置于进入口左侧和/或右侧。侧方喷嘴条段优选地用于屏蔽进入口侧面，以便安全地防止从工作空间中外喷。侧方喷嘴条段优选地用于在邻接的壳体侧壁上形成支持射流。优选地，仅当进入口至少部分地暴露时，即例如当滑门完全或部分地打开时，这些喷嘴条段才进行操作。
喷嘴条段还可以具有一个或多个上方喷嘴条段，优选地设置于进入口上方。该上方喷嘴条段应优选地防止滑门或进入口上方区域中的逸出，例如来自工作空间的暖气。上方喷嘴条段的送风体积流优选地构造为自由射流，它像一种幕帘一样跨越进入口前方。
因此，喷嘴条段中的至少一个、优选至少侧方喷嘴条段和/或下方喷嘴条段可以构造且布置为使得该喷嘴条段可沿着界定工作空间并与喷嘴条段相邻或邻接的壳壁喷射定向的支持射流。同样地，至少一个喷嘴条段、优选地至少上方喷嘴条段可以构造且布置为使得该喷嘴条段可以在进入口前方将定向的自由射流喷射于或喷射到工作空间中。
所述通风柜设备可以具有多个鼓风机，用于为喷嘴条段充入空气。这些鼓风机特别优选地可相互独立地控制，以根据操作参数来调节送风体积流量。在此情形下，鼓风机可优选地以无级式或步进式控制或操作。喷嘴条段应能优选地达到1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s、3m/s、3.5m/s和/或4m/s的鼓风速度，这取决于期望的目标操作状态。鼓风机优选地用直流电运行，即是DC运行的鼓风机。通过使用多个鼓风机，能够有针对性地且独立地为相应的喷嘴条段充气，由此可以根据操作参数以更加差异化的方式进行调节。每个喷嘴条段或者相应可联合控制或调节的喷嘴条段可以配设有自属鼓风机。例如，下方喷嘴条段可以配设有自属鼓风机，和/或上方喷嘴条段可以配设有自属鼓风机，和/或侧方喷嘴条段可以(共同)配设有自属鼓风机，和/或左侧喷嘴条段配设有自属鼓风机，和/或右侧喷嘴条段配设有自属鼓风机，和/或上方喷嘴条段和侧方喷嘴条段共同配设有自属鼓风机。总之，根据需要，每个喷嘴条段可以任意单独地或与其他鼓风机组合地配设或可配设有鼓风机，这呈固定配设或者也可变，例如通过阀门。
进入口优选地设置于侧壁之一中。这样用户很容易就可达工作空间。
可动式滑门可以优选地设置为能平移(例如垂直)移位，这是特别优选地沿着含进入口的壳壁或侧壁。这样滑门就能尽可能地节省空间。此外，进入口可以均匀地或线性地打开。与转门相比，平移运动还仅产生相对较小的扰动。必要时，滑门应能优选地通过整个进入口进入到工作空间。
滑门优选地能无级式移动。这样就能设定每个任意打开位置，以便始终设定最佳打开度。根据要进行的活动、用户及其双手大小、所需的运动范围等，最佳操作可能需要不同的打开度。
滑门优选地可借电力移动。这样就能防止手动操作期间滑门快速移动，否则这会对通风柜设备产生动态影响并因此产生扰动。根据优选实施方式，控制单元可以配置为进一步根据操作参数来调节滑门位置。例如，对于某些操作参数，滑门的位置可以改变，例如关闭。可以设想的是，例如在无用户(不再)出现在通风柜设备处时，滑门保持打开。
滑门可以优选地具有多个可动式滑门段，以使滑门选择性自外朝向工作空间暴露。为此优选地，滑门段设置为能平移(例如水平地或垂直地)移动或移位。因此，滑门可以逐段暴露，以便部分暴露出进入口。用户可以将进入口的暴露限制到最低限度。此外，在危险工作期间，用户有时可躲在保持关闭的区域后面，从而安全工作。
下面示例性描述了通风柜设备的可呈任意数目、排列、形式和组合的可能传感器机构。
这样，传感器机构可以具有至少一个滑门位置传感器，用于检测可动式滑门的位置作为操作参数之一。滑门位置传感器可以优选为拉索传感器(诸如拉索电位计)、探针和/或开关(诸如限位开关)。还可设想，当滑门由电动致动时，通过相关驱动器的转速检测其位置。当滑门配备有对应的拉索系统使其移动时，尤其应用到拉索传感器。通过滑门位置传感器可以例如检测滑门的开口并确定进入口的“开放”面积。根据滑门的打开度，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门位置本身。
传感器机构可以具有至少一个滑门段位置传感器，用于检测可动式滑门段的位置作为操作参数之一。滑门段位置传感器可以优选为超声波传感器(例如用于扫描开放面积)、光栅传感器、探针和/或开关(诸如限位开关)。通过滑门段位置传感器可以例如检测滑门段的开口并确定滑门或进入口中的“开放”面积。根据一个或多个滑门段的打开度，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门段位置本身。
传感器机构可以具有至少一个温度传感器，用于检测工作空间中的温度作为操作参数之一。作为替代或补充，传感器机构可以具有至少一个温度传感器，用于检测通风柜设备周围环境中的温度作为操作参数之一。替代地或补充地，传感器机构可以具有至少两个温度传感器，用于检测工作空间与周围环境之间的温差作为操作参数之一。替代地或补充地，传感器机构可以具有至少一个温度传感器，用于检测抽吸装置中的排风温度。温度传感器检测到的温度或温差可用于检测通风柜设备的热状态。例如，可以确定通风柜设备是用热源工作还是用重气或轻气工作。根据检测到的温度或温差，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门(滑门段)位置。
通过使用温度传感器，可以例如根据工作空间中的热负荷或根据检测到的温差来操作可控或可调的抽吸装置以及可相互独立地控制或调节的喷嘴条段。由于工作空间与周围环境之间可能存在温差，不同温度下的密度差异会在工作空间中形成不同的热层。另外，由于温差过大，会产生不良的流体分布，无法再保证负荷的内部空气安全地通过送风体积流循环并被抽吸装置抽走，使得污染物因不稳定的流体力学而从工作空间中逸出到实验室区域中。
实验表明，通风柜设备的流体力学通常在约4-6°K的临界温差下变得失稳，而温差进一步增大会导致污染物大量泄漏。还经证实，如果温差大于10°K，即使窗口滑门关闭，污染物也可能逸出(例如借助所谓的补流口或窗口滑门上方的侧扇之间)。
据此，必须防止这种临界温差或保持温差本身尽量最小。这里目的是大体上通过在通风柜设备流体力学稳定的范围内调节排风体积流量和送风体积流量来操作通风柜设备，其中必须针对每个通风柜设备单独确定临界温差。如上所述，通风柜设备在4-6°K的温差下通常在流体力学方面不稳定。
传感器机构可以具有至少一个压力传感器，用于检测工作空间中的压力作为操作参数之一。替代地或补充地，传感器机构可以具有至少两个压力传感器，用于检测至少工作空间与周围环境之间或工作空间中的两个不同区域之间的压差作为操作参数之一。这样就能确定是外部扰动还是内部扰动正在影响通风柜设备。
测量通风柜设备中或工作空间中的压力可以提供关于通风柜设备是否处于稳定状态或通风柜设备当前在哪个容量范围内操作的信息。如果超过压力(负压)的阈值或压力(负压)或各压差波动，则可假设通风柜设备或其周围环境处于危险状态。参照图11的线图示例性示出根据本发明的通风柜设备的运行中随时间变化的压力曲线。这里，在无扰动状态下，通风柜设备的工作空间处于稳定的负压区域。压力水平优选地由总体积流量和进入口的开口面积来确定。尤其是关于通风柜设备的功能寻求稳定的负压。当通风柜设备内或其周围环境(例如实验室中)压力发生变化时，例如当门被打开时，会出现短小的峰值(例如在第3秒和第6秒)。这种峰值无法调平，但应优选地不包含作为用于调节体积流量的操作参数。例如，如果有人在通风柜设备前方移动，此人干预通风柜设备(即其工作空间)或者通风柜设备或其工作空间中因内部器件而发生运动，则此处的压力状况发生变化，例如在超过1秒的时间段内。例如，第15/16秒、第19/20秒和第23-25秒就是这种情况，这就表明存在问题。然后，控制单元可以例如立即增加排风量和/或(例如根据温度)有针对性地激活送风体积流量(即，例如配设的鼓风机)。根据检测到的压力或检测到的压差，即可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门(滑门段)位置。
关于测量压差(即关于检测当前的排风体积流量)，请参阅本申请人的专利文献DE195 45 948 A1，名称为“Vorrichtung zum Bestimmen der
Figure BDA0003321573270000071
einesGasvolumenstroms(用于确定气体体积流量强度的设备)”。该专利文献公开了一种借助压差测量确定气体体积流量强度的设备，该设备测量节流阀前后的压差，以便能够在其最佳精度范围内操作压力传感器，例如，标准离差为至少1到10。
传感器机构可以具有至少一个运动传感器，用于检测通风柜设备周围环境中、优选地通风柜设备或进入口前方的运动作为操作参数之一。替代地或补充地，传感器机构可以具有至少一个运动传感器，用于检测工作空间中的运动作为操作参数之一。根据检测到的运动或检测到的运动曲线，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门(滑门段)位置。
传感器机构可以具有至少一个存在传感器，用于检测通风柜设备周围环境中、优选地通风柜设备或进入口前方存在物或人为操作参数之一。作为替代或补充，传感器机构可以具有至少一个存在传感器，用于检测进入口和/或工作空间中存在物或人作为操作参数之一。根据检测到的存在(可能取决于存在的类型、持续时间、位置等)，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门(滑门段)位置。
用户是通风柜设备操作中的一项重要因素，因为他既须免遭危险，但又会在系统中产生扰动。如果用户例如在滑门关闭的情况下静站在通风柜设备前方，则他不会对系统产生(显著)影响。但如果用户在滑门(部分地)打开的情况下静站在通风柜设备前方，其影响虽仍很小但确实存在。用户的移动或干预也会对通风柜设备产生强烈影响。故有利的是，例如借助上述传感器，例如运动传感器或存在传感器，可以监视用户或其位置和/或运动。例如可以使用摄像头监视用户，但在大多数情况下不允许这样做。诚然，可以设想以下可能性。借助运动传感器来检测通风柜设备前方是否正巧有人。此外，利用传感器检测进入口的状态，例如是通过位置传感器检测滑门或滑门段的位置。借助负压测量，其中检测工作空间相对于通风柜设备周围环境(即例如实验室空间)的内部压力，可以可靠地确定用户是否在通风柜处进行处理。这里，例如可以测量负压或通过流量传感器检测趋动空气的速度。一般而言，为了进行更简单更精确的检测，并非检测负压的绝对值，而是优选地检测值的波动(还请参阅上述图11)。例如，短峰值例如表示暂时性扰动。这些扰动可能来自于用户的移动。不一定要调平短峰值。然而，它们会增高通风柜设备的危险级别，因此优选地引起更高的排风量。如果峰值持续，则危险等级升高，并且排风量会进一步增加或甚至最大化。
传感器机构可以具有至少一个污染物传感器，用于检测工作空间中的污染物作为操作参数之一。替代地或补充地，传感器机构可以具有至少两个污染物传感器，用于检测工作空间与周围环境之间的污染物差异作为操作参数之一。后者可能很重要的原因在于，污染物差异会导致扩散过程。根据检测到的污染物或检测到的污染物差异(可能取决于污染物的类型、浓度、停留时间等)，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门(滑门段)位置。
传感器机构可以具有至少一个传感器，用于检测来自抽吸装置的排风量作为操作参数之一。替代地或补充地，传感器机构可以具有至少一个传感器，用于检测从工作空间引导到排风系统中的体积流量(即排风体积流量)作为操作参数之一。根据检测到的排风量或体积流量，则可调节排风体积流量和/或送风体积流量，并优选地还可调节滑门(滑门段)位置。用于检测排风量或体积流量的传感器优选地可以是一个或多个用于检测(优选地抽吸装置中或抽吸装置与排风系统之间的)排风管路中压差的压力传感器。用于检测排风量或体积流量的传感器也可以是用于检测电动调整件(诸如调整蝶阀)的调整位置以调节抽吸装置的调整传感器。这样就优选地通过测量排风管路处的压差来检测排风体积流量，同时例如通过高速电动调整蝶阀来进行调节。
传感器机构可以具有至少一个送风量检测传感器，优选地用于每个独立可控或可调的喷嘴条段，用于检测通过相应(单个和/或多组)喷嘴条段的送风量作为操作参数之一。例如，当使用DC鼓风机为喷嘴条段充气时，可以由送风量检测传感器来检测这些鼓风机的转速，进而确定送风体积流量。
传感器机构可以具有至少一个能量检测传感器，用于检测通风柜设备的当前耗能量。例如可以通过插座检测通风柜设备的电流消耗，由此可以确定通风柜设备中的耗能量。可以应用类似的原理，在气体消耗中，通过流量计确定当前耗气量。
抽吸装置优选地构造为使得排风量和/或从工作空间导入排风系统的体积流量为100-1500m3/h/lfm，优选为100-550m3/h/lfm或200-850m3/h/lfm或300-1500m3/h/lfm。通过这样的规格，抽吸装置可以在很宽范围内操作，例如在约100-1500m3/h/lfm的范围内，使得根据本发明的抽吸装置可以在依照DIN EN 14175标准的所有预定调节范围内操作(DN200是针对小型通风柜的100-550m3/h/lfm的调节范围；DN250是针对中型通风柜的200-850m3/h/lfm的调节范围；DN315是针对大型通风柜的300-1500m3/h/lfm的调节范围)。通风柜的外宽通常为1.2米至2.1米。通风柜的排风量通常以m3/h/lfm(即每小时立方米及延米(laufendem Meter))表示，以便能够比较不同的通风柜。单位lfm则表示为通风柜的外宽(以米为单位)。在400m3/h/lfm下，外宽1.2米的通风柜设备需要约480m3/h的排风量，而外宽2.1米的通风柜需要约820m3/h的排风量。
抽吸装置可以布置于工作空间上方，优选地布置于上壳壁或顶壁处。这样就能产生优选的空气循环。此外，排风将发生在与工作面间隔的部位。排风系统也大多设置于顶侧，从而简化了通风柜设备的连接。另外，配设有抽吸装置的壳壁或顶壁可以优选地大部分构造为穿孔壁板，以使工作空间与抽吸装置流体连通。这样就能将空气直接从工作空间的上方区域导出。
滑门可以在静止位置完全封闭进入口，在工作或干预位置部分地暴露进入口，优选在约450mm的高度，并在打开位置最大或完全暴露进入口，优选在约900mm的高度。所述通风柜设备可以优选地布置于工作台结构上，使得(垂直)可动式滑门在关闭状态下以其下缘定位于约900mm的高度上(即，工作台结构基本上具有约900mm的高度)。通常，滑门同样具有约900mm的高度，以当通风柜设备布置于工作台结构上时，滑门布置于900mm至约1800mm的高度上。在上述典型的工作或干预位置，窗口滑门的下缘布置于约1350mm的高度上。除了在工作空间进行工作以外，还需要滑门处于全开状态来进行维护。
通风柜设备还可以具有补流口，从而即使在滑门完全关闭时，空气也能流入工作空间。这类补流口通常在通风柜设备前侧设置于滑门上方和下方。这类补流口特别有利于所谓的夜间操作，其中滑门完全关闭，从而即使在这种操作状态下也能提供充足的换风或充足的抽吸。
所述通风柜设备可以包括输入机构(诸如触摸显示器、开关、调节器、操纵杆、按钮)和/或输出机构(诸如显示机构、显示器、指示灯)。这样就能向操作者显示通风柜设备的当前操作状态，或者借助对应的操作元件，操作者可以切换通风柜设备的操作状态，例如从正常操作切换到夜间操作。还有利的是，所述通风柜设备包括光学和/或声学警报机构。这样就能例如若工作空间中达到临界温度或工作空间内的流动变得失稳并存在污染物可能从工作空间泄漏到实验室空间的风险时警告实验室工作人员。另外，存在用户手动冲洗通风柜设备的可能性(即，通过抽吸装置借助层流清空基本上整个工作空间)。
根据另一方面，本发明还涉及一种用于操作根据本发明的通风柜设备的方法。首先，检测通风柜设备的操作参数。然后，根据检测到的操作参数来调节抽吸装置的排风体积流量和各自独立可控或可调的喷嘴条段的送风体积流量。可以根据需要多次重复上述两个步骤，例如在通风柜设备运行时持续重复。
例如检测如下参数作为操作参数：可动式滑门的位置(例如借助滑门位置传感器)、可动式滑门段的位置(例如借助滑门段位置传感器)、工作空间中的温度(例如借助温度传感器)、工作空间与周围环境之间的温差(例如借助温度传感器)、抽吸装置中的排风温度(例如借助温度传感器)、工作空间中的压力(例如借助压力传感器)、至少工作空间与周围环境之间的压差(例如借助压力传感器)、至少工作空间中两个不同区域之间的压差(例如借助压力传感器)、通风柜设备周围环境中的运动及优选地通风柜设备或进入口前方的运动(例如借助运动传感器)、工作空间中的运动(例如借助运动传感器)、通风柜设备周围环境中及优选地通风柜设备或进入口前方存在物或人(例如借助存在传感器)、进入口和/或工作空间中存在物或人(例如借助存在传感器)、工作空间中的污染物(例如借助污染物传感器)、工作空间与周围环境之间的污染物差异(例如，借助污染物传感器)、来自抽吸装置的排风量(例如借助用于检测来自抽吸装置的排风量的传感器)、从工作空间导入排风系统的体积流量(例如借助用于检测从工作空间导入排风系统的体积流量的传感器)、通过相应喷嘴条段的送风量(例如借助送风量检测传感器)以及通风柜设备的当前耗能量(例如借助能量检测传感器)。根据通风柜设备、要进行实验的持续时间和类型、所处理的物质等，可能需要不同的操作参数及其组合，因此也可采取任何方式组合来执行理想的方法。例如，通过有针对性地组合传感器机构(例如存在传感器和/或运动传感器和压力传感器)，例如可以精确地确定用户在通风柜设备工作空间中的干预。
控制单元优选地配置为根据操作参数来将通风柜设备的操作状态与多个预定义的严重度之一相关联，并根据相关联的严重度来调节排风体积流量及相应的送风体积流量。为此，可以特别优选地连续地或定期地检测操作参数。可以特别优选地同样连续地或定期地执行关联和/或调节。借助与预定义的严重度相关联，可以预先确定不同的调节场景，这些调节场景在存在对应操作参数的情况下实施。这样就能整体上简化调节，并能有效地利用任意计算机容量，进而节约资源和能源。
严重度优选地至少包括低严重度和高严重度，从而可以区分至少两个调节场景并对应地调节设备(即其排风和送风体积流量)。优选地，严重度还包括最低严重度和/或极低严重度和/或中等严重度和/或极高严重度和/或最高严重度。也可以提供其他严重度。这样就能预定义不同且优选递增严重性的严重度，从而可以采取任意区分方式对设备执行调节。
例如，极低(或低)严重度可呈如下操作状态：滑门关闭且滑门段(若可用)关闭，工作空间中优选地处于等温状态，通风柜设备的周围环境中未检测到人或物，工作空间中无压力波动，未检测到能耗。
当呈极低严重度时，控制单元可以优选地执行如下调节：
ο排风量：最低
ο下方送风体积流量：最低
ο上方和侧方送风体积流量：关闭
例如，低严重度可呈如下操作状态：滑门关闭且滑门段(若可用)关闭，工作空间中优选地处于等温状态，通风柜设备的周围环境中未检测到人或物，工作空间中无压力波动，检测到低能耗。
当呈低严重度时，控制单元可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：低
ο下方送风体积流量：最低
ο上方和侧方送风体积流量：关闭
例如，中等严重度可呈如下操作状态：滑门关闭且滑门段(若可用)关闭，工作空间中优选地处于等温状态，通风柜设备的周围环境中未检测到人或物，工作空间中无压力波动，检测到增高或高能耗。
当呈中等严重度时，控制单元可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：中等
ο下方送风体积流量：最低
ο上方和侧方送风体积流量：中等
例如，高严重度可呈如下操作状态：滑门至少部分地打开且滑门段(若可用)至少部分地打开，工作空间中优选地处于增温，通风柜设备的周围环境中检测到人，工作空间中呈低压力波动，检测到低能耗。
当呈高严重度时，控制单元可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：较高
ο下方送风体积流量：高
ο上方和侧方送风体积流量：高
例如，极高严重度可呈如下操作状态：滑门至少部分地打开且滑门段(若可用)至少部分地打开，工作空间中优选地处于增温，通风柜设备的周围环境中检测到人，工作空间中呈低压力波动，检测到增高或高能耗。
当呈极高严重度时，控制单元可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：高
ο下方送风体积流量：中等
ο上方和侧方送风体积流量：最高
例如，最高严重度可呈如下操作状态：滑门至少部分地打开且滑门段(若可用)至少部分地打开，工作空间中优选地处于增温，通风柜设备的周围环境中检测到人，工作空间中呈增高压力波动，检测到增高或高能耗。
当呈最高严重度时，控制单元可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：最高
ο下方送风体积流量：高
ο上方和侧方送风体积流量：最高。
附图说明
下面结合附图描述本发明的更多技术方案、特征及优势。图中：
图1示出根据本发明的通风柜设备的优选实施方式的前视图；
图2示出图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图3示出根据第一操作场景(场景I)的图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图4示出根据第二操作场景(场景II)的图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图5示出根据第三操作场景(场景III)的图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图6示出根据第四操作场景(场景IV)的图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图7示出根据第五操作场景(场景V)的图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图8示出根据第六操作场景(场景VI)的图1所示通风柜设备的示意性剖面侧视图；
图9示出根据场景I-VI通过根据本发明的通风柜设备的上方、侧方和下方喷嘴条段的送风体积流量的曲线图；
图10示出根据场景I-VI通过根据本发明的通风柜设备的抽吸装置的排风体积流量的曲线图；
图11示出根据本发明的通风柜设备随时间变化的可能压差测量的曲线图；
图12示出图1所示通风柜设备的调节框图。
具体实施方式
图1至图8示出根据本发明的通风柜设备1的不同视图和操作状态。通风柜设备1可以优选为用于实验室区域的通风柜设备；这优选地符合DIN EN 14175标准(参见第1节至第7节)。
通风柜设备1包括包围工作空间2的壳体3，其具有用于自外进入工作空间2的进入口20。这里，壳体3优选地具有底壁(此处呈台面形式)30、顶壁31和侧壁32-35，侧壁32-35在底壁30与顶壁31之间延伸并共同包围工作空间2。进入口20优选地设置于侧壁32-35之一中，这里优选地设置于前侧壁32中。
通风柜设备1还具有用于选择性暴露或封闭进入口20的可动式滑门4。可动式滑门4优选地配置为使其能以平移方式移位。特别优选地，滑门4设置为使其可通过上下平移运动而垂直移动，以选择性暴露和关闭进入口20。滑门4优选地沿着含进入口20的壳壁或侧壁32进行移动。
滑门4优选地可无级式移动。滑门可以设置为可借助拉索40移动。滑门4可以配置为可借电力移动；这例如是借助电动机M1。
滑门4还可以具有多个可动式滑门段41-43，以使滑门4选择性自外朝向工作空间2暴露。为此，滑门段41-43优选地也设置为能以平移方式移动。滑门段41-43的平移运动在此优选地水平进行。例如，在图1的实施方式中，两个左侧滑门段41、42可以分别向右推移到各自相邻的滑门段42、43后面，以便选择性暴露滑门4的垂直面，该垂直面约对应于滑门4宽度的三分之一。
滑门4可以优选地在静止位置(参见图1至图5)完全封闭或覆盖进入口20，在工作或干预位置可以部分地暴露进入口，优选为约450mm的高度，并在打开位置(参见图6至图8)最大或完全地暴露进入口，优选为约900mm的高度。通风柜设备可以优选地布置于工作台结构5上，使得(垂直)可动式滑门4在关闭状态下以其下缘44定位于约900mm的高度上(即，工作台结构5基本上具有约900mm的高度)。通常，滑门4同样具有约900mm的高度，以当通风柜设备1布置于工作台结构4上时，滑门4布置于900mm至约1800mm的高度上。在上述典型的工作或干预位置，窗口滑门的下缘布置于约1350mm的高度上。
通风柜设备还可以优选地具有补流口21、22，从而即使在滑门4完全关闭时，空气也可流入工作空间。
通风柜设备1还具有用于将排风从工作空间2排放到排风系统100中的可调式抽吸装置5。抽吸装置5在此优选地布置于工作空间2上方。尤其如图2至图8所示，抽吸装置5优选地设置于上壳壁或顶壁31处。抽吸装置优选地设置于通风柜设备1的后方区域中，进而优选地与进入口20间隔。配设有抽吸装置5的壳壁或顶壁31优选地大部分构造为穿孔壁板36或包括这样的穿孔壁板36，以使工作空间2与抽吸装置5流体连通。这样，可以优选地在通风柜设备1的上方区域中发生大面积抽吸。穿孔壁板36设置为使得背离工作空间20而面向抽吸装置5的一侧上(即优选地工作空间2和穿孔壁板36上方)设置有混合室37。通风柜设备1可以例如从混合室37开始经由抽吸装置5的体积流量调节器50连通到排风系统100，该排风系统100优选地也可调。体积流量调节器50可以在此构造为调整蝶阀。它可以为无级可调。同样地，调整蝶阀50优选地借助电动机MS来电动操作。抽吸装置5或排风系统100还可以具有可调式排风电机MA作为用于调节排风体积流量的体积流量控制器。
抽吸装置5优选地构造为使得排风量和/或从工作空间2导入排风系统100的体积流量可以为100-1500m3/h/lfm，优选为100-550m3/h/lfm或200-850m3/h/lfm或300-1500m3/h/lfm。
通风柜设备1还具有多个喷嘴条段60-63，用于将空气定向喷射到工作空间2中以达工作空间2中的限定流动，并避免气体通过进入口20从工作空间2中逸出。
喷嘴条段60-63优选地布置为围绕进入口20并优选地直接环绕进入口20，以便优选地使空气喷射到进入口20的区域中。这样就能实现特别有效的流体分布，并能避免气体从进入口20逸出。
喷嘴条段60-63中的至少一个、优选地至少侧方喷嘴条段62、63和/或下方喷嘴条段60或其中之一可以构造且布置为使得该喷嘴条段60-63可以沿着界定工作空间2并与喷嘴条段60-63相邻的壳壁30、34、35喷射定向的支持射流。例如，在所示的实施例中，下方喷嘴条段60对应地构造，并如此沿着底壁或台面30产生支持射流。这优选地引起台面30上的稳定流动，加速空气，进而将可能存在的任何重气从工作空间2直接推到且推入抽吸装置5。
喷嘴条段60-63中的至少一个、优选至少上方喷嘴条段61可以构造且布置为使得该喷嘴条段60-63可以在进入口20前方将定向的自由射流喷射于或喷射到工作空间2中。该自由射流可以优选地像一种幕帘一样跨越进入口20前方，进而防止任何气体通过进入口及尤其是其上方区域从工作空间2中逸出。
喷嘴条段60-63优选地各自具有多个优选地排成一行的喷孔64。喷孔64特别优选地朝向工作空间2渐成锥形，以便在不扩宽的情况下实现有针对性且定向的鼓风。由于喷孔64内部的缩窄或形成它的喷嘴，可产生稳定的流动，该流动几乎不会变宽，进而优选地安全地遮蔽进入口20。这特别优选的是，喷孔64具有至少5mm、优选地至少10mm的游程长度。各个喷嘴可以优选地设置为使其可单独更换，以便根据应用情况或通风柜设备1和期望的使用目的等来优化提供各个喷嘴的流体分布。
喷嘴条段60-63优选地各自构造为长形(特别优选地线性延伸的)喷嘴条。喷嘴条段60-63优选地具有圆形横截面。在此情况下，相应的喷嘴条段60-63b可以特别优选地以能绕其纵轴线旋转的方式安置，以便能够选择性设定或更改相应喷嘴条段60-63的喷射方向。
可以设置不同的喷嘴条段。这样即可提供优选地设置于进入口20下方的下方喷嘴条段60。又可提供优选地设置于进入口20上方的上方喷嘴条段61。还可提供一个侧方、优选地多个侧方喷嘴条段62、63；它们则特别优选地设置于进入口20左侧和/或右侧。在所示的实施例中，侧方喷嘴条段62、63设置于进入口20两侧。
根据本发明的通风柜设备1的特殊方面在于，喷嘴条段60-63可至少部分地相互独立地控制或调节。每个喷嘴条段60-63即可独立于其他地控制或调节。还可设想，多组喷嘴条段60-63也可持续性或选择性联合但独立于其他(组)喷嘴条段60-63地控制或调节。例如，上方和侧方喷嘴条段61-63可以至少暂时性地共同控制或调节。
通风柜设备1还可以具有多个鼓风机V1-V4，用于为喷嘴条段60-63充入空气。鼓风机V1-V4优选为DC(直流)运行的鼓风机V1-V4。鼓风机V1-V4可以优选地可相互独立地、特别优选地以无级式或步进式控制或调节。借助鼓风机V1-V4，优选地，喷嘴条段60-63(即通过其喷孔64)的鼓风速度例如选择性达到1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s、3m/s、3.5m/s和/或4m/s。也可设想更高和更低以及两者之间的任意鼓风速度。
每个喷嘴条段60-63或可联合控制或调节的喷嘴条段60-63可以优选地配设有自属鼓风机(V1-V4)。例如，下方喷嘴条段60可以配设有自属鼓风机V1。上方喷嘴条段61也可以配设有自属鼓风机V2。侧方喷嘴条段62、63也可以共同配设有自属鼓风机。同样，左侧喷嘴条段62可以配设有自属鼓风机V3。右侧喷嘴条段63也可以配设有自属鼓风机V4。另外，上方和侧方喷嘴条段61-63也可以共同配设有自属鼓风机。
通风柜设备1还具有用于检测通风柜设备1的操作参数的传感器机构。传感器机构可以具有任意组合和数目的至少一个或多个下列传感器机构。
这样，传感器机构可以具有一个或多个滑门位置传感器M1，用于检测可动式滑门4的位置作为操作参数之一。滑门位置传感器M1可以优选为拉索传感器(诸如拉索电位计)、探针和/或开关(诸如限位开关)。
同样，传感器机构可以具有一个或多个滑门段位置传感器P，用于检测可动式滑门段41-42的位置作为操作参数之一。滑门段位置传感器P可以优选为超声波传感器、光栅传感器、探针和/或开关(诸如限位开关)。
另外，传感器机构可以具有一个或多个温度传感器T1，用于检测工作空间2中的温度作为操作参数之一。传感器机构还可以具有一个或多个温度传感器T3，用于检测通风柜设备1的周围环境U中的温度作为操作参数之一。传感器机构还可以具有两个或更多个温度传感器T1、T3，用于检测工作空间2与周围环境U之间的温差作为操作参数之一。传感器机构还可以具有一个或多个温度传感器T2，用于检测抽吸装置5中的排风温度。
此外，传感器机构可以具有一个或多个压力传感器P1，用于检测工作空间2中的压力作为操作参数之一。传感器机构还可以具有两个或更多个压力传感器P1、P2，用于检测至少工作空间2与周围环境U之间或工作空间2中的两个不同区域之间的压差作为操作参数之一。
传感器机构还可以具有一个或多个运动传感器B1，用于检测通风柜设备1的周围环境U中、优选地通风柜设备1或进入口20前方的运动作为操作参数之一。传感器机构还可以具有一个或多个运动传感器B2，用于检测工作空间2中的运动作为操作参数之一。
传感器机构还可以具有一个或多个存在传感器A1，用于检测通风柜设备1的周围环境U中、优选地通风柜设备1或进入口20前方存在物或人作为操作参数之一。传感器机构还可以具有一个或多个存在传感器A2，用于检测进入口20和/或工作空间2中存在物或人作为操作参数之一。
对于运动传感器B1、B2和存在传感器A1、A2，可以设想使用超声波传感器、红外传感器、PIR传感器(热电传感器)、摄像头等。
另外，传感器机构还可以具有一个或多个污染物传感器S1，用于检测工作空间2中的污染物作为操作参数之一。传感器机构还可以具有两个或更多个污染物传感器S1、S2，用于检测工作空间2与周围环境U之间的污染物差异作为操作参数之一。
传感器机构还可以具有一个或多个传感器L1、L2，用于检测来自抽吸装置5的排风量作为操作参数之一。传感器机构还可以具有一个或多个传感器M2，用于检测从工作空间2导入到排风系统100中的体积流量作为操作参数之一。用于检测排风量的传感器L1、L2或用于检测体积流量的传感器M2可以优选为用于检测排风管路中压差的压力传感器L1、L2和/或用于检测电动调整蝶阀50的调整位置以调节抽吸装置5的调整传感器M2。
传感器机构还可以具有一个或多个送风量检测传感器Z1、Z2、Z3，优选地用于每个独立可控或可调的喷嘴条段60-63，用于检测通过相应喷嘴条段60-63(或喷嘴条段组)的送风量作为操作参数之一。例如，当使用DC鼓风机V1-V4为喷杆段60-63充气时，可以由送风量检测传感器Z1、Z2、Z3来检测这些鼓风机V1-V4的转速，进而可以确定送风体积流量。
传感器机构还可具有一个或多个能量检测传感器E1、E2，用于检测通风柜设备2的当前耗能量。在此情形下，例如可以借助能量检测传感器E1通过插座检测通风柜设备1的电流消耗，由此可以确定通风柜设备1中的耗能量。可以应用类似的原理，在气体消耗中，通过流量计E2确定当前耗气量。
通风柜设备1还具有控制单元7，用于根据操作参数来调节抽吸装置5的排风体积流量以及可各自独立控制或调节的喷嘴条段60-63的送风体积流量。
通风柜设备1可以具有任何输入机构8(诸如触摸显示器、开关、调节器、操纵杆、按钮等)和/或输出机构9(诸如显示机构、显示器、指示灯等)。通风柜设备1还可具有光学和/或声学警报机构。
图12示例性示出根据本发明的通风柜设备1的调节框图。如图所示，作为操作参数，例如有来自三个温度传感器T1-T3、滑门位置传感器M1、滑门段位置传感器P、运动传感器B1-B2、存在传感器A1-A2、污染物传感器S1-S2、用于检测从工作空间2导入排风系统100的体积流量的传感器M2、送风量检测传感器Z1-Z3、能量检测传感器E1-E2的信号、压力传感器P1和P2的压差Δp以及压力传感器L1和L2的压差Δl。基于并取决于所获得的操作参数，控制单元7控制或调节抽吸装置5的排风体积流量(例如通过排风电机MA或调整蝶阀50)以及可各自独立控制或调节的喷嘴条段60-63的送风体积流量(例如通过鼓风机V1-V4的速度)。出于调节目的，例如来自鼓风机V1-V4和排风电机MA或调整蝶阀电机MS的信号(例如调整变量)被反馈到控制单元7。此外，用户可以对系统进行输入I；例如通过输入机构8。该系统也可以输出输出O；例如通过输出机构9。
下面描述用于操作、尤其是用于调节根据本发明的通风柜设备1的方法。
在第一步骤中，检测通风柜设备1的操作参数。
例如可以检测如下参数作为操作参数：可动式滑门4的位置(例如借助滑门位置传感器M1)、可动式滑门段41-43的位置(例如借助滑门段位置传感器P)、工作空间2中的温度(例如借助第一温度传感器T1)、工作空间2与周围环境U之间的温差(例如借助第一温度传感器T1和第三温度传感器T3)、抽吸装置5中的排风温度(例如借助第二温度传感器T2)、工作空间2中的压力(例如借助第一压力传感器P1)、至少工作空间2与周围环境U之间的压差(例如借助第一压力传感器P1和第二压力传感器P2)、工作空间2中至少两个不同区域之间的压差(例如借助第一压力传感器P1和图中未示出的另外压力传感器)、通风柜设备1的周围环境U中及优选地通风柜设备1或进入口20前方的运动(例如借助第一运动传感器B1)、工作空间2中的运动(例如借助第二运动传感器B2)、通风柜设备1的周围环境U中及优选地通风柜设备1或进入口20前方存在物或人(例如借助第一存在传感器A1)、进入口20和/或工作空间2中存在物或人(例如借助第二存在传感器A2)、工作空间2中的污染物(例如借助第一污染物传感器S1)、工作空间2与周围环境U之间的污染物差异(例如借助第一污染物传感器S1和第二污染物传感器S2)、来自抽吸装置5的排风量(例如，借助用于检测来自抽吸装置5的排风量的第一传感器L1和第二传感器L2)、从工作空间2导入排风系统100的体积流量(例如借助用于检测从工作空间导入排风系统的体积流量的传感器M2)、通过相应喷嘴条段60-63的送风量(例如借助送风量检测传感器Z1、Z2、Z3)以及通风柜设备1的当前耗能量(例如借助能量检测传感器E1、E2)。根据通风柜设备1、要进行实验的持续时间和类型、所使用的物质等，可能需要不同的操作参数及其组合，因此也可采取任何方式组合来执行理想的方法。
在第二步骤中，根据检测到的操作参数来调节抽吸装置5的排风体积流量(例如通过控制伺服电机MS以设定调整蝶阀50或调节其开启角度/开启度；还可能通过(无级)调节排风系统100)以及各自独立可控或可调的喷嘴条段60-63的送风体积流量(例如通过控制鼓风机V1-V4或调节其转速)。
在优选实施方式中，控制单元7如此配置，即在可选的步骤中，它根据操作参数来将通风柜设备1的操作状态与多个预定义的严重度之一相关联，并根据相关联的严重度来调节排风体积流量及相应的送风体积流量。优选地，可以连续地或定期地检测操作参数。优选地，也可以连续地或定期地执行关联和/或调节。借助传感器机构和如此确定的操作参数，可以确定预定义的操作场景，在此基础上调节排风体积流量和送风体积流量。这样就能以特别区分和安全的方式调节排风量和送风量，进而优选地也可控制或调节通风柜设备1中、即尤其是工作空间2中的空气导流。
严重度可以至少包括低严重度和高严重度，但优选地还包括更多严重度，优选地递增/递减严重度。例如，严重度可以进一步优选地包括最低严重度和/或极低严重度和/或中等严重度和/或极高严重度和/或最高严重度。
下面对严重度进行示例性划分，共分为六个严重度，这里以极低、低、中等、高、极高和最高严重度为例。
这里，极低严重度例如呈如下操作状态：滑门4和滑门段41-43(若可用)关闭，工作空间2中优选地处于等温状态，通风柜设备1的周围环境U中未检测到人或物，工作空间2中无压力波动，且未检测到能耗。
当呈极低严重度时，控制单元7可以优选地执行如下调节：
ο排风量：最低
ο下方送风体积流量：最低
ο上方和侧方送风体积流量：关闭
此场景I(最低或夜间操作)频繁发生(例如50％)。通风柜设备1诸如在周末、夜间或休息期间并不运行。该场景I在图9和图10中标记为SI。
这里，低严重度例如呈如下操作状态：滑门4和滑门段41-43(若可用)关闭，工作空间2中优选地处于等温状态，通风柜设备1的周围环境U中未检测到人或物，工作空间2中无压力波动，且检测到低能耗。
当呈低严重度时，控制单元7可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：低
ο下方送风体积流量：最低
ο上方和侧方送风体积流量：关闭
此场景II(低)是次频繁的场景(例如15％)。进入口20封闭并运行自动化过程。排风量略有增高(参见图10中的SII)。在此场景II中，下方喷嘴条段60平稳运行(参见图9中的SII)，以便加速通风柜设备1或工作空间2中的流动。
这里，中等严重度例如呈如下操作状态：滑门4和滑门段41-43(若可用)关闭，工作空间2中优选地处于等温状态，通风柜设备1的周围环境U中未检测到人或物，工作空间2中无压力波动，且检测到增高或高能耗。
当呈中等严重度时，控制单元7可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：中等
ο下方送风体积流量：最低
ο上方和侧方送风体积流量：中等
此场景III(中等)是次频繁的场景(例如15％)。进入口20封闭且运行自动化过程，但能耗更高。排风量进一步增高(参见图10中的SIII)。在此场景III中，下方喷嘴条段60平稳运行(参见图9中的SIII)，以便加速通风柜设备1或工作空间2中的流动。此时，其他喷嘴条段61-63也在运行，以防止因滑门上缘处的热流引起泄漏。
这里，高严重度例如呈如下操作状态：滑门4和滑门段41-43(若可用)至少部分地打开，工作空间2中优选地处于增温，通风柜设备1的周围环境U中检测到人，工作空间2中呈低压力波动，且检测到低能耗。
当呈高严重度时，控制单元7可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：较高
ο下方送风体积流量：高
ο上方和侧方送风体积流量：高
此场景IV(高)是场景II的可能伴随场景(例如5％)。在场景II中，用户干预通风柜设备1或工作空间2，但尚未产生任何(显著)扰乱。在此场景IV中，必须避免对用户的健康危害。因此必须增高排风量(参见图10中的SIV)。在此场景IV中，所有喷嘴条段60-63皆以高水平运行(参见图9中的SIV)，以加速通风柜设备1或工作空间2中的流动并屏蔽进入口20。
这里，极高严重度例如呈如下操作状态：滑门4和滑门段41-43(若可用)至少部分地打开，工作空间2中优选地处于增温，通风柜设备1的周围环境U中检测到人，工作空间2中呈低压力波动，且检测到增高或高能耗。
当呈极高严重度时，控制单元7可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：高
ο下方送风体积流量：中等
ο上方和侧方送风体积流量：最高
此场景V(极高)是场景II的可能伴随场景(例如5％)。在场景II中，用户干预通风柜设备1或工作空间2，并产生扰动。在此场景V中，必须避免对用户的健康危害。因此必须进一步增高排风量(参见图10中的SV)。由于高热负荷，进入口20的上方区域可能存在高度外喷风险。在此场景V中，不再需要下方喷嘴条段60处于高水平，而其他喷嘴条段(上方和侧方)61-63应以极高或最高水平运行(参见图9中的SV)，以加速通风柜设备1或工作空间2中的流动并屏蔽进入口20。
这里，最高严重度例如呈如下操作状态：滑门4和滑门段41-43(若可用)至少部分地打开，工作空间2中优选地处于增温，通风柜设备1的周围环境U中检测到人，工作空间2中呈增高压力波动，且检测到增高或高能耗。
当呈最高严重度时，控制单元7可以优选地执行如下调节：
ο排风体积流量：最高
ο下方送风体积流量：高
ο上方和侧方送风体积流量：最高。
此场景VI(最高)是场景II的可能伴随场景(例如5％)。在场景II中，用户干预通风柜设备1或工作空间2，并例如在通风柜设备1的打印图像中产生扰动。在此场景VI中，必须避免对用户的健康危害。因此，必须再度进一步增高或最高化排风量(参见图10中的SVI)。由于高热负荷，进入口20的上方区域可能存在进一步增高的外喷风险。在此场景VI中，下方喷嘴条段60无需以最高水平而是以高水平运行实现限定的空气流，而其他喷嘴条段(上方和侧方)61-63以最高水平运行(参见图9中的SVI)以加速通风柜设备1或工作空间2中的流动并屏蔽进入口20。
下面描述通风柜设备1的不同操作状况和可能调节的示例。
1.滑门关闭
当滑门4关闭时开口极小(例如仅通过补流口21、22)，因此可以用低风量工作。通风柜设备1则需要例如仅约100m3/h/lfm。
由于100m3/h/lfm的风量极低，热流、内部构造或极重的气体可能会导致问题。如果检测到这些问题，则当滑门4关闭时，通风柜设备1可以例如以高达200m3/h/lfm的流量运行。
1.1.问题案例1
如果通风柜设备1因热影响而出现扰动，则热量会在通风柜设备1或工作空间2的上方区域中积聚。这一点可以借助温度传感器T1、T2、T3来识别。在此情况下，当滑门4关闭时，风量应已增高，否则可能会发生外喷。例如，通过上方喷嘴条段61的密封空气可以防止这种情况。
问题案例2
即使当滑门1关闭时，通风柜设备1中的重气或障碍物也可能导致问题。例如通过下方喷嘴段60的送风体积流可能引起台面30上的稳定流动。它使工作空间2中的空气加速并将重气直接推动到抽吸装置5并继续进入排风系统100。
优势
当滑门4关闭时，通风柜设备1或抽吸装置5可以初步降低到例如100m3/h/lfm，因为系统可以在出现问题时(即取决于操作参数)增高风量并调节喷嘴条段60-63。
2.滑门4和/或滑门段41-43打开
当滑门4打开时，暴露的进入口20的区域较大，而进气速度相对较低。例如，通风柜设备1可以在约200m3/h/lfm下无扰动地运行。
由于200m3/h/lfm的风量低，热流、内部构造或极重的气体可能会导致问题。如果检测到这些问题，则当滑门4打开或滑门段41-43打开时，通风柜设备1可以例如以高达400m3/h/lfm的流量运行。这里必须区分进入口的暴露方式。
通过滑门4的垂直开口
通过借助滑门4暴露进入口20，一般会出现对称情况，因为滑门4在整个宽度上打开。控制单元7则可例如与滑门开口并行地增高排风量。则可并行增高所有送风量(即，各喷嘴段60-63的送风体积流量)。
通过滑门段41-43的水平开口
通过借助滑门段41-43暴露进入口20所导致的状况关键是由于出现热流。其原因在于，通过手动移置滑门段41-43所暴露的进入口同样极大，而且通常不对称，更因工作空间2中的内部横向流动而造成整体上不对称的状况。在此情况下，控制单元7应优选地立即增高排风量，尤其是立即激活或升高侧方和上方喷嘴条段61-63。
问题案例3
当滑门4或滑门段41-43打开时，用户通常站在通风柜设备4或暴露的进入口20前方。这会导致用户周围的趋动空气出现轻微湍流。如果用户另外干预通风柜设备1或工作空间2，则可能发生进一步的扰动。因此迫切需要(瞬间)增高风量并可以根据本发明直接进行调节。
在几种问题案例组合的情况下，可能需要将排风量增加到400m3/h/lfm以上。
优势
当进入口20(部分地)暴露时，通风柜也可以降低到200m3/h/lfm，因为系统可以在出现问题时(即取决于操作参数)增高风量并调节喷嘴条段60-63。
本发明不限于上述实施例，只要为所附权利要求的主题所涵盖即可。尤其可以利用上述或另外操作参数的任何组合来根据本发明调节通风柜设备1。

Claims (38)

1.一种通风柜设备(1)，尤其是用于实验室区域，包括：
·包围工作空间(2)的壳体(3)，具有用于自外进入所述工作空间(2)的进入口(20)；
·可动式滑门(4)，用于选择性暴露或封闭所述进入口(20)；
·可调式抽吸装置(5)，用于将所述工作空间(2)中的排风排放到排风系统(100)中；
·多个喷嘴条段(60-63)，用于将空气定向喷射到所述工作空间(2)中以达所述工作空间(2)中的限定流动，并避免气体通过所述进入口(20)从所述工作空间(2)中逸出，其中，所述喷嘴条段(60-63)能至少部分地相互独立地控制；
·传感器机构(A1、A2、B1、B2、E、L1、L2、M1、M2、P、P1、P2、S1、S2、T1、T2、T3、Z)，用于检测所述通风柜设备的操作参数(1)；以及
·控制单元(7)，用于根据所述操作参数来调节所述抽吸装置(5)的排风体积流量以及能各自独立控制的喷嘴条段(60-63)的送风体积流量。
2.根据权利要求1所述的通风柜设备(1)，其中，所述壳体(3)具有底壁(30)、顶壁(31)和侧壁(32-35)，所述侧壁(32-35)在所述底壁(30)与顶壁(31)之间延伸并共同包围所述工作空间(2)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述喷嘴条段(60-63)布置为围绕所述进入口(20)并优选地直接环绕所述进入口(20)，以便优选地使空气喷射到所述进入口(20)的区域中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述喷嘴条段(60-63)各自具有多个优选地排成一行的喷孔(64)，其中，所述喷孔(64)特别优选地朝向所述工作空间(2)渐成锥形。
5.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述喷嘴条段(60-63)各自构造为长形喷嘴条，其优选地具有圆形横截面并特别优选地以能绕其纵轴线旋转的方式安置以便能设定喷射方向。
6.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述喷嘴条段(60-63)包括至少一个以下喷嘴条段(60-63)：
·下方喷嘴条段(60)，优选地设置于所述进入口(20)下方；
·上方喷嘴条段(61)，优选地设置于所述进入口(20)上方；
·侧方喷嘴条段(62、63)，优选地设置于所述进入口(20)左侧和/或右侧。
7.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，进一步包括多个鼓风机(V1-V4)，优选地直流驱动鼓风机(V1-V4)，用于为所述喷嘴条段(60-63)充入空气，其中优选地，所述鼓风机(V1-V4)能根据所述操作参数来相互独立地控制用于调节送风体积流量，特别优选地以无级式或步进式控制，例如实现的鼓风速度为1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s、3m/s、3.5m/s和/或4m/s。
8.根据权利要求7所述的通风柜设备(1)，其中，每个所述喷嘴条段(60-63)或能联合控制或调节的喷嘴条段(60-63)配设有自属鼓风机(V1-V4)。
9.根据权利要求6及7或8中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述下方喷嘴条段(60)配设有自属鼓风机(V1)，且/或其中，所述上方喷嘴条段(61)配设有自属鼓风机(V2)，且/或所述侧方喷嘴条段(62、63)共同配设有自属鼓风机，且/或其中，所述左侧喷嘴条段(62)配设有自属鼓风机(V3)，且/或其中，所述右侧喷嘴条段(63)配设有自属鼓风机(V4)，且/或其中，所述上方喷嘴条段(61)和所述侧方喷嘴条段(62、63)共同配设有自属鼓风机。
10.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述喷嘴条段(60-63)中的至少一个、优选地至少所述侧方喷嘴条段(62、63)和/或所述下方喷嘴条段(60)构造且布置为使得该喷嘴条段(60-63)能沿着界定所述工作空间(2)并与所述喷嘴条段(60-63)相邻的壳壁(30-35)喷射定向的支持射流。
11.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述喷嘴条段(60-63)中的至少一个、优选地至少所述上方喷嘴条段(61)构造且布置为使得该喷嘴条段(60-63)能在所述进入口(20)前方将定向的自由射流喷射于所述工作空间中(2)中。
12.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述进入口(20)设置于所述侧壁(32-35)之一中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述可动式滑门(4)设置为能平移且优选地能垂直移位，优选地沿着含所述进入口(20)的壳壁或侧壁(32)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述滑门(4)能无级式移动。
15.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述滑门(4)能借电力移动，其中，所述控制单元(7)优选地配置为进一步根据所述操作参数来调节滑门位置。
16.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述滑门(4)具有多个可动式滑门段(41-43)，以使所述滑门(4)选择性自外朝向所述工作空间(2)暴露，其中，所述滑门段(41-43)优选地设置为优选地能平移，更优选地能水平移动。
17.根据权利要求16所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构具有至少一个滑门段位置传感器(P)，用于检测所述可动式滑门段(41-43)的位置作为所述操作参数之一，其中优选地，所述滑门段位置传感器(P)是超声波传感器、光栅传感器、探针和/或开关、如限位开关。
18.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构具有至少一个滑门位置传感器(M1)，用于检测所述可动式滑门(4)的位置作为所述操作参数之一，其中优选地，所述滑门位置传感器(M1)是拉索传感器、如拉索电位计、探针和/或开关、如限位开关。
19.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括：至少一个温度传感器(T1)，用于检测所述工作空间(2)中的温度作为所述操作参数之一；和/或至少一个温度传感器(T3)，用于检测所述通风柜设备(1)的周围环境(U)的温度作为所述操作参数之一；和/或至少两个温度传感器(T1、T3)，用于检测所述工作空间(2)与所述周围环境(U)之间的温差作为所述操作参数之一；和/或至少一个温度传感器(T2)，用于检测所述抽吸装置(5)中的排风温度。
20.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括：至少一个压力传感器(P1)，用于检测所述工作空间(2)中的压力作为所述操作参数之一；和/或至少两个压力传感器(P1、P2)，用于检测至少所述工作空间(2)与所述周围环境(U)之间或所述工作空间(2)中两个不同区域之间的压差作为所述操作参数之一。
21.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括：至少一个运动传感器(B1)，用于检测所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中、优选地所述通风柜设备(1)或所述进入口(20)前方的运动作为所述操作参数之一；和/或至少一个运动传感器(B2)，用于检测所述工作空间(2)中的运动作为所述操作参数之一。
22.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括：至少一个存在传感器(A1)，用于检测所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中、优选地所述通风柜设备(1)或所述进入口(20)前方存在物或人作为所述操作参数之一；和/或至少一个存在传感器(A2)，用于检测所述进入口(20)和/或所述工作空间(2)中存在物或人作为所述操作参数之一。
23.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括：至少一个污染物传感器(S1)，用于检测所述工作空间(2)中的污染物作为所述操作参数之一；和/或至少两个污染物传感器(S1、S2)，用于检测所述工作空间(2)与所述周围环境(U)之间的污染物差异作为所述操作参数之一。
24.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括：至少一个传感器(L1、L2)，用于检测来自所述抽吸装置(5)的排风量作为所述操作参数之一；和/或至少一个传感器(M2)，用于检测从所述工作空间(2)导入所述排风系统(100)中的体积流量作为所述操作参数之一，其中，用于检测排风量或体积流量的传感器是用于检测排风管路中压差的压力传感器(L1、L2)和/或用于检测电动调整蝶阀(50)的调整位置以调节所述抽吸装置(5)的调整传感器(M2)。
25.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括至少一个送风量检测传感器(Z1、Z2、Z3)，优选地用于每个独立可控或可调的喷嘴条段(60-63)，用于检测通过相应喷嘴条段(60-63)的送风量作为所述操作参数之一。
26.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述传感器机构包括至少一个能量检测传感器(E1、E2)，用于检测所述通风柜设备(1)的当前耗能量。
27.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述抽吸装置(5)构造为使得排风量和/或从所述工作空间(2)导入所述排风系统(100)的体积流量为100-1500m3/h/lfm，优选为100-550m3/h/lfm或200-850m3/h/lfm或300-1500m3/h/lfm。
28.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述抽吸装置(5)布置于所述工作空间(2)上方，优选地布置于上壳壁或顶壁(31)处，且其中，与所述抽吸装置(5)相关联的壳壁或顶壁(31)优选地大部分构造为穿孔壁板(36)，以使所述工作空间(2)与所述抽吸装置(5)流体连通。
29.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述滑门(4)在静止位置完全封闭所述进入口(20)，在工作或干预位置部分地暴露所述进入口(20)，优选在约450mm的高度，并在打开位置最大或完全暴露所述进入口(20)，优选在约900mm的高度。
30.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述通风柜设备(1)包括补流口(21、22)，从而即使在所述滑门(4)完全关闭时，空气也能流入所述工作空间(2)。
31.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述通风柜设备(1)包括触摸显示器、开关、调节器、操纵杆、按钮等输入机构(8)和/或显示机构、显示器、指示灯等输出机构(9)。
32.根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)，其中，所述通风柜设备(1)包括光学和/或声学警报机构(9)。
33.一种操作根据前述权利要求中任一项所述的通风柜设备(1)的方法，包括：
·检测所述通风柜设备(1)的操作参数；以及
·根据检测到的操作参数来调节所述抽吸装置(5)的排风体积流量和各自独立可控的喷嘴条段(60-63)的送风体积流量。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，检测如下参数作为所述操作参数：
·所述可动式滑门(4)的位置，
·所述可动式滑门段(41-43)的位置，
·所述工作空间(2)中的温度，
·所述工作空间(2)与所述周围环境(U)之间的温差，
·所述抽吸装置(5)中的排风温度，
·所述工作空间(2)中的压力，
·至少所述工作空间(2)与所述周围环境(U)之间的压差，
·至少所述工作空间(2)中两个不同区域之间的压差，
·所述通风柜设备(1)的周围环境(U)、优选地所述通风柜设备(1)或所述进入口(20)前方的运动，
·所述工作空间(2)中的运动，
·所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中、优选地所述通风柜设备(1)或所述进入口(20)前方存在物或人，
·所述进入口(20)和/或所述工作空间(2)中存在物或人，
·所述工作空间(2)中的污染物，
·所述工作空间(2)与所述周围环境(U)之间的污染物差异，
·来自所述抽吸装置(5)的排风量，
·从所述工作空间(2)导入所述排风系统(100)的体积流量，
·通过相应喷嘴条段(60-63)的送风量，
·所述通风柜设备(1)的当前耗能量。
35.根据权利要求33或34所述的方法，其中，所述控制单元(7)配置为：
·根据所述操作参数，使所述通风柜设备(1)的操作状态与多个预定义的严重度之一相关联，且
·根据相关联的严重度，调节排风体积流量及相应的送风体积流量，
其中，优选地连续地或定期地检测所述操作参数，其中，优选地同样连续地或定期地执行所述关联和/或所述调节。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述严重度至少包括低严重度和高严重度，优选地进一步包括极低严重度和/或中等严重度和/或极高严重度和/或最高严重度。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，·所述极低或低严重度呈如下操作状态：所述滑门(4)关闭且所述滑门段(41-43)若可用则关闭，所述工作空间(2)中优选地处于等温状态，所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中未检测到人或物，所述工作空间(2)中无压力波动，未检测到能耗；
·所述低严重度呈如下操作状态：所述滑门(4)关闭且所述滑门段(41-43)若可用则关闭，所述工作空间(2)中优选地处于等温状态，所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中未检测到人或物，所述工作空间(2)中无压力波动，检测到低能耗；
·所述中等严重度呈如下操作状态：所述滑门(4)关闭且所述滑门段(41-43)若可用则关闭，所述工作空间(2)中优选地处于等温状态，所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中未检测到人或物，所述工作空间(2)中无压力波动，检测到增高或高能耗；
·所述高严重度呈如下操作状态：所述滑门(4)至少部分地打开且所述滑门段(41-43)若可用则至少部分地打开，所述工作空间(2)中优选地处于增温，所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中检测到人，所述工作空间(2)中呈低压力波动，检测到低能耗；
·所述极高严重度呈如下操作状态：所述滑门(4)至少部分地打开且所述滑门段(41-43)若可用则至少部分地打开，所述工作空间(2)中优选地处于增温，所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中检测到人，所述工作空间(2)中呈低压力波动，检测到增高或高能耗；
·所述最高严重度呈如下操作状态：所述滑门(4)至少部分地打开且所述滑门段(41-43)若可用则至少部分地打开，所述工作空间(2)中优选地处于增温，所述通风柜设备(1)的周围环境(U)中检测到人，所述工作空间(2)中呈增高压力波动，检测到增高或高能耗；
38.根据权利要求36或37所述的方法，其中，当呈如下严重度时，所述控制单元(7)执行如下调节：
·极低严重度：
o排风量：最低
o下方送风体积流量：最低
o上方和侧方送风体积流量：关闭
·低严重度：
o排风体积流量：低
o下方送风体积流量：最低
o上方和侧方送风体积流量：关闭
·中等严重度：
o排风体积流量：中等
o下方送风体积流量：最低
o上方和侧方送风体积流量：中等
·高严重度：
o排风体积流量：较高
o下方送风体积流量：高
o上方和侧方送风体积流量：高
·极高严重度：
o排风体积流量：高
o下方送风体积流量：中等
o上方和侧方送风体积流量：最高·最高严重度：
o排风体积流量：最高
o下方送风体积流量：高
o上方和侧方送风体积流量：最高。
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