CN116126060A - 一种合成生物实验室环境的调节装置及调节方法 - Google Patents

一种合成生物实验室环境的调节装置及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种合成生物实验室环境的调节装置及调节方法，包括：调节壳，用于收纳安装空气处理装置，净化组件，设于调节壳的内部处，其中：净化组件包括温度传感器、露点传感器、压差传感器、湿度传感器、静压传感器、风速传感器、中效过滤器、空调送风机段、加湿段、电动调节阀、热水盘管、表冷盘管与初效过滤器，调节壳开设有新风口。采用净化组件，能综合考量洁净区的空间环境和实验设备的运行状态，从而保证实验人员的安全和洁净区整体的稳定运行，避免洁净区内部设备产生的参数波动，最终使得洁净区内部的新风系统产生误操作，最终导致洁净区的温度、湿度和压力产生异常，最终导致不符合安全工作的环境要求，导致泄漏问题的产生。

Description

一种合成生物实验室环境的调节装置及调节方法
技术领域
本发明属于环境控制技术领域，具体为一种合成生物实验室环境的调节装置及调节方法。
背景技术
合成生物洁净区是指基于合成生物学技术而打造的洁净区，如果合成洁净区需要正常运转，则需要保证洁净区的空间环境处于正常状态，同时洁净区内的设备也需要处于正常运转状态，因此，对洁净区的环境和实验设备的监测是有必要的。
现有的合成生物洁净区的管理方案中，实验设备的工作状态和洁净区的环境状况并没有关联起来，以通风柜为例，当通风柜运行时，合成生物洁净区的气压会发生变化，可能会不满足洁净区的压力要求，如果仅通过洁净区送排风系统调整洁净区的气压，就会影响到通风柜的正常排风，不能保证通风柜的正常运转，因此，现有的合成生物洁净区没有同时考虑洁净区的空间环境和设备的运行状态，进而无法保证洁净区整体的稳定运行。
因此，需要一种合成生物洁净区环境的调节技术方法，能同时考量洁净区的空间环境和设备的运行状态，从而保证洁净区的稳定运转以及实验人员的安全。
发明内容
本发明采用的技术方案如下：一种合成生物实验室环境的调节装置，包括：
调节壳，用于收纳安装空气处理装置；
净化组件，设于调节壳的内部处，其中：所述净化组件包括温度传感器、露点传感器、压差传感器、湿度传感器、静压传感器、风速传感器、中效过滤器、空调送风机段、加湿段、电动调节阀、热水盘管、表冷盘管与初效过滤器，所述调节壳开设有新风口，所述新风口用于新风的流入，所述温度传感器与露点传感器均设于调节壳的新风口的内壁处，所述初效过滤器嵌设于调节壳的内壁处，所述热水盘管与表冷盘管均嵌设于调节壳的内壁处，所述电动调节阀的输入端与加湿段相互连通设置，所述加湿段嵌设于调节壳的内壁处，所述空调送风机段嵌设于调节壳的内壁处，所述中效过滤器嵌设于调节壳的内壁处，所述压差传感器设于初效过滤器的外壁两侧处，所述湿度传感器设于新风口的内壁处，所述静压传感器嵌设于静压传感器的内壁处，所述风速传感器嵌设于调节壳的输出端处。
进一步的，洁净区、用于摆放工作设备；
缓冲间、用于排出洁净区的气体；
两个所述洁净区与两个缓冲间间隔连通设置，每个所述洁净区与缓冲间之间均连通设置有排风百叶，每个所述缓冲间均连通设置有变风量文丘里阀，每个所述洁净区均嵌设有过滤器，每个所述过滤器的输入端均连通设置有第一定风量文丘里阀，所述变风量文丘里阀与第一定风量文丘里阀连通设置于调节壳的输出端处。
进一步的，其中一个所述洁净区的内壁设有通风柜、生物安全柜与设备台，所述通风柜的输入端连通设置有变风量蝶阀，所述生物安全柜)的输入端连通设置有第二定风量文丘里阀，所述第二定风量文丘里阀与变风量蝶阀的输入端均通过管道连通设置有排风机。
进一步的，其中一个所述缓冲间通过管道与新风口相互连通设置，所述湿度传感器，用于监测缓冲间与缓冲间连通管道的内部温度。
一种合成生物实验室环境的调节装置的调节方法，应用于上述任意一项所述的一种合成生物实验室环境的调节装置，包括以下步骤：
步骤一、启动控制系统，获取实验室设备运行参数和实验室空间环境参数；
步骤二、通过温度传感器与露点传感器获取温度参数，确定存在夏季工况、过渡工况或冬季工况；
步骤三、设定温度、湿度和压力参数；
步骤四、结合温度传感器、露点传感器、压差传感器、湿度传感器、静压传感器与风速传感器，获取温度、湿度和压力实时参数，参数正常时，判定实验室处于正常状态，参数不正常时，判定为异常，调整热水盘管与表冷盘管的出风量、调整加湿段的湿度，以及洁净区的回风量。
进一步的，根据步骤一中的操作步骤，所述缓冲间的气压为-15～-20Pa，所述洁净区用于开展生物安全实验，相比于缓冲区，洁净区的气压为-30～-40Pa。
进一步的，根据步骤一中的操作步骤，所述实验室设备运行参数包括生物安全柜的运行参数包括进风量和排风量，设备台内部的实验用冰箱的运行参数可以包括温度和湿度，通风柜的运行参数可以包括排风量等，上述实验设备的运行参数均可以通过实验设备内部各自设置的传感器获得。
进一步的，根据步骤二中的操作步骤，所述露点传感器和温度传感器监测新风的露点温度，当室外露点温度>13℃时，为夏季工况；当室外露点温度<13℃，且室外温度≤22℃时为冬季工况，其余为过渡季节工况。根据不同的季节设定不同的标准。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，所述加湿段通过电动调节阀和管道导入水蒸气，用于加湿空气。
进一步的，根据步骤四中的操作步骤，所述热水盘管与表冷盘管的出风量，延长控温时间，用于精准控制出风的温度。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中，采用净化组件，能综合考量洁净区的空间环境和实验设备的运行状态，从而保证实验人员的安全和洁净区整体的稳定运行，避免洁净区内部设备产生的参数波动，最终使得洁净区内部的新风系统产生误操作，最终导致洁净区的温度、湿度和压力产生异常，最终导致不符合安全工作的环境要求，导致泄漏问题的产生。
附图说明
图1为本发明的工作示意图；
图2为本发明的流程示意图。
图中标记：1、调节壳；101、温度传感器；2、露点传感器；3、压差传感器；4、湿度传感器；5、静压传感器；6、风速传感器；7、变风量文丘里阀；8、过滤器；9、第一定风量文丘里阀；10、第二定风量文丘里阀；11、排风机；12、变风量蝶阀；13、通风柜；14、生物安全柜；15、设备台；16、排风百叶；17、中效过滤器；18、空调送风机段；19、加湿段；20、电动调节阀；21、热水盘管；22、表冷盘管；23、初效过滤器；24、洁净区；25、缓冲间。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
参照图1－图2：一种合成生物实验室环境的调节装置，其特征在于，包括：
调节壳1，用于收纳安装空气处理装置；
净化组件，设于调节壳1的内部处，其中：净化组件包括温度传感器101、露点传感器2、压差传感器3、湿度传感器4、静压传感器5、风速传感器6、中效过滤器17、空调送风机段18、加湿段19、电动调节阀20、热水盘管21、表冷盘管22与初效过滤器23，调节壳1开设有新风口，新风口用于新风的流入，温度传感器101与露点传感器2均设于调节壳1的新风口的内壁处，初效过滤器23嵌设于调节壳1的内壁处，热水盘管21与表冷盘管22均嵌设于调节壳1的内壁处，电动调节阀20的输入端与加湿段19相互连通设置，加湿段19嵌设于调节壳1的内壁处，空调送风机段18嵌设于调节壳1的内壁处，中效过滤器17嵌设于调节壳1的内壁处，压差传感器3设于初效过滤器23的外壁两侧处，湿度传感器4设于新风口的内壁处，静压传感器5嵌设于静压传感器5的内壁处，风速传感器6嵌设于调节壳1的输出端处，通过净化组件，可以实现稳定的温度、湿度和压力的控制，能综合考量实验室的空间环境和实验设备的运行状态，从而保证实验人员的安全和实验室整体的稳定运行，结合对外界环境的条件，调整设备的工作参数，优化温度、湿度和压力的控制环境，保证安全性的降低能耗，当洁净区内的生物安全柜14/通风柜13/冰箱，洁净区当前的环境会发生改变，因此需要调整洁净区的环境以达到稳定的状态，保证洁净区的使用安全，对应于此，如果实验设备为通风柜13，在通风柜13的排风量变化的时候，确定洁净区内压差的变化，通过使用变风量文丘里阀7调节洁净区回风量，进而可以在通风柜13过程中保证洁净区的气压状态不受影响，保障洁净区的气压要求，开启通风柜13进行实验时，位移传感器根据监测通风柜13调节窗的高度，按照高度不同分别设置不同的标准排风风量，以此来调节变风量风阀，排风机11据安装在排风管上的压力传感器测的数据，根据计算得到风机所需的转速，控制风机变频器输出频率，修正风机转速，使得排风系统维持一定的排风量，排风机11应排风设备及排风主管的电动阀联动，任一排风设备开启，对应排风机11，主管电动阀开启；一个排风系统的所有排风设备关闭时，该排风机11，主管电动阀关闭，通风柜13监控面板实时显示当前通风柜13排风风量，当通风柜13实际排风风量低于安全风量时，监控面板风量显示区域红色指示灯亮起并伴随蜂鸣声；当通风柜13实际排风风量高于设定值时，监控面板风量显示区域黄色指示灯亮起；当实际排风风量处理安全范围时，监控面板风量显示区域绿色指示灯亮起，监控面板设置一键紧急排风按键，当通风柜13内产生大量有毒有害气体时，通过一键紧急排风按钮，使通风柜13处于最大排风状态，不受面风速控制，通风柜13监控面板实时显示当前通风柜13调节窗高度百分比，当通风柜13调节窗开启高度超过50cm时，监控面板黄色指示灯亮起，提示洁净区操作人员可能有潜在危害，应注意保护头部，通风柜13监控面板设置电源按键，可根据实际情况开启，关闭通风柜13设置区域传感器，当通风柜13有人操作时，调节窗控制器根据设置的延时时间将调节门关闭至最小位置，此时通风柜13处于最小排风状态；当使用者需要开启通风柜13调节窗时，可使用手拉、按键等方式开启调节窗，调节窗依据设置程序开启相应高度，当再次手拉或按键开启时，调节窗开启至最大，在调节门底部设置红外触发开关，在调节窗关闭过程中若遇遮挡物时，调节窗紧急停止降落，避免碰触物品或造成意外伤害事故，当气流通过变风量阀后，根据皮托管测量原理测量流经阀门的风量，并与设定的标准风量进行比较；当测量值低于设定值时，控制器输出信号给风阀执行器，增加阀门的有效通风面积，直到达到设定值；当测量值高于设定值时，控制器输出信号给风阀执行器，减少阀门有效通风面积，直到达到设定值；调节过程为比例积分调节，调节时间在2秒以内，通风柜13开启后，合成生物洁净区内的压力等环境参数发生改变，设置在房间内外的压差传感器3监测到并将相应的信号反馈给回风管上的变风量文丘里阀7做出相应的调节来保证合成生物洁净区的压差，压差通过送风量与排风量控制，送风量大于排风量为正压，送风量小于排风量为负压，送风机与排风机11，正压环境，先开送风机后开排风机11机时先停排风机11送风机，负压环境相反，送风机组根据安装在送风管上的风速传感器6的数据，计算得到风机所需的转速，控制风机变频器输出频率，修正风机转速，使得送风系统维持一定的送风量，房间送风设置定风量文丘里阀，回风管上的温度和湿度传感器4监测回风的温度和湿度，根据之前新风的露点温度分为不同的工况进而设定不同的标准，夏季工况：(1)室内温度由空调系统回风温度传感器101控制：设定回风温度为23℃，当回风温度高于24℃时，控制表冷盘管中出风的电动调节阀开大，从而降低新风温度，使得合成生物洁净区的温度降低，达到允许范围，低于22℃时，控制表冷盘管中出风的电动调节阀关小，从而升高新风温度，使得合成生物洁净区的温度升高，达到允许范围；(2)室内湿度由系统回风湿度传感器4控制：设定回风湿度H1为55％，当回风湿度高于60％时，控制加湿器的电动调节阀20大小，低于50％时，则开大，冬季工况：(1)室内温度由空调系统回风温度传感器101控制：设定回风的干球温度T1为22℃，当低于21℃时，控制热水盘管中出风的电动调节阀开大，从而升高新风温度，使得合成生物洁净区的温度升高，达到允许范围，高于23℃时电动调节阀关小；(2)室内湿度由系统回风湿度传感器4控制：设定为45％，当回风湿度高于50％时，加湿器关小，低于40％时，则开大，过渡季节工况：(1)室内温度由系统回风温度传感器101控制：设定回风温度T1为23℃，当回风温度高于24℃时，控制表冷盘管中出风的电动调节阀开大，从而降低新风温度，使得合成生物洁净区的温度降低，达到允许范围，低于22℃时，控制表冷盘管中出风的电动调节阀关小，从而升高新风温度，使得合成生物洁净区的温度升高，达到允许范围；(2)室内湿度由系统回风相对湿度传感器4制：设定为45％，当回风湿度高于50％时，加湿器关小，低于40％时，则开大。
参照图1－图2：洁净区24、用于摆放工作设备，缓冲间25、用于排出洁净区24的气体，两个洁净区24与两个缓冲间25间隔连通设置，每个洁净区24与缓冲间25之间均连通设置有排风百叶16，每个缓冲间25均连通设置有变风量文丘里阀7，每个洁净区24均嵌设有过滤器8，每个过滤器8的输入端均连通设置有第一定风量文丘里阀9，变风量文丘里阀7与第一定风量文丘里阀9连通设置于调节壳1的输出端处，其中一个洁净区24的内壁设有通风柜13、生物安全柜14与设备台15，通风柜13的输入端连通设置有变风量蝶阀12，生物安全柜14的输入端连通设置有第二定风量文丘里阀10，第二定风量文丘里阀10与变风量蝶阀12的输入端均通过管道连通设置有排风机11，其中一个缓冲间25通过管道与新风口相互连通设置，湿度传感器4，用于监测缓冲间25与缓冲间25连通管道的内部温度。
参照图1－图2：一种合成生物实验室环境的调节装置的调节方法，应用于上述任意一项的一种合成生物实验室环境的调节装置，包括以下步骤：步骤一、启动控制系统，获取实验室设备运行参数和实验室空间环境参数，缓冲间25的气压为-15～-20Pa，洁净区24用于开展生物安全实验，相比于缓冲区25，洁净区24的气压为-30～-40Pa，实验室设备运行参数包括生物安全柜14的运行参数包括进风量和排风量，设备台15内部的实验用冰箱的运行参数可以包括温度和湿度，通风柜13的运行参数可以包括排风量等，上述实验设备的运行参数均可以通过实验设备内部各自设置的传感器获得，步骤二、通过温度传感器101与露点传感器2获取温度参数，确定存在夏季工况、过渡工况或冬季工况，露点传感器2和温度传感器101监测新风的露点温度，当室外露点温度>13℃时，为夏季工况；当室外露点温度<13℃，且室外温度≤22℃时为冬季工况，其余为过渡季节工况，根据不同的季节设定不同的标准，步骤三、设定温度、湿度和压力参数，步骤四、结合温度传感器101、露点传感器2、压差传感器3、湿度传感器4、静压传感器5与风速传感器6，获取温度、湿度和压力实时参数，参数正常时，判定实验室处于正常状态，参数不正常时，判定为异常，调整热水盘管21与表冷盘管22的出风量、调整加湿段19的湿度，以及洁净区24的回风量，加湿段19通过电动调节阀20和管道导入水蒸气，用于加湿空气，热水盘管21与表冷盘管22的出风量，延长控温时间，用于精准控制出风的温度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种合成生物实验室环境的调节装置，其特征在于，包括：
调节壳(1)，用于收纳安装空气处理装置；
净化组件，设于调节壳(1)的内部处，其中：所述净化组件包括温度传感器(101)、露点传感器(2)、压差传感器(3)、湿度传感器(4)、静压传感器(5)、风速传感器(6)、中效过滤器(17)、空调送风机段(18)、加湿段(19)、电动调节阀(20)、热水盘管(21)、表冷盘管(22)与初效过滤器(23)，所述调节壳(1)开设有新风口，所述新风口用于新风的流入，所述温度传感器(101)与露点传感器(2)均设于调节壳(1)的新风口的内壁处，所述初效过滤器(23)嵌设于调节壳(1)的内壁处，所述热水盘管(21)与表冷盘管(22)均嵌设于调节壳(1)的内壁处，所述电动调节阀(20)的输入端与加湿段(19)相互连通设置，所述加湿段(19)嵌设于调节壳(1)的内壁处，所述空调送风机段(18)嵌设于调节壳(1)的内壁处，所述中效过滤器(17)嵌设于调节壳(1)的内壁处，所述压差传感器(3)设于初效过滤器(23)的外壁两侧处，所述湿度传感器(4)设于新风口的内壁处，所述静压传感器(5)嵌设于静压传感器(5)的内壁处，所述风速传感器(6)嵌设于调节壳(1)的输出端处。
2.如权利要求1所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置，其特征在于：洁净区(24)、用于摆放工作设备；
缓冲间(25)、用于排出洁净区(24)的气体；
两个所述洁净区(24)与两个缓冲间(25)间隔连通设置，每个所述洁净区(24)与缓冲间(25)之间均连通设置有排风百叶(16)，每个所述缓冲间(25)均连通设置有变风量文丘里阀(7)，每个所述洁净区(24)均嵌设有过滤器(8)，每个所述过滤器(8)的输入端均连通设置有第一定风量文丘里阀(9)，所述变风量文丘里阀(7)与第一定风量文丘里阀(9)连通设置于调节壳(1)的输出端处。
3.如权利要求1所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置，其特征在于：其中一个所述洁净区(24)的内壁设有通风柜(13)、生物安全柜(14)与设备台(15)，所述通风柜(13)的输入端连通设置有变风量蝶阀(12)，所述生物安全柜(14))的输入端连通设置有第二定风量文丘里阀(10)，所述第二定风量文丘里阀(10)与变风量蝶阀(12)的输入端均通过管道连通设置有排风机(11)。
4.如权利要求1所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置，其特征在于：其中一个所述缓冲间(25)通过管道与新风口相互连通设置，所述湿度传感器(4)，用于监测缓冲间(25)与缓冲间(25)连通管道的内部温度。
5.一种合成生物实验室环境的调节装置的调节方法，其特征在于，应用于权利要求1-4中任意一项所述的一种合成生物实验室环境的调节装置，包括以下步骤：
S1、启动控制系统，获取实验室设备运行参数和实验室空间环境参数；
S2、通过温度传感器(101)与露点传感器(2)获取温度参数，确定存在夏季工况、过渡工况或冬季工况；
S3、设定温度、湿度和压力参数；
S4、结合温度传感器(101)、露点传感器(2)、压差传感器(3)、湿度传感器(4)、静压传感器(5)与风速传感器(6)，获取温度、湿度和压力实时参数，参数正常时，判定实验室处于正常状态，参数不正常时，判定为异常，调整热水盘管(21)与表冷盘管(22)的出风量、调整加湿段(19)的湿度，以及洁净区(24)的回风量。
6.如权利要求5所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述缓冲间(25)的气压为-15～-20Pa，所述洁净区(24)用于开展生物安全实验，相比于缓冲区(25)，洁净区(24)的气压为-30～-40Pa。
7.如权利要求5所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S1中的操作步骤，所述实验室设备运行参数包括生物安全柜(14)的运行参数包括进风量和排风量，设备台(15)内部的实验用冰箱的运行参数可以包括温度和湿度，通风柜(13)的运行参数可以包括排风量等，上述实验设备的运行参数均可以通过实验设备内部各自设置的传感器获得。
8.如权利要求5所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S2中的操作步骤，所述露点传感器(2)和温度传感器(101)监测新风的露点温度，当室外露点温度>13℃时，为夏季工况；当室外露点温度<13℃，且室外温度≤22℃时为冬季工况，其余为过渡季节工况。根据不同的季节设定不同的标准。
9.如权利要求5所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S4中的操作步骤，所述加湿段(19)通过电动调节阀(20)和管道导入水蒸气，用于加湿空气。
10.如权利要求5所述的一种刹车片钢背的双向钩刺装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：根据S4中的操作步骤，所述热水盘管(21)与表冷盘管(22)的出风量，延长控温时间，用于精准控制出风的温度。
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