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      談Sauter自控系統在生命科學行業中的應用

      放大字體  縮小字體 發布日期:2015-08-22  來源:《電氣&智能建筑》  作者:索特自控系統(北京)有限公司 侯琳
      摘 要 文章對Sauter自控系統在諾和諾德中國研發項目的設計進行介紹,展示了Satuter針對生命科學行業的特色解決方案。Sauter特色解決方案包含空調系統與房間部分的聯動控制、房間壓力控制解決方案、通風柜控制解決方案、含有通風柜的房間壓力控制解決方案。
       
        1 生命科學行業概述
       
        生命科學行業主要涵蓋以下幾個方面:制藥廠、生物實驗室、潔凈室、動物房。這些行業的共同特點是對環境控制(包含溫度、濕度、壓力、流量等參數)的要求高,對房間潔凈等級有較高要求。
       
        作為一家全球技術領先的樓宇自動化廠商,Sauter始終專注于自控行業,特別是在生命科學領域,Sauter獨樹一幟,為該領域的發展添磚加瓦。針對生命科學行業,Sauter經過二三十年的努力,形成了一整套的控制解決方案。該方案主要包含以下幾個部分:HVAC控制、房間壓力控制、通風柜及控制、含有通風柜的房間壓力控制。
       
        2 諾和諾德項目介紹
       
        2.1 項目概述
       
        北京昌平區中關村諾和諾德項目地上14760m2,地下11719m2,地上四層,地下一層??刂品秶鸀?#樓地下一層和三、四層,以及3#樓地下一層至四層。其中,3#樓地下一層為嚙齒動物飼養區,也是該項目環境控制要求最高的區域。本文以諾和諾德項目為例,對Sauter在生命科學行業的控制方案展開介紹。
       
        2.2 Sauter特色解決方案
       
        2.2.1 HVAC的聯動控制(見圖1、圖2)
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      76-2
       
        Sauter提倡將HVAC控制和房間控制有效整合,做整體控制。整體控制的優勢如下:
       
        首先,系統穩定。將二者的控制納入同一套系統,有效避免兩套系統不兼容的問題,保證系統的穩定性及安全性。
       
        其次,方便管理。若想有效保證房間壓力控制,那么HVAC必須為房間末端提供適量且穩定的風。因此,HVAC控制和房間控制存在著不可分割的關系。將二者納入一套系統,方便管理,便于查找問題。
       
        在HVAC的邏輯控制中,以下控制邏輯為關鍵:
       ?。?)對風道內的靜壓實施有效管理和控制;
       ?。?)送排風的變頻控制將根據風道靜壓通過PID運算后進行直接調節;
       ?。?)根據末端風量需求加權求和的結果,對房間送風靜壓進行偏置,在保證控制效果的前提下,達到最佳的節能控制。
      76-3
       
        2.2.2 房間壓力控制解決方案
       
        對于生命科學行業,環境控制最核心的目標就是有效保證房間或者相關區域的壓力梯度,實現不同區域間的合理氣流流向和壓力分布。對于有潔凈等級要求的房間,通常要實現正壓控制,避免污染物的侵入;對于生物實驗室等房間,通常要實現負壓控制,以避免病毒或者有害氣體的外泄。
       
        作為一家根植于生命科學行業的自控廠商,Sauter壓力控制方案獨樹一幟,獨特的壓力控制解決方案保證了房間的有效控制。該方案為快速響應的串級控制策略,即以余風量控制為核心,并通過壓差進行偏置??刂撇呗灾饕w現為以下兩點:
       
        余風量控制(Air Flow Tracking):室內送風量與排風量之間保持一定的風量差(ΔV),會產生一定的壓差。通過調節送風量或排風量,動態地達到平衡,使送風量和排風量之間保持恒定的風量差,從而維持恒定的壓差。
       
        壓差偏置(Differential Pressure Offset):房間泄漏發生變化時,比如開門,壓力控制器對排風量/送風量進行偏置。最終使壓力快速達到設定值(見圖4)。
      76-4
       
        圖5為諾和諾德項目的狗房,房間壓力控制采用Sauter特色的串級控制:余風量+壓差控制法。房間溫度由裝在房間末端的電再熱兼顧,當房間溫度過低時,開啟電再熱調節房間溫度。
      76-5
       
        2.2.3 通風柜控制解決方案
       
        在生物以及化工實驗操作時,可能會產生各種有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質,為了保護使用者的安全,通常要使用通風柜,將這些有害氣體排出,防止實驗中的污染物質向實驗室擴散。
       
        Sauter既有常規的門高(位移)控制方案,又有面風速控制方案,但從實際運行效果來講,Sauter推薦使用門高傳感器和面風速傳感器同時使用的雙傳感器的控制方案。
       
        門高傳感器用于測量通風柜柜門開啟高度,面風速傳感器安裝于通風柜內壁,實際測量該風速,這兩個傳感器的信號同時作用于排風VAV控制器,可以根據實際需求來設定兩個信號的權重。當通風柜在工作的狀態下,通風柜排風VAV控制器通過調節排風VAV BOX,使面風速始終保持恒定(比如0.5m/s,見圖6)。
      77-6
       
        根據EN14175的要求,在通風柜門打開時,在4s內,應能實現風量達到穩定。而在通風柜關閉時,在12s內,同樣能實現風量達到穩定。其響應時間為1s.其門高開度--排風量變化曲線如圖7所示。
       
       
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