實(shí)驗室穩定性與響應速度(通風(fēng)柜,凈化工程裝修)

實(shí)驗室一般建筑技術(shù)構成的房間，它能夠達到的控制壓差約為2.5Pa，對于測量來(lái)說(shuō)這是一個(gè)非常小的壓差(信號)，同樣對于測量傳感器的校正來(lái)說(shuō)也是非常困難的。由于門(mén)的開(kāi)關(guān)、生物安全柜與通風(fēng)柜調節門(mén)的移動(dòng)、人員的運動(dòng)等很多因素造成的擾動(dòng)(噪聲)約可達到25Pa。

因此對于純壓差控制而言，其測量信號與噪聲之比為1：10。這樣的情形就如同測量一個(gè)湖泊的液位，要求精度在1厘米，而湖泊的波浪卻有10厘米高，如果希望得到精確的測量值，就需要很長(cháng)的時(shí)間來(lái)平均波峰和波谷。在這樣的情況下，如果希望快速的響應就不可能保證精度，精度與速度(或響應時(shí)間)是矛盾的。
對于純壓差控制系統，響應時(shí)間一般要求在數分鐘以?xún)取?/p>

因此，很多這樣的控制系統都是犧牲穩定性來(lái)達到響應時(shí)間的要求，它在達到穩定控制之前需要在設定點(diǎn)附近波動(dòng)相當長(cháng)的時(shí)間。不幸的是，系統達到穩定控制的時(shí)間往往比擾動(dòng)發(fā)生的頻率長(cháng)，因此系統可能整天都在波動(dòng)，直到人員下班、工作結束，不再有擾動(dòng)發(fā)生，系統才能夠達到穩定狀態(tài)。

對于“偽壓差”控制系統，其測量對象是空氣流速，它相對于純壓差控制更穩定、更快速一些，因為流速信號和噪音信號是與動(dòng)壓的開(kāi)平方成比例關(guān)系，它大約能夠把信號與噪聲比提高到1：3。

可以看出，測量對象的簡(jiǎn)單改變就可以大大改善系統的J性能。然而，即便如此，噪音依然達到了信號的3倍，當擾動(dòng)發(fā)生后，控制系統仍需要超過(guò)60秒以上的時(shí)間達到穩定輸出。需要注意的是，由于測量氣流速度需要在房間與參照區域開(kāi)孔，因此這樣的控制系統對于很多場(chǎng)合的應用是不允許的，例如對潔凈度有較高要求的場(chǎng)合，或高等級的生物安全實(shí)驗室也不應使用。

對于壓差和“偽壓差”系統來(lái)說(shuō)，在某些條件下會(huì )造成嚴重的壓力問(wèn)題，如在進(jìn)行負壓控制時(shí)，當潔凈室門(mén)打開(kāi)時(shí)，所有的測量信號如壓差和流速都會(huì )消失。雖然一些控制器有按照預定時(shí)間鎖定輸出的功能來(lái)彌補這樣的問(wèn)題。然而，當門(mén)長(cháng)時(shí)間打開(kāi)時(shí)，壓力控制系統就會(huì )關(guān)閉送風(fēng)，以便使房間回到負壓的設定點(diǎn)。
此時(shí)，空氣將會(huì )從過(guò)道(或相鄰區域)被吸人打開(kāi)的房間，過(guò)道(或相鄰區域)的壓力必然下降。而如果其他潔凈室也是使用過(guò)道(或相鄰區域)作為壓差參照點(diǎn)，那么其他潔凈室的壓差控制器也將關(guān)閉送風(fēng)，由此發(fā)生連鎖反應，更多的空氣被從過(guò)道(或相鄰區域)吸入潔凈室排走，測量壓差值一直不能達到設定，而實(shí)際壓力卻在不斷下降。同樣對于正壓控制也會(huì )產(chǎn)生類(lèi)似的問(wèn)題?？梢韵胂?，這將會(huì )造成整個(gè)潔凈室嚴重的壓力問(wèn)題。

當然，對于那些不要求嚴格房間壓差控制，或風(fēng)險評估對穩定時(shí)間以及穩定性沒(méi)有較高要求的設施，并在HVAC系統設計中采取了措施(如采用雙門(mén)互鎖的緩沖間進(jìn)行隔離)能夠避免如上述問(wèn)題發(fā)生的情況下，采用純壓差控制也是可行的。

相對而言，余風(fēng)量(或流量追蹤)控制系統的信號測量是采用流量測量裝置對送風(fēng)量和排風(fēng)量進(jìn)行測量。而送風(fēng)量和排風(fēng)量通常都是比較大的測量值，在這樣的情況下，例如信號測量為1000CFM，而噪聲(各種擾動(dòng))約能達到1000FM，信號噪聲比可以高達10：1。因此，在這樣的情況下，系統可以達到很高的精度、很高的穩定性以及非常迅速的響應。因此在對壓差控制有較高要求的運用中，通常都推薦或要求使用這樣的控制方法。

對于余風(fēng)量控制系統來(lái)說(shuō)，流量測量裝置是影響系統性能的關(guān)鍵裝置。一般常用的流量測量裝置為熱線(xiàn)風(fēng)速傳感器陣列和畢托管陣列。這樣的流量測量裝置有很高的精度.然而一旦有顆粒附著(zhù)或堵塞在傳感器上，或傳感器受到腐蝕的影響時(shí)，其測量就會(huì )發(fā)生很大的偏差。對于畢托管陣列，還必須注意其在低風(fēng)速時(shí)有很大的測量誤差，所以應考慮其應用范圍。流量測量裝置的安裝位置同樣也需要嚴格按照其技術(shù)規格的說(shuō)明進(jìn)行選擇，否則同樣會(huì )造成測量的誤差。

另外，在目前有一類(lèi)流量控制裝置出現在很多運用中。它是一種線(xiàn)性的、壓力無(wú)關(guān)的風(fēng)量調節閥，能夠根據閥門(mén)位置提供相應流量反饋信號(例如文丘里閥)，其標定和校正在出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)由專(zhuān)業(yè)供貨商完成。相對于單純的流量測量裝置，這種裝置功能更加的集成，它在進(jìn)行流量控制的同時(shí)能夠進(jìn)行流量測量。在實(shí)際使用時(shí)，這種壓力無(wú)關(guān)裝置的流量反饋精度，一般采用備份的流量測量裝置進(jìn)行驗證。當前這樣的壓力無(wú)關(guān)型風(fēng)量調節閥，已經(jīng)在很多要求較高壓差控制中取得了成功的應用。