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谈Sauter自控系统在生命科学行业中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-08-22  来源:《电气&智能建筑》  作者:索特自控系统(北京)有限公司 侯琳
摘 要 文章对Sauter自控系统在诺和诺德中国研发项目的设计进行介绍,展示了Satuter针对生命科学行业的特色解决方案。Sauter特色解决方案包含空调系统与房间部分的联动控制、房间压力控制解决方案、通风柜控制解决方案、含有通风柜的房间压力控制解决方案。
 
  1 生命科学行业概述
 
  生命科学行业主要涵盖以下几个方面:制药厂、生物实验室、洁净室、动物房。这些行业的共同特点是对环境控制(包含温度、湿度、压力、流量等参数)的要求高,对房间洁净等级有较高要求。
 
  作为一家全球技术领先的楼宇自动化厂商,Sauter始终专注于自控行业,特别是在生命科学领域,Sauter独树一帜,为该领域的发展添砖加瓦。针对生命科学行业,Sauter经过二三十年的努力,形成了一整套的控制解决方案。该方案主要包含以下几个部分:HVAC控制、房间压力控制、通风柜及控制、含有通风柜的房间压力控制。
 
  2 诺和诺德项目介绍
 
  2.1 项目概述
 
  北京昌平区中关村诺和诺德项目地上14760m2,地下11719m2,地上四层,地下一层。控制范围为2#楼地下一层和三、四层,以及3#楼地下一层至四层。其中,3#楼地下一层为啮齿动物饲养区,也是该项目环境控制要求最高的区域。本文以诺和诺德项目为例,对Sauter在生命科学行业的控制方案展开介绍。
 
  2.2 Sauter特色解决方案
 
  2.2.1 HVAC的联动控制(见图1、图2)
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  Sauter提倡将HVAC控制和房间控制有效整合,做整体控制。整体控制的优势如下:
 
  首先,系统稳定。将二者的控制纳入同一套系统,有效避免两套系统不兼容的问题,保证系统的稳定性及安全性。
 
  其次,方便管理。若想有效保证房间压力控制,那么HVAC必须为房间末端提供适量且稳定的风。因此,HVAC控制和房间控制存在着不可分割的关系。将二者纳入一套系统,方便管理,便于查找问题。
 
  在HVAC的逻辑控制中,以下控制逻辑为关键:
  (1)对风道内的静压实施有效管理和控制;
  (2)送排风的变频控制将根据风道静压通过PID运算后进行直接调节;
  (3)根据末端风量需求加权求和的结果,对房间送风静压进行偏置,在保证控制效果的前提下,达到最佳的节能控制。
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  2.2.2 房间压力控制解决方案
 
  对于生命科学行业,环境控制最核心的目标就是有效保证房间或者相关区域的压力梯度,实现不同区域间的合理气流流向和压力分布。对于有洁净等级要求的房间,通常要实现正压控制,避免污染物的侵入;对于生物实验室等房间,通常要实现负压控制,以避免病毒或者有害气体的外泄。
 
  作为一家根植于生命科学行业的自控厂商,Sauter压力控制方案独树一帜,独特的压力控制解决方案保证了房间的有效控制。该方案为快速响应的串级控制策略,即以余风量控制为核心,并通过压差进行偏置。控制策略主要体现为以下两点:
 
  余风量控制(Air Flow Tracking):室内送风量与排风量之间保持一定的风量差(ΔV),会产生一定的压差。通过调节送风量或排风量,动态地达到平衡,使送风量和排风量之间保持恒定的风量差,从而维持恒定的压差。
 
  压差偏置(Differential Pressure Offset):房间泄漏发生变化时,比如开门,压力控制器对排风量/送风量进行偏置。最终使压力快速达到设定值(见图4)。
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  图5为诺和诺德项目的狗房,房间压力控制采用Sauter特色的串级控制:余风量+压差控制法。房间温度由装在房间末端的电再热兼顾,当房间温度过低时,开启电再热调节房间温度。
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  2.2.3 通风柜控制解决方案
 
  在生物以及化工实验操作时,可能会产生各种有害气体、臭气、湿气以及易燃、易爆、腐蚀性物质,为了保护使用者的安全,通常要使用通风柜,将这些有害气体排出,防止实验中的污染物质向实验室扩散。
 
  Sauter既有常规的门高(位移)控制方案,又有面风速控制方案,但从实际运行效果来讲,Sauter推荐使用门高传感器和面风速传感器同时使用的双传感器的控制方案。
 
  门高传感器用于测量通风柜柜门开启高度,面风速传感器安装于通风柜内壁,实际测量该风速,这两个传感器的信号同时作用于排风VAV控制器,可以根据实际需求来设定两个信号的权重。当通风柜在工作的状态下,通风柜排风VAV控制器通过调节排风VAV BOX,使面风速始终保持恒定(比如0.5m/s,见图6)。
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  根据EN14175的要求,在通风柜门打开时,在4s内,应能实现风量达到稳定。而在通风柜关闭时,在12s内,同样能实现风量达到稳定。其响应时间为1s.其门高开度--排风量变化曲线如图7所示。
 
 
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