實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)過(guò)程中不僅需要保持一定的面風(fēng)速，還要使實(shí)驗(yàn)室相對(duì)外界具有一定的負(fù)壓，以免實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的有害廢氣回流至實(shí)驗(yàn)室中。因此實(shí)驗(yàn)室在設(shè)計(jì)的時(shí)候需要對(duì)補(bǔ)入的新風(fēng)以及排出的風(fēng)量有一個(gè)設(shè)計(jì)和調(diào)整。
通常情況下通風(fēng)柜面風(fēng)速要求保持在0.5m/s左右。實(shí)驗(yàn)室中對(duì)一些測(cè)量?jī)x器精度要求高，且難以準(zhǔn)確測(cè)量，采用通風(fēng)柜出風(fēng)口排風(fēng)閥的開(kāi)度來(lái)控制排風(fēng)量，即不節(jié)能又難以實(shí)現(xiàn)。由于大部分實(shí)驗(yàn)室不是完全密閉的空間，對(duì)室內(nèi)空氣微負(fù)壓狀態(tài)難以準(zhǔn)確測(cè)量，所以也無(wú)法準(zhǔn)確調(diào)整新風(fēng)風(fēng)量。

本方案通過(guò)對(duì)通風(fēng)柜風(fēng)量的計(jì)算，采用變頻技術(shù)調(diào)整新風(fēng)、排風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并通過(guò)控制程序?qū)刂品绞降榷鄠€(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種工況的實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行變風(fēng)量控制，既能達(dá)到國(guó)家對(duì)通風(fēng)柜、實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)的要求又實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

一、系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)由新風(fēng)風(fēng)機(jī)、新風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜、新風(fēng)系統(tǒng)中心控制單元、新風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、新風(fēng)風(fēng)速傳感器、房間控制單元，通風(fēng)柜啟停開(kāi)關(guān)、通風(fēng)柜柜門開(kāi)閉狀態(tài)傳感器、排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、排風(fēng)風(fēng)速傳感器、排風(fēng)系統(tǒng)中心控制單元、排風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜、排風(fēng)風(fēng)機(jī)組成。
1、房間控制單元
位于各間實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，房間控制單元由單片機(jī)電路、三組4-20mA信號(hào)輸入電路、二組電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制電路、二組信號(hào)輸入輸出電路、開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入電路、人機(jī)界面電路組成。與本實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的新風(fēng)風(fēng)速傳感器、排風(fēng)風(fēng)速傳感器、通風(fēng)柜柜門開(kāi)合狀態(tài)傳感器、通風(fēng)柜啟停開(kāi)關(guān)相連。通過(guò)外置人機(jī)界面可進(jìn)行參數(shù)設(shè)定、程序調(diào)整。房間控制單元通過(guò)數(shù)據(jù)總線將排風(fēng)風(fēng)速傳感器、排風(fēng)管道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門、通風(fēng)柜啟停開(kāi)關(guān)的數(shù)據(jù)，傳輸至對(duì)應(yīng)排風(fēng)系統(tǒng)中心控制單元。
2、排系統(tǒng)控制單元
位于中心控制室，由單片機(jī)電路、一組4-20mA信號(hào)輸出電路、二組信號(hào)輸入輸出電路、一組計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)輸出電路、一組與計(jì)算機(jī)相連電路、一組人機(jī)界面電路組成。中心控制單元通過(guò)數(shù)據(jù)總線與一個(gè)或多個(gè)房間控制單元、新(排)風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜相連。根據(jù)房間控制單元提供的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制線對(duì)新(排)風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜發(fā)出控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)的變風(fēng)量控制。可通過(guò)人機(jī)界面接收、編制控制程序和數(shù)據(jù)，并可與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。

二、控制策略

當(dāng)通風(fēng)柜開(kāi)啟時(shí)，房間控制單元向?qū)?yīng)的新風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門發(fā)出開(kāi)啟的信號(hào)，并實(shí)時(shí)將對(duì)應(yīng)的新風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的狀態(tài)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的中心控制單元;同時(shí)檢測(cè)通風(fēng)柜柜門開(kāi)閉狀態(tài)傳感器傳來(lái)的通風(fēng)柜門開(kāi)啟高度H，根據(jù)通風(fēng)柜寬度為L(zhǎng)，計(jì)算出通風(fēng)柜柜門開(kāi)啟通風(fēng)截面面積為S=H*L,計(jì)算出保持通風(fēng)柜面風(fēng)速為0.5m/s時(shí)的每秒需排風(fēng)體積為V=S*0.5m/s。通風(fēng)柜排風(fēng)管道的截面積為S，根據(jù)公式V=V1+S1計(jì)算出排風(fēng)風(fēng)速v1,房間控制單元將該信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)中心控制單元，當(dāng)中心控制單元檢測(cè)到排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開(kāi)到位信號(hào)后，向?qū)?yīng)的排風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)整排風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使該通風(fēng)柜排風(fēng)風(fēng)道風(fēng)速保持在v1。
當(dāng)多間實(shí)驗(yàn)室由同一臺(tái)排風(fēng)風(fēng)機(jī)排風(fēng)時(shí)，房間控制單元可對(duì)排風(fēng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，消除距排風(fēng)風(fēng)機(jī)位置不同、風(fēng)道管徑不同帶來(lái)的排風(fēng)量的影響。也可在中心控制單元向?qū)?yīng)變頻器發(fā)出排風(fēng)風(fēng)機(jī)恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)行指令的情況下，房間控制單元通過(guò)對(duì)排風(fēng)管道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的調(diào)整，滿足排風(fēng)風(fēng)道風(fēng)速保持在v1,的要求。
房間控制單元根據(jù)排風(fēng)風(fēng)量V，實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)風(fēng)道截面積S，計(jì)算出所需送風(fēng)風(fēng)速為v2= (V*X%) +S2* X%為所需新風(fēng)量與排風(fēng)量的比例系數(shù)，該系數(shù)可以通過(guò)人機(jī)界面.在房間控制單元中進(jìn)行調(diào)整,數(shù)值范圍為0%-100%。房間控制單元將v2數(shù)值傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)中心控制單元。當(dāng)中心控制單元檢測(cè)到新風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度信號(hào)后，中心控制單元按照程序通過(guò)對(duì)對(duì)應(yīng)新風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜發(fā)出控制信號(hào)，調(diào)整新風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使該實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)風(fēng)道風(fēng)速保持在v2。當(dāng)多間實(shí)驗(yàn)室由同一臺(tái)風(fēng)機(jī)時(shí)，房間控制單元可對(duì)新風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，消除距新風(fēng)風(fēng)機(jī)位置不同、風(fēng)道管徑不同帶來(lái)的送風(fēng)量的影響。也可在中心控制單元向?qū)?yīng)變頻器發(fā)出新風(fēng)風(fēng)機(jī)恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行指令的情況下，房間控制單元通過(guò)對(duì)新風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的調(diào)整，滿足管道內(nèi)風(fēng)速保持在v2的要求。
當(dāng)通風(fēng)柜關(guān)閉時(shí)，房間控制單元向?qū)?yīng)的新風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)謂節(jié)閥門發(fā)出關(guān)閉的信號(hào)，同時(shí)向?qū)?yīng)的中心控制單元發(fā)出通風(fēng)柜關(guān)閉的信號(hào)，中心控制單元即設(shè)置所需的排風(fēng)風(fēng)速0,為0m/s、新風(fēng)風(fēng)速v2,為0m/s。當(dāng)收到新風(fēng)和排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門關(guān)到位信號(hào)時(shí)，在系統(tǒng)顯示為該電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門正常關(guān)閉，該通風(fēng)柜正常關(guān)閉。
如果新風(fēng)或排風(fēng)風(fēng)道電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門在接到開(kāi)啟、關(guān)閉指令30秒內(nèi)，未向房間控制單元發(fā)送閥門的開(kāi)、關(guān)到位信號(hào)，房間控制單元、中心控制單元分別發(fā)出故障信息。
多個(gè)房間控制單元通過(guò)數(shù)據(jù)線與中心控制單元、該中心控制單元所對(duì)應(yīng)的新風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜或排風(fēng)風(fēng)機(jī)變頻控制柜相連，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多間實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)系統(tǒng)的變風(fēng)量控制。
本方案支持根據(jù)實(shí)際需求減少風(fēng)速傳感器的數(shù)量，在一些控制精度需求不高的場(chǎng)所，可只在排風(fēng)總出入風(fēng)口處設(shè)置一個(gè)風(fēng)速傳感器，根據(jù)風(fēng)道截面積和額定風(fēng)速值計(jì)算出出入風(fēng)口所需達(dá)到的風(fēng)速，通過(guò)變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使進(jìn)、排風(fēng)量滿足通風(fēng)系統(tǒng)的需求。