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索特医院手术室环境控制介绍_图文

Sauter 医院手术室/实验室/洁净厂房 环境控制解决方案

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环境控制是指对手术室、洁净厂房、实 验室等特定区域进行温度、湿度以及压 力等参数的控制。 在这三个参数中,温度、湿度参数的控 制比较容易实现,而压力控制是环境控 制最为核心的一部分,而且也是最难实 现的一个环节。那么

为什么要进行压力控制?

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控制目的

对于医院手术室、实验室、洁净厂房等典型 环境来讲,要保证合理的气流组织、达到净 化空气的目的,必须进行压力控制。控制的 目的主要包括:
安全性 / 洁净度 (保证环境的安全/洁净) 符合设计 / 规范要求 节能

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压力控制

正压控制
医院手术室 、洁净厂房等
控制好室内的压力梯度,保证不同区域间的合理气流 流向和压力分布,防止外界污染物的侵入 。 <洁净厂房设计规范>:手术室与相邻房间的压差应不 小于5 Pa,洁净区与外界的压差不小于10 Pa。

负压控制
传染病房、生物实验室等
对于生物实验室、医院传染病房等,则必须保证室内 负压,才能避免有害气体、病菌等外泄,以免危及人 类或造成污染。

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传统方式的压力控制

净化空调机组

传统方式控制原理:
压力控制:

VFD

送风

排风

通过送风机、排风机变频来 控制室内压力,保证不同区 域的压差。

VFD

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传统方式的压力控制

净化空调机组

传统方式控制的问题:
手术室、实验室对换气次数都有 要求,我们如来严格地保证换气

VFD

送风

次数? 当泄露改变 (比如开门、关门), 我们如何再次保证室内压力?需 要多长的响应时间?

排风

VFD

国外已经有一些非常成熟的压力 控制理论和标准,如何使国内的 设计符合国际标准?

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Sauter 环境控制解决方案

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国际机构对环境控制的规定和定义

– EN14175 ? 通风柜 – EN ISO 14644 ? 洁净室/实验室及其他环境控制区域的要求 – ANSI ? 美国国家标准学会 – FDA ? 美国食品药品管理局 – BSL 3 / 4 ? 生物安全等级 3 / 4

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压力控制的概念

体积 = 100 % 门 2 m? 0 bar 0 Pa 室内体积 = 1000 m? (20 m × 20 m × 2,5 m) P = 0 Pa

体积 = 50 % F = 200 N
1 bar 100'000 Pa

室内体积 = 1000 m? +

1 m?

→ P = 100 Pa

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压力控制的概念
无泄漏时压力曲线

室内体积 200 m?
p (Pa)

104 % V 2080 m?/h

30

100 % V 2000 m?/h

20

10

0 0 5 10 15

t (s)

10

压力控制的概念
有泄漏时压力-流量曲线

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压力控制的两种方法
余风量(流量追踪,Airflow Tracking)控制方法
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(Differential Pressure)控制方法
压差传感器测量室内与参照区域的压差,与设定点比较后,控 制器根据偏差按PID调节算法对送风量(或排风量)进行控制, 从而达到要求的压差。

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压力控制的两种方法
余风量控制方法的优势与劣势

优势:
方便、稳定、响应快

劣势:
如何体现室内压差? 当泄漏改变(开门、关门)时,送风量差值变化,系 统能否响应?

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压力控制的两种方法
压差控制方法的优势与劣势

优势:
方便、直接,实时监测压差

劣势:
人员走动、设施移动等造成的扰动较大, 系统如何稳定?

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压力控制方法 Sauter 压力控制方法

串级控制:
余风量控制(基本控制)

+
压差控制(再设定)

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Sauter房间压力控制系统
控制方式

排风VAV控制器

送风VAV控制器

压力控制器

+

--

参考零点

控制策略:
余风量控制:送风量SA、排风量EA保持一定的差值。SA > EA, 室内正压;SA < EA,室内负压 。 压差再设定:泄漏发生变化时,压力控制器对排风量/送风量进行再设定。最终使压力达到设定 值。 16

Sauter房间压力控制系统
现场数据的集中监控

排风VAV控制器

送风VAV控制器

压力控制器

+

--

参考零点

BA 系统

控制策略:

DDC

送风量、排风量、室内压力等参数均可以传输给DDC;同时DDC也可以对送风量、排风量、压 力设定值等参数进行在线设定。 17

通风柜的控制

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通风柜的功能

通风柜的功能中最主要的是排气功能,在 实验操作时产生各种有害气体、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,防止实验中的污染物质 向实验室扩散,必须使用通风柜。

通风柜具有如下功能: 气体释放功能 不倒流功能 隔离功能 合理的面风速

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通风柜的控制要求

面风速的控制
实验室工作人员在日常工作中 要暴露在各种不同的化学制品 、试剂、气体和粉尘之中, 这 样就存在健康风险。 化学物质的处理过程都在通风 柜里完成,只有当我们根据通 风柜视窗升降同时改变排风量 时,通风柜面风速才能得以保 持恒定,危险才可以被很大程 度地降低。

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通风柜风速

那么,合理的风速应该是多少呢?

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通风柜风速的定义
“ Each hood shall maintain an average face velocity of 80-120 fpm (0.4m/s-0.6m/s)with no face velocity measurement more than plus or minus 20% of the average” ANSI/AIHA Z9.5

因此,合理的面风速应保持在 (0.4~0.6) m/s 左右. 我们的常 规做法是将其保持在0.5m/s左右.

通风柜的控制方式

目前比较流行的通风柜气流控制方式主要有以下两种: 直接测量面风速
将面风速传感器安装于通风柜内壁,实际测量该风速,然后通过控制器,根据面风 速信号对 VAV BOX 或者阀门进行控制,以保持进口风速恒定在0.5m/s左右。

测量门高开度
将门高传感器安装于通风柜侧壁,测量通风柜门高开度,然后通过控制器计算排风 量,并对 VAV BOX 或者阀门进行控制,以保持进口风速恒定在0.5m/s左右。

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通风柜的控制原理(1)
通过测量面风速

VAV控制器

1. 面风速传感器将测量的面风速传输给排风
VAV流量控制器。

2. 排风VAV流量控制器通过面风速计算排风量
设定值并与当前排风量作比较,对排风VAV BOX 风阀进行PI控制,使风速达到设定值 (0.5m/s)

VAV BOX / 文丘里阀

操作单元

3. 通风柜操作单元实时显示风速值,具有风速异
常报警功能;通过操作单元将风速调整为最大、 最小值;并具有节能、夜间模式。
面风速传感器

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通风柜的控制原理(2)
通过测量门高开度

1. 门高开度传感器测量门窗的开度,并将信号
传输给排风VAV流量控制器

VAV控制器

2. 排风VAV流量控制器计算排风量设定值
总排风量值=开度*宽度*面风速(0.5m/s)
门高传感器

VAV BOX / 文丘里阀

3. 排风VAV流量控制器通过测量真实排风量,
并与计算所的排风量设定值比较,对排风VAV BOX 风阀进行PI控制,使风速快速达到设定值 (0.5m/s)
操作单元

4. 通风柜操作单元实时显示风速值,具有风速异
常报警功能;通过操作单元将风速调整为最大、 最小值;并具有节能、夜间模式。

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通风柜的控制
门高开度--排风量变化曲线
Response time up (example) Sash fully open 门高开度值 Set=100% Response time down (example)

响应时间,上升期 4s

12 s

响应时间,下降期

门 高 开 度 排 风 量

Sash position; set and actual value

110%

90%

Actual value 实际排风量 of air flow rate

Set= minimum
min. +10% min. -10%

Sash min. open

0

1

Time 时间,ss scale in

40 41

80

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通风柜的控制
面风速--排风量变化曲线

Controlsequence (RLE 152 / SVU 100) 控制序列 FCC30 (RLE152 / SVU100)
110 100 90 1.1 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58

排 风 量

80 70 60 50 40 30 20 10 0

Time 时间 (s) (sek)
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Face velocity (m/s)

Volumeflow (V%)

面 风 速

(m/s)

(V%)

实验室压力控制 (1个通风柜)

Supply Air
+ -

VAV控制器

Exhaust Air
-

VAV控制器

+

固定排风 面风速传感器

操作单元

压力控制器 + _
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实验室压力控制(多个通风柜)

Supply Air
+ -

VAV控制器 VAV控制器
+

VAV控制器

Exhaust Air
+ -

固定排风
面风速传感器 操作单元 面风速传感器 操作单元

压力控制器 + _
1#通风柜 2#通风柜 3#, 4#.........通风柜

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实验室压力控制(多个通风柜+辅助排风)

Supply Air
+ -

VAV控制器 VAV控制器
+

VAV控制器

VAV控制器

Exhaust Air
+ -

辅助排风 面风速传感器 面风速传感器

+

-

固定排风 操作单元 操作单元

风量叠加单元

风量叠加单元

压力控制器 + _
1#通风柜 2#通风柜 3#, 4#.........

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实验室压力控制—电动产品

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电动产品: 门高传感器 SGU100

电源供给 24V AC 输出 0…10V

弹簧测量范围 500 mm / 1000 mm

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电动产品: 面风速传感器 SVU100

电源供给 24V AC 输出 0…10V 测量范围 0…1 m/s 时间常数: < 100 ms

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电动产品: 压力控制器 RLE150

压力设定旋钮 传感器零点校正 PI控制Tn ,Xp参数设定

(调节范围 100 …50% ) 测量范围 -50 … 50 Pa

特性: 压差传感器, PI 控制器 应用: 通过与送排风VAV控制器一起使用,串级控制室内压力

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电动产品: VAV流量控制器 RLE152

Vmin 和 Vmax 设定

传感器零点校正 PI控制Tn ,Xp参数设定 (调节范围 100 …50% ) 测量范围 1…100 Pa 2…200 Pa 4…400 Pa ?V

特性: 有二次开方功能的传感器,PI控制器 应用: 应用于通风柜及室内送排风,通过调节风门挡板调节空气流量

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电动产品: VAV控制器/执行器 ASV115

快速执行器,力矩10Nm 运行时间 3 – 30 s PC连接接口 5个I/O控制点

特性: VAV控制器,自带快速执行器,有RS485 通讯接口 应用: 应用于通风柜、实验室的压力控制

测量范围 1…150 Pa 1…300 Pa

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电动产品: VAV BOX

适用于Sauter 所有VAV控制器和执行器

自动检测空气流量 压力无关型

控制范围 26…10929 M3/h

特性: VAV BOX, 直径100~630mm, C参数18.6~864.0 应用: 应用于通风柜、实验室等变风量系统

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电动产品:通风柜控制面板 RXE

通风柜风速显示

Vmin & Vmax 设定

无人时节能功能 静音功能 定时器

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电动产品:通风柜控制面板 FCCP

通风柜流量报警

Vmin & Vmax 设定

静音 通风柜灯光开关控制 通风柜开关控制 通过RS485接口 与 ASV115连接

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电动产品:其他控制面板

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Sauter, 不仅仅是电动产品 ……….

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全系列气动现场设备

AV系列水阀执行器

AK 系列风阀执行器

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全系列气动现场设备

气动温度控制器 气动温湿度传感器

系统微压差测试单元

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气动产品: 压力控制器 RLP100F901

PI控制参数Tn 、Xp 设定

传感器零点校正

压力值设定旋钮

特点: 压力检测,二次开方功能,PI控制 应用: 用于压力控制, 通过防暴认证

测量范围 -20…20 Pa -50…50 Pa -185…-35/35…185 Pa

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气动产品: VAV流量控制器 RLP100F003

测量范围 1…160 Pa

Vmin 和 Vmax 设定 ?V +/- 10% 传感器零点校正

特性: 二次开方功能,PI控制 应用: 用于VAV控制, 通过防暴认证

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气动压力控制方案

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Sauter 环境控制的优势

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Sauter 压力控制的优势

手术室 手术室 护理病房 护理病房

洁净厂房 洁净厂房

实验室 实验室

全系列的气动、电动现 场设备、保证压力、温 度、湿度、空气质量等 参数的实时检测

各种类型的压力、VAV 控制器,满足任何现场 的控制要求,并可以通过 DDC与BA系统通讯

周到的服务,产品测 试、DQ、IQ、OQ文 件、FDA认证、培训 一应俱全

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