变风量阀在实验室通风系统中的应用

实验室通风系统常⽤的控制⽅式
实验室通风系统常⽤的控制⽅式：
1、定风量控制系统
定风量、双风量系统控制⽐较简单，在实验室内设风机启动按扭，根据需要直接启停风机。

2、变风量控制系统
风机采⽤变频风机，在主风管道内设置压⼒传感器，将压⼒传感器测得的压⼒与设定压⼒值⽐较，由变频器调节风机转速，达到调节风量的⽬的。

3、排风末端设备控制
在排风柜的排风⽀管上设风量控制阀，当末端通风设备风量需要发⽣变化时，风量控制阀迅速动作，响应时间要在1s之内。

实验室通风系统
4、实验室压⼒控制
实验室压⼒控制主要有两种⽅法，直接压差控制法和余风量控制法。

直接压差控制法即通过压差传感器测量室内与参照区域的压差，与设定压差⽐较，控制器根据偏差调节送风量，从⽽达到要求的压差，此法适⽤压⼒控制精度不⾼的负压实验室;余风量控制法，是让排风量与送风量之间保持⼀定的风量差，使室内外产⽣⼀定的压差，此法适⽤于压⼒控制精度⾼的实验室(如洁净实验室、⽣物安全实验室)。

风机的分类：按照⽓流⽅式，风机分为离⼼风机和轴流风机;按照材质分类，主要可以分为玻璃钢风机、PVC风机以及PP风机。

VOLAB从事实验室⾏业15年，专注于实验室规划设计、实验室建设⼯程、实验室仪器耗材、实验室运营维护⼀站式服务平台，3500+⼤中型项⽬经验，秉承“客户⾄上⽤⼼服务”的服务理念，脚踏实地，注重细节服务好每⼀个客户，让中国实验室更安全。

闭环变风量控制系统在实验室通风系统中的应用
李智超
【期刊名称】《工程技术研究》
【年(卷),期】2024(9)2
【摘要】变风量控制系统在实验室建设中被广泛应用,有助于提升实验室的安全性和实现节能减排的目标。

但由于排风柜面风速、实验室静压差、管道静压测量易受传感器安装位置、安装方式、气流扰动等因素的影响,给基于闭环控制方式的实验室变风量控制系统的设计与应用带来了挑战。

文章从系统控制原理、性能影响因素出发,以变风量控制系统在某化学实验室中的应用为研究对象,采用数值模拟方法对实验室压力分布、速度分布、空气龄等核心参数进行验证。

结果表明,基于性能影响对策优化后的化学实验室气流组织良好,满足排风柜设计使用和实验室化学暴露控制要求。

【总页数】3页(P118-120)
【作者】李智超
【作者单位】南京邮电大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU831
【相关文献】
1.从变风量控制系统中获益——更为准确、可靠、节能的变风量控制系统
2.化工实验室变风量通风系统设计
3.一种通风柜双稳态系统变风量的实验室通风系统
4.
变风量控制系统在化学实验室暖通空调系统中的应用5.实验室变风量通风空调系统设计
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变风量控制系统在某化学实验楼项目设计中的应用中国海诚工程科技股份有限公司　倪　峻☆摘要　针对某公司以往化学实验楼通风系统中采用的定风量系统不能保证排风柜风量稳定、排风效果差、噪声大、能耗大等问题，提出了采用变风量控制的方法，并将其运用于新建实验楼项目设计中。

关键词　定风量　变风量　排风柜　变风量控制阀０　引言在化学实验楼中进行化学实验，经常会产生各种难闻、有腐蚀性的有毒气体。

这些有害气体如不及时排至室外，不仅会污染实验室内空气，影响实验人员的健康与安全，而且还会影响设备的精度及寿命。

如何做好化学实验楼通风设计，有效消除各种有害气体和余热，对改善实验条件、保障工作人员的身心健康尤为重要。

在某新建实验楼设计前，笔者与业主进行了广泛的技术交流，并参观走访了万华现有的宁波实验楼。

根据实验室使用方反映，宁波实验楼当初设计的是定风量通风系统，实际使用效果不理想，主要体现在：１）排风柜排风量不稳定，排风效果差；２）噪声大；３）能耗大。

因此业主希望在新建实验楼设计时能避免以上问题。

笔者针对万华以往项目的问题，基于安全、经济、操作方便和舒适、节能的原则，提出了实验室变风量控制方案。

本文对实验室定风量系统和变风量系统进行比较分析，并介绍该新建实验楼变风量控制系统的设计方案。

１　定风量控制系统定风量系统为某个实验室（或多个实验室）内的所有排风柜和其他排风装置提供总的排风量，不管这些排风柜是否使用，或排风柜的调节门是开还是关，总的排风量都保持一致。

典型排风柜定风量排风示意图见图１。

定风量系统优点是设计简单，控制系统成本低。

缺点是：１）安全性可能得不到保证。

因为排风柜调节门位置的改变会使面风速变化，所以定风量排风柜不能控制排风柜面风速。

图１　典型排风柜定风量排风示意图２）系统需要重新平衡。

系统与压力相关，压力变化与波动会导致空气流量不准确。

当系统改变或风机系统性能变差时，每一位置的风阀都需重新平衡。

３）灵活性差。

未来的扩展会由于设备容量限制而受限。

定风量阀（CAV）在通风系统中的应用浅析作者：吴学刚来源：《江苏商报·建筑界》2014年第03期摘要：本文通过实际的工程经验，对定风量阀的概念、性能及其在新风、排风、净化空调等通风系统管路中的应用进行了简要的阐述，并说明了定风量阀在工程中适当运用的优点及局限性。

关键词：定风量阀（CAV）；新风；排风；净化空调；压差；管路平衡1.引言近年来，随着世界范围内对空调节能以及舒适性要求的逐步提高，传统的手动变风量末端装置的转型升级逐渐受到业内人士的青睐，但是对于某些应用场所来说，由于其房间所需要的风量是恒定的或者风量变化要求范围很小，此时若仍采用传统的变风量末端就过于奢侈了，而采用普通风阀一方面起不到定风量的作用，系统压力很难控制，这给设计和调试都带来很大困难，另一方面没有变风量功能，不能满足空调节能以及使用者的舒适性要求，鉴于此，采用机械式定风量调节阀是最合适的，其不光能起到定风量的作用，亦可改装成变风量末端，而其本身的初投资比传统的变风量末端要便宜很多。

2.定风量阀的概念及应用定风量阀（Constant Air Volume简称CAV）根据空气动力学研究而成，是一种机械式自力装置（如下图所示），布置在阀片低压侧的气囊在有送风的情况下，当风压增加时，通过阀片上的气孔而使气囊膨胀，这一方面增强了阀片的关闭扭矩，将阀片的关闭力放大，以利于控制，另一方面也减缓了阀片的振荡，与阀片的关闭扭矩相对应，通过弹簧片对阀片施加一个反向力，以补偿阀片的关闭扭矩。

如此，在系统压力增加时，气囊膨胀，关闭扭矩增强，阀片向关闭方向运动，并通过弹簧片加以平衡，增加了风阀的局部阻力，起到了减压的作用，保持了风量的恒定，反之，当系统压力降低时，气囊收缩，关闭扭矩减弱，阀片向开启方向运动，使风量保持不变，因而，该装置为纯机械结构，不需要任何外界能源，即可起到定风量的作用。

它的特点有：纯机械装置，无需外部能源；可根据刻度盘调节所需风量，风量误差在±4%范围以内；自动保持风量恒定，设计考核调试均可免去风压平衡工作，风量恒定误差在±10%范围以内，工作压力范围为50至1000Pa；安装位置不受限制，即使在最不利的气流条件下，风量亦可保持在允许的误差范围内；使用寿命长，而且长期运行后，仍可保持相当高的精确度；定风量阀适用于需要定风量的通风空调系统中。

实验室变风量自控系统方案实验室变风量控制系统特点实验室的安全性安全因素包括保障实验室内操作人员安全，以及保障实验室周边环境安全两个部分。

各国对于实验室安全都有较为详细的规范，包括面风速以及实验室的气流控制等部分，安全是实验室最为重要的目标之一。

为了保障实验室内操作人员安全，我们需要对各种实验设备的气流进行精确、快速的控制，保证实验当中产生的有毒、有害气体不会溢出而危及人员安全。

通过实验室压力控制保证环境的安全。

实验室气流控制系统的节能在能源问题越发紧张的今天,节能已经成了实验室管理者非常关心的问题。

通常的商用建筑物，新风比为15％，而对于实验室，为了保证系统的安全性通常采用100％全新风，且为保证实验条件，通风系统24小时连续运行，能耗巨大（通风空调系统的能耗通常为普通商用建筑的10～100倍）。

因此，必须在保障安全的前提下，尽量降低能耗。

实验室的运行维护要保证实验室控制系统的稳定，控制系统必须简单可靠。

过于复杂的系统，往往需要定期维护，维护程序复杂，并且费用高。

因此，工作原理简单可靠、产品性能稳定，不需定期维护也逐渐成为用户在选择控制系统时最为关心的内容之一。

系统的灵活性良好的控制系统的设计应该尽量考虑日后用户对使用功能的可更新功能。

改造和扩建中通风柜等设备的增减、移位，以及实验室压力极性的变换，因此要求控制系统都可以方便的进行调整，系统的扩容性良好。

实验环境的健康、舒适保证实验室合适并且稳定的温、湿度，气流稳定无异味，为实验室的工作人员提供一个健康、舒适的工作环境，以提高工作效率。

气流控制系统说明设计依据系统设计遵循美国标准与国内相关规范，主要有：◆《中华人民共和国机械行业标准－排风柜》（JB/T5150-1998）◆《实验室建筑设计》（GB 19489-2004）◆《室内空气质量标准》（GB T 18883-2002）◆《采暖通风与空气调节设计规范》（GB J50019-2003)◆《民用建筑电气设计规范》（JBJ / T16-92）◆《智能建筑设计标准》（DBJ08-47-95）◆《电气装置安装工程施工及验收规范》（GBJ232-92）◆《民用建筑电气设计标准》（JGJ / T16-92）◆《电气装置安装工程施工及验收规范》（CBJ232-92）◆《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）◆《信息技术互连国际标准》（ISO / IECl1801-95）◆业主提供的招标文件、图纸工作范围主要内容包括变风量自控系统设备供货与安装系统控制目标与风量设计局部排风控制台式通风柜采用变风量控制，确保通风柜的安全防护性能—控制操作过程中维持通风柜安全的面风速0.5m/s，特殊通风柜面风速0.7~0.8m/s。

实验室通风系统的设计和应用试验室通风系统设计的目的，是为工作人员供应平安、舒适的工作环境，削减人员暴露在危急空气下的可能。

博泰我带大家了解试验室通风系统的设计与应用相关学问。

一、试验室通风系统一般形式1、定风量排风系统：排风机采纳单速定频风机，排风量基本恒定不变，系统无法随排风柜使用数量及排风柜门开启高度而调整风量。

2、双风量系统：排风机采纳双速风机，在两个预定的风流量值之间进行凹凸切换，较定风量系统有所改进，但没有从根本上转变定风量系统的缺点，目前应用不多。

3、变风量系统：排风机采纳变频风机，在排风或补风主风道上设压力传感器，利用静压掌握器PID掌握变频器调整风机转速，达到恒定静压或动压调整风量的目的。

高性能的气流掌握器可以快速、稳定的在大流量变化范围内调整。

二、试验室全面排风1、补风系统为了确保不消失气流回溯，试验室一般会设定较高的排风量，且连续排风时间较长，因此试验室室内负压过大的状况特别常见。

为平衡室内外压差，避开消失负压过大的状况，试验室在设计时就需要规划试验室补风系统，以维持房间设定的压力，负压防止试验过程中有毒气体和颗粒以及化学品存放过程中挥发的有害气体向其他空间外溢。

2、自然补风方式自然补风担心装补风机，通过试验室内外的压差将室外新风经过滤器、管道吸入室内达到补风效果，由于新风是被室外的正压压入负压的室内，所以自然补风可以使得气流达到动态平衡，同时也保证明验室气流流向稳定，且始终处于负压状态。

3、机械补风方式设置引风机形成抱负的气流组织，将室外新风经集中处理后，由补风机经管道送入房间内，机械补风可以对其加热或冷却处理及过滤等预处理，进行采纳定风量补风还是变风量补风系统，一般与排风系统对应，即排风为定风量系统，补风也为定风量系统，排风为变风量系统，补风也为变风量系统。

4、补风地点室内补风的补风地点一般没有很大的限制，可以直接补在排风柜内或柜门前，也可补在房间内，在排风柜内或柜门前补风的优势是不需要为新风做加热或冷却处理。

实验室专用快速变风量通风解决方案方案简介：自适应变风量控制是通过实验室内通风柜调节窗的开度变化调节通风柜的排风量和房间的送风量，当通风柜前有人操作时，无论调节窗开度高低、进风口宽度大小及室内空气压力强弱，始终精确控制通风柜的面风速为设定风速如（0.5）；当无人操作时，自动将窗口的进风速度降至设定风速如（0.3 ）。

同安智能科技有限公司提供的自适应变风量控制系统，采用德国技术，是通风柜领域最先进的变风量控制技术，系统适应性强，人为干预操作少，反应速度快、阀门控制精确，可以在充分保障安全的前提下降低能耗。

适用场合：对安全、能耗、自动化要求严格的高档生化实验室系统结构：整个变风量排风系统主要包含通风柜单元、排风风机单元、送风风机单元、管道和计算机监控终端等5大部分组成，结构如下图所示。

通风柜单元是实验操作的最基础的工作单元，为系统的最终控制对象，通风柜结构图如下图所示。

每个通风柜单元可安装位移传感器、有人无人传感器、面风速传感器等传感器，这些传感器可以获取通风柜的使用情况或工作状态；每台通风柜必须安装控制器和调节阀门，用以实现整个通风柜各种参数的处理和排风控制。

排风风机单元实现整栋楼宇的排风功能，一般采用可控的变频电机带动风叶实现无级抽风排风。

送风风机单元实现整个房间的负压状态监控，通过室内外压差的检测及判断，通过送风风机往房间送风，保证实验室内的空气压力适当和实验室工作环境的舒适。

计算机监控终端是实验人员或管理人员通过监控软件远程监视整个系统的工作状态，并根据用户权限控制特定对象。

方案特点：■ 变风量通风（）：采用变风量通风技术，无论通风柜的调节窗高度和宽带如何变化，以及室内空气压力的大小，通过调节排风风量，保证通风柜的面风速恒定。

■ 自动控制（）：采用自适应和自动控制（）策略，通过有人无人传感器获取通风柜的是否处于有人操作状态，自动控制排风，有人和无人状态下分别将面风速锁定为设定的风速如（0.35 ，0.3 ）。

定变风量阀在实验室通风空调系统的应用探讨
薛永明;冯廷龙;冯江发;张峰;薛红香
【期刊名称】《制冷与空调（四川）》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】描述了定、变风量阀的工作原理和应用特点,基于某实验室的工程案例,根据实验室的不同使用功能要求,采用定、变风量阀实时调节实验室的送风量和排风量,且通过实验室房间的风量差独立控制室内静压。

在保证实验室安全运行的情况下,定、变风量阀的合理应用可降低空调通风系统的能耗,从而可减少系统的运行费用。

研究结果为优化实验室通风空调系统的设计提供理论依据和技术指导。

【总页数】8页(P249-256)
【作者】薛永明;冯廷龙;冯江发;张峰;薛红香
【作者单位】山东省医药工业设计院有限公司;山东建筑大学设计集团有限公司;中海油石化工程有限公司;泰安市特种设备检验研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TU831
【相关文献】
1.某实验室变风量通风空调系统的设计及控制原理
2.变风量空调系统设计与工程实践系列讲座：第八讲变风量空调系统整定测试与发展展望
3.定风量阀在通风空调系统中的应用
4.定风量阀、变风量阀在空调系统中的应用
5.实验室变风量通风空调系统设计
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浅论实验室暖通变风量控制原理及特点随着科学技术的发展，各类实验室的数目和规模都在不同程度的扩增，逐渐趋向大型化、集结化、综合化，对实验室通风空调系统提出了更高要求。

为了满足市场需求，通风空调系统的设备和相关技术也在迅速的发展完善。

1 系统控制目标与风量设计台式通风柜采用变风量控制，确保通风柜的安全防护性能-控制操作过程中维持通风柜安全的面风速0.5m/s，特殊通风柜面风速0.7～0.8m/s。

控制泄漏浓度≤0.5ml/m3，变风量响应时间≤1s，，面风速偏差≤±0.1m/s，噪声≤60dB（A）。

万向排气罩、原子罩等采用定风量控制。

对于房间气流控制，即有效控制房间送排风量，确保可靠的气流流向维持房间最小换气次数。

控制房间保持一定的换气次数6～12次，确保实验室房间有害气体不停留，24小时运转夜间模式切换。

同时送排风机采用定静压变频系统配合系统变风量运行，新风机组控制送风温湿度保证实验室工作环境的舒适性要求，送排风系统连锁运转，确保系统安全。

中央监视系统需要保证变风量系统各终端控制器支持网络通讯，上传数据，实现远程中央集中监视，确保系统安全运转，另外可通过通讯转换与BA系统对接。

2 变风量控制原理及特点2.1 通风柜变风量通风柜控制原理通风柜必须保持当通风柜调节窗在任何位置均保持通风柜调节门开口面风速为0.5m/s，以保证实验工作人员的安全。

风柜排风采用变风量控制系统，双路控制方式，即位移检测加上面风速检测对通风柜面风速进行控制。

当通风柜调节门移动时，首先调节门位移传感器感器检测排风柜调节门开度变化，即时控制变风量文丘里阀至设定风量，保持排风柜面风速基本稳定在设定值。

当调节门位置不变后，面风速传感器实测通风柜面风速，进行精确微调。

通风柜变风量控制原理图如下图所示。

2.2 实验室负压余风量控制负压余风量控制需要实时计算分析房间内所有变风量排风柜及抽气罩等定排风设施的排风量总和，调节房间补入新风量，使排风量与补入新风量的差值恒定（保持从分析间外渗入分析间内的风量恒定）。