實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜通風(fēng)系統(tǒng)的四種控制方式

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的氣流控制主要是指對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用的實(shí)驗(yàn)室家具設(shè)備如通風(fēng)柜，萬向抽氣罩、原子吸收罩等，以及整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的室壓進(jìn)行控制。為了保障通風(fēng)柜前試驗(yàn)者的安全，各國(guó)對(duì)于進(jìn)入通風(fēng)柜的面風(fēng)速都有嚴(yán)格的要求。例如，美國(guó)OSHA的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定面風(fēng)速應(yīng)在0.4-0.6m/s之間。而加拿大，澳大利亞，英國(guó)等國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)都要求限制在0.5m/s，我國(guó)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定面風(fēng)速應(yīng)保持在0.5m/s。所以通常情況下都會(huì)要求面風(fēng)速嚴(yán)格限制在0.5m/s左右。因?yàn)槿绻L(fēng)柜面風(fēng)速過小，那么通風(fēng)柜內(nèi)氣體很可能會(huì)溢出，而如果通風(fēng)柜面風(fēng)速過大，又會(huì)在柜內(nèi)形成紊流，也會(huì)導(dǎo)致柜內(nèi)氣體溢出。經(jīng)過將近四十年的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室控制系統(tǒng)已經(jīng)由zui初的定風(fēng)量系統(tǒng)，發(fā)展到目前比較常用的自適應(yīng)控制系統(tǒng)。
1．定風(fēng)量控制（CV）　　出現(xiàn)于上世紀(jì)40年代，無論通風(fēng)柜調(diào)節(jié)窗開度如何，風(fēng)量始終保持一定。此種方式優(yōu)勢(shì)在于控制簡(jiǎn)單，但是缺點(diǎn)也非常明顯，通風(fēng)柜面風(fēng)速會(huì)隨著調(diào)節(jié)窗位置而不斷變化，安全性能差，而且能耗驚人。
2．雙穩(wěn)態(tài)控制（2-state）　當(dāng)人們逐漸意識(shí)到定風(fēng)量系統(tǒng)在安全性和能耗性上的缺陷之后，雙穩(wěn)態(tài)控制也就應(yīng)運(yùn)而生了。此種控制系統(tǒng)只有高風(fēng)量與低風(fēng)量?jī)煞N狀態(tài)，其典型的應(yīng)用為，在夜間或者實(shí)驗(yàn)室內(nèi)沒有操作人員時(shí)，將系統(tǒng)降低為低風(fēng)量運(yùn)行。可以在一定程度上降低能耗，但是同定風(fēng)量系統(tǒng)一樣，其抵抗外擾的能力仍然較差，同時(shí)在工況轉(zhuǎn)換時(shí)室內(nèi)壓力波動(dòng)比較大。 
3．變風(fēng)量控制（VAV）　 進(jìn)入八十年代之后，隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了更加合理的實(shí)驗(yàn)室氣流控制方法，即變風(fēng)量控制。變風(fēng)量控制是通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通風(fēng)柜調(diào)節(jié)門開度的變化或者通風(fēng)柜面風(fēng)速的變化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的送排風(fēng)量，從而保障無論調(diào)節(jié)窗開度如何，始終可以控制通風(fēng)柜面風(fēng)速為0.5m/s。系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，可以在充分保障安全的前提下降低能耗，但是對(duì)閥門的控制精度和反應(yīng)速度的要求高。 
4．自適應(yīng)控制（UBC）　　在二十世紀(jì)末，出現(xiàn)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)（Usage Based Control）,是在VAV系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過在通風(fēng)柜和生物安全柜上安裝探測(cè)器，以監(jiān)測(cè)通風(fēng)柜或者生物安全柜前是否有人活動(dòng)，當(dāng)有人操作時(shí)，保持面風(fēng)速恒定為0.5m/s，以此保障操作者的安全，而如果通風(fēng)柜前無人進(jìn)行操作時(shí)，則將進(jìn)口風(fēng)速降低為0.3m/s。采用此種控制方式，可以在使用VAV系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再次大幅降低能耗。