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房间压力控制详解

发布时间:2018/11/13   热度:1064

(一)压力控制概念
当理想房间不存在任何泄漏时,若送入房间的风量与排出房间的风量间保持额定的风量差,房间压差的增加与时间应成正比关系。而实际的房间有固定的泄露面积,它表示了房间压差、泄露面积及进出风量差之间的复杂关系。
dp ——压降, pa
r——空气密度,1.2kg/m3
a——泄露面积,m2
m——常数, 0.72
v——流量, m3/h
对于具有一定泄露面积的房间,让室内送风量与排风量之间保持一定的风量差(δv),可以产生并维持固定的房间压差。
由此可知,调节并稳定房间压力,需要依靠调节房间的进/排风量实现,也就是需要准确地调节送风及排风风阀。但在实际工程设计中,存在很多设计误区,以致对风阀开度的调节不够精确,不能满足稳定房间压力的需要。
(二)传统房间压力控制方案讨论
1.电动蝶阀+气密阀控制方案
此种方法是通过实测房间压力与设定值的差值,调节送风/排风风道的电动蝶阀开度,以期调节送/排风风量,保证房间压差。例如,假设在500pa的风道压力下,30%的风阀开度可以保证300m3/h的送风量,那么就认为,当房间的送风需要300m3/h时,将电动风阀调节至30%即可。这是一种压力有关控制法。
压力有关控制法最大的缺陷,在于忽略了风道压力对风道风量的影响。根据上文的假设,当风道压力发生变化(这种情况在实际中几乎随时发生)不再是500pa时,30%的风阀开度就不再对应300m3/h的风量。
风道压力对风量的影响,会导致控制精度难以保证,并且极易引起系统震荡,使房间压力频繁上下摆动,很难稳定至设定值。
这样的后果有时非常严重,尤其当洁净区域对各个房间的压力梯度有明确要求的时候。例如设计要求房间压力控制在-40pa,而走廊要求房间压力控制在-30pa,当房间压力波动至-30pa甚至更大时,就会出现房间压力向走廊方向的泄漏。
2. 定风量阀固定送/排风量控制方案
这是最常见的设计方案之一。该方法通常会在各个房间风道末端设置定风量阀,在对系统风道平衡进行调节时,手动调整各分管道上的定风量阀,使各末端的出风量达到其设计值,避免由于风道风量不平衡而产生的部分出口出风量过大,而其它的出风口出风量不足的情况发生,以期保证送入及排出各个房间的风量恒定不变,使房间拥有额定的风量差,从而实现房间压力的恒定。
但选用这种方法存在若干局限性:
首先此种定风量系统要求在所有的时间内,设备必须保证恒定的送风量和排风量。而该恒定量必须按全负荷设计,需要留有较大的余量来弥补由于过滤器等造成的送风和排风系统性能的下降[4]。可以想象,始终全负荷的连续运行会造成极大的能耗,因此运行成本非常高,且始终大风量运行会在实际运行过程中造成很大噪音。
其次,定风量系统的灵活性很差。未来的扩展会由于系统容量限制而受限,通常不允许有任何排风设备(如生物安全柜等)的增加或减少。而在风机系统、过滤器系统等性能下降或风阀位置改变等情况下,系统经常要重新进行风平衡调试,需要大量的维护人员和费用。
最后,当一台空调机组同时为多个房间服务时,应用定风量系统的房间压力稳定性很难保证。当任何一个房间的压力存在扰动(例如泄露量加大或房压升高时),会影响到整个风道系统的风平衡,使其他房间的压力也偏离设定值。
3.文丘里阀变风量控制方案 (VAV系统

文丘里阀门是一种压力无关型的机械风量调节装置,当两端压差在150pa~750pa之间时可以保证固定的出风量。如果能保证其正常工作范围,文丘里阀确实是一个较为理想的压力无关型定风量装置。但若将其应用于变风量系统,则有诸多不适宜之处。
首先,将文丘里阀用作变风量装置,需要通过快速风阀执行器调节阀杆,改变它的风量设定值。但它是一个机械装置,其压力无关的功能主要是通过标定的弹簧装置实现的。但随着时间推移弹簧会逐渐老化,变得不再精确。又由于没有相应的风量测量装置,故一段时间之后无法确定最初的执行行程是否依旧对应所需的出风量。
其次,当系统送排风系统出现不平衡时,文丘里阀门易出现喘振现象,喘振引起共振,同时会影响到总风道,导致所有的文丘里阀都需要调整,噪音甚至可达100分贝。
最后,由于工作范围的限制,文丘里阀通常需要较大的装机容量才能正常运行。这不仅造成了初始造价的上升,也会导致建筑运营成本的增加,同时不利于节能。
三)小结
综上所述,现今常见的房间压力控制解决方案都有着各自的局限性:
电动蝶阀+气密阀的控制方法是压力相关型控制,无法屏蔽压力变化对风量的影响,极易引起房间压力震荡,无法稳定在固定数值。
以定风量阀固定送/排风量的控制方法,无法及时应对房间压力受到的扰动(如开关门造成的泄漏),也限制了房间增减排风设备的可能性。
文丘里阀变风量的控制方法准确性会随着使用时间而降低,并且容易出现喘振现象引起共振,产生极大噪音。另外对造价和装机容量的较高要求也限制了它的使用。



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