嚴(yán)榮民

（廣州機(jī)施建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 510700）

0 引言

理化檢測實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定的壓差是實(shí)驗(yàn)成功的必要因素。眾所周知，理化檢測實(shí)驗(yàn)室需要保持恒定的負(fù)壓，這樣才能避免實(shí)驗(yàn)室中的有害或未處理的氣體排入大氣，同時(shí)也可以讓周圍新鮮空氣流向室內(nèi)，稀釋室內(nèi)氣體減小負(fù)壓，負(fù)壓過大會(huì)有安全問題，負(fù)壓過小又保證不了實(shí)驗(yàn)室的要求。同時(shí)，還涉及到補(bǔ)風(fēng)的問題，若實(shí)驗(yàn)者打開窗戶補(bǔ)風(fēng)，則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度和濕度、空氣壓差等失控，同時(shí)也會(huì)給實(shí)驗(yàn)室造成非常大的安全隱患。

近年來，國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對壓差控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。蔣海[1]為了解決潔凈廠房中出現(xiàn)的實(shí)際問題，使壓差能夠保持穩(wěn)定，分別從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行等多個(gè)方面提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法和具體的措施。嵇赟喆等[2]、李瑞新等[3]學(xué)者針對房門縫隙滲透的空氣流量對室內(nèi)壓差的影響進(jìn)行研究，得到縫隙壓差與空氣流量的冪指數(shù)關(guān)系。Phoenix Controls Corporation通過分析實(shí)驗(yàn)室氣流對壓差的影響，表明在氣密性要求不高的情況下，可以將排風(fēng)量設(shè)置為送風(fēng)量的1.1倍，這樣能夠保持實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有定向的氣流。

國內(nèi)外學(xué)者對壓差控制系統(tǒng)有了一定的研究成果，但地區(qū)的差異性及案例的獨(dú)特性都使得這些研究成果的應(yīng)用具有局限性[4]。為了突破這些成果應(yīng)用的局限性，本文結(jié)合具體案例對理化檢測實(shí)驗(yàn)室可調(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)形成工法以及施工質(zhì)量控制進(jìn)行研究，確保理化檢測實(shí)驗(yàn)室的壓差穩(wěn)定。

1 項(xiàng)目概況

項(xiàng)目位于廣州市天河區(qū)珠江新城中軸線旁A5-1、A5-3地塊。項(xiàng)目包含8層45m高的科研綜合樓和19層高92m的綜合醫(yī)療樓的兩棟主體建筑，地下部分是4層，總體面積12326㎡，建筑面積約82658㎡。中山大學(xué)中山眼科中心醫(yī)療科研綜合樓工程，建設(shè)院所要求的各項(xiàng)質(zhì)量非常高，在對實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)中，實(shí)驗(yàn)室的條件特別是恒壓的要求更是建設(shè)考慮的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

2 壓差控制的常用方法

為了滿足實(shí)驗(yàn)室恒壓的要求，我們對壓差控制的常用方法進(jìn)行了初步認(rèn)識，涉及直接壓差控制法、余風(fēng)量控制法、氣流控制法和變余風(fēng)量控制法。

2.1 直接壓差控制法

直接壓差控制法是采用對比的方法，利用壓差傳感器對實(shí)驗(yàn)室和已定區(qū)域的壓力進(jìn)行測量，然后與設(shè)定的值來進(jìn)行對比，然后將得到的偏差通過PID計(jì)算，進(jìn)而采用送風(fēng)量與排風(fēng)量之間的壓差來調(diào)節(jié)室內(nèi)的壓差。直接壓差控制法操作簡單，投入成本較低，但當(dāng)加入壓差瞬間變?yōu)榱銜r(shí)，為保持實(shí)驗(yàn)室的負(fù)壓，房子需降低送風(fēng)的量，則會(huì)造成送風(fēng)不足。

2.2 余風(fēng)量控制法

余風(fēng)量控制法是控制系統(tǒng)能夠?qū)嵤┍O(jiān)測送排風(fēng)量的變化，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)量和排風(fēng)量，令送風(fēng)量和排風(fēng)量保持穩(wěn)定的風(fēng)量差，從而達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)，進(jìn)而維持房間內(nèi)壓差的恒定?，F(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)室往往達(dá)不到理想的狀態(tài)，往往存在一定的泄露風(fēng)量。

2.3 氣流控制法

氣流控制法主要是依據(jù)伯努利原理，當(dāng)相鄰的房間內(nèi)有壓差時(shí)，會(huì)存在空氣的流動(dòng)，空氣的流動(dòng)會(huì)形成一定的流速，采用伯努利公式則可計(jì)算出來房間之間的壓差。因此氣流控制法就是采用這種間接的方法，不直接去測實(shí)驗(yàn)室的壓差，這種方法操作簡單，市面上的壓差傳感器成熟且可靠性也比較高，但同時(shí)它也存在一定的缺點(diǎn)，當(dāng)壓差出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)時(shí)不能夠及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的響應(yīng)及調(diào)整。因此該方案的實(shí)際操作性不強(qiáng)。

2.4 變余風(fēng)量控制法

變余風(fēng)量控制法是將直接壓差控制法和余風(fēng)量控制法二者結(jié)合起來進(jìn)行室內(nèi)壓差控制的方法。它的有優(yōu)點(diǎn)在于將兩者的優(yōu)點(diǎn)集合起來，采用余風(fēng)量控制法為基礎(chǔ)，利用室內(nèi)外壓差對余風(fēng)量進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測與調(diào)控。當(dāng)余風(fēng)量發(fā)生過大變化，變余風(fēng)量控制系統(tǒng)仍能夠通過運(yùn)算得到適當(dāng)?shù)挠囡L(fēng)量來進(jìn)行壓差恒定的控制。變余量控制法能夠使得風(fēng)量始終在可控制的一定范圍內(nèi)，不會(huì)因?yàn)閴翰畹牟环€(wěn)定使系統(tǒng)受到過大的影響。但這種控制方法也不是十全十美的，當(dāng)出現(xiàn)堵塞時(shí)需要定期進(jìn)行清理和校準(zhǔn)，仍舊是以漏風(fēng)量為計(jì)算基礎(chǔ)的，所以就存在泄漏風(fēng)量的問題。

3 可調(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)工法原理與施工技術(shù)

根據(jù)項(xiàng)目要求，結(jié)合壓差控制的常用方法，融入恒風(fēng)量壓差控制理念，提出研發(fā)可調(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)，以滿足中山大學(xué)中山眼科中心醫(yī)療科研綜合樓工程的建設(shè)要求。

3.1 工法原理

通過軟件模擬出理化實(shí)驗(yàn)室的排風(fēng)曲線，優(yōu)化了通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，研發(fā)出可調(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)，提高房間內(nèi)外壓差控制效果?？烧{(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)主要包括排風(fēng)柜視窗管理系統(tǒng)、排風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)。通過電腦軟件模擬出排風(fēng)系統(tǒng)及每個(gè)有通風(fēng)柜房間的排風(fēng)曲線，根據(jù)排風(fēng)曲線特點(diǎn)及房間結(jié)構(gòu)條件選擇合適的補(bǔ)風(fēng)量及控制方式。對排風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，把與機(jī)械的壓力無關(guān)的調(diào)節(jié)器與氣流控制器結(jié)合起來，在運(yùn)行過程中只檢測排風(fēng)柜視窗的開啟高度，根據(jù)高度值及固有的邏輯關(guān)系來控制排風(fēng)柜的調(diào)節(jié)角度，保證通風(fēng)量的精度在±5%內(nèi)，以達(dá)到實(shí)驗(yàn)室氣流控制的特殊要求。采用文丘里原理自主研制出變風(fēng)量控制閥，使通風(fēng)量的精度控制得以保障，滿足實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣流控制的特殊要求。

3.2 施工技術(shù)

3.2.1 排風(fēng)柜視窗管理系統(tǒng)施工技術(shù)

排風(fēng)柜視窗管理系統(tǒng)的視窗限位器能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定，若安裝后超過限位，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警告提示，警告操作人員調(diào)整視窗到合適位置，保證單臺通風(fēng)的安全性。另外，為確保人員未在場時(shí)排風(fēng)柜風(fēng)速能調(diào)控至節(jié)能狀態(tài)，在設(shè)置視窗自動(dòng)升降裝置的同時(shí)要配合安裝人體存在感應(yīng)器，節(jié)能工作同時(shí)保障系統(tǒng)安全。本著方便使用者的原則，排風(fēng)柜限位器的安裝高度距排風(fēng)柜臺面500mm,限位器也可適應(yīng)實(shí)際需求切換至無限制調(diào)節(jié)位置（見圖1所示）。人體存在感應(yīng)器設(shè)定操作人員在排風(fēng)柜前方0.5m范圍內(nèi)對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（見圖2所示），圖像變化要3點(diǎn)同時(shí)檢測，相對于市場上的單點(diǎn)檢測，這也是壓差控制便捷的一個(gè)因素。

圖1 排風(fēng)柜視窗限位器安裝示意圖

圖2 人體存在感應(yīng)器安裝示意圖

3.2.2 排風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)施工技術(shù)

排風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)由變風(fēng)量控制閥、視窗位移傳感器、快速執(zhí)行器三個(gè)部分構(gòu)成（見圖3所示）。變風(fēng)量控制閥采用后控制式的無壓力型文丘里閥，利用文丘里原理與無壓力型調(diào)節(jié)器和高速運(yùn)轉(zhuǎn)的氣流控制器結(jié)合在一起實(shí)現(xiàn)氣流控制。結(jié)合視窗位移傳感器的轉(zhuǎn)軸和電位器來改變電阻值進(jìn)而調(diào)節(jié)排風(fēng)柜的風(fēng)量，監(jiān)控到電壓值超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出警報(bào)，使得排風(fēng)柜在安全的前提下能夠節(jié)能工作，同時(shí)再利用基于機(jī)械原理的快速執(zhí)行器，使得排風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程時(shí)間短進(jìn)而預(yù)防因內(nèi)部氣流過快產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，同時(shí)也預(yù)防了氣流干擾實(shí)驗(yàn)室的危險(xiǎn)。

圖3 排風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)安裝示意圖

變風(fēng)量閥體按照實(shí)際需求選擇節(jié)省空間的垂直安裝方式，這種方式檢修便捷，控制閥安裝在排風(fēng)柜的出口處，水平安裝的變風(fēng)量閥體的中心線標(biāo)高多為2.9m，安裝時(shí)要求注意控制器的檢修空間，項(xiàng)目要求排風(fēng)柜排氣集氣罩出口設(shè)計(jì)為直徑Ф315的圓形設(shè)計(jì)，此處采用和變風(fēng)閥的規(guī)格保持一樣，這樣能夠最大程度節(jié)約空間，同時(shí)減少阻力。

3.2.3 補(bǔ)風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)施工技術(shù)

補(bǔ)風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)是由補(bǔ)風(fēng)量控制閥和房間控制器共同組合而成。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，雖房間內(nèi)部的排風(fēng)柜工作狀態(tài)都不太一樣，但不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)房間有較大的壓差變化。另外，即便出現(xiàn)短時(shí)壓差變化較大也不會(huì)有安全危險(xiǎn)。因此，在選用控制閥門問題上，無壓影響的蝶閥可以適用，若精度要求不高帶氣囊控制的蝶閥也可以，但需要在房間中安放壓差控制器來調(diào)節(jié)。另外，電位調(diào)節(jié)器也需要安裝以便對風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用這種設(shè)置能夠使得操作人員對空間及室內(nèi)的壓差進(jìn)行自主控制，在系統(tǒng)的構(gòu)成及工作人員的使用指南上令本工法更為簡易。

4 可調(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)施工質(zhì)量控制措施

4.1 技術(shù)控制措施

項(xiàng)目實(shí)施期間，選派專門的技術(shù)管理人員采用科學(xué)有效的方式對現(xiàn)場參與施工的技術(shù)人員進(jìn)行檢查和監(jiān)督。對于施工人員技術(shù)不熟練的情況，采取集中培訓(xùn)和單獨(dú)練習(xí)的方法，確保每個(gè)施工人員都能夠在熟練的情況下正確從事施工作業(yè)。通過施工技術(shù)管理，不僅能夠提升作業(yè)的施工效率，還能夠以較低的成本來保障施工的技術(shù)質(zhì)量。

4.2 組織控制措施

建立多層次目標(biāo)管理系統(tǒng)，對各種資源進(jìn)行優(yōu)化配置。為了能夠使得組織管理控制達(dá)到良好的目標(biāo)，需要提前將計(jì)劃指標(biāo)轉(zhuǎn)化成控制目標(biāo)，組建相應(yīng)的監(jiān)督小組和配備相應(yīng)的監(jiān)督人員。組織管理控制是動(dòng)態(tài)管理過程，在實(shí)施中進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)既定的目標(biāo)。

4.3 檢驗(yàn)控制措施

根據(jù)項(xiàng)目質(zhì)量控制目標(biāo)和相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)施工全過程的質(zhì)量檢驗(yàn)。所有的關(guān)鍵點(diǎn)的質(zhì)量都經(jīng)過自檢，互檢，交接檢等，確保每處質(zhì)量達(dá)標(biāo)，這也是確保系統(tǒng)試運(yùn)行成功的重要保障之一。

5 結(jié)束語

綜上所述，可調(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)主要包括排風(fēng)柜視窗管理系統(tǒng)、排風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)變風(fēng)量控制系統(tǒng)。研發(fā)時(shí)，該系統(tǒng)融入恒風(fēng)量壓差控制理念，模擬排風(fēng)系統(tǒng)，施工中安裝了自主研發(fā)的基于文丘里原理的變風(fēng)量控制閥。該系統(tǒng)對排風(fēng)系統(tǒng)與新風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)確保了控制閥門的互相隔離，使得理化檢測實(shí)驗(yàn)室的壓差控制變得穩(wěn)定簡單?？烧{(diào)節(jié)型恒風(fēng)量壓差控制系統(tǒng)在技術(shù)控制、組織控制和檢驗(yàn)控制的應(yīng)用下，施工質(zhì)量良好。該系統(tǒng)在中山大學(xué)眼科綜合樓項(xiàng)目得到了成功實(shí)踐，為實(shí)驗(yàn)室提供了恒壓條件。該系統(tǒng)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可作為類似實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)借鑒。