Attualmente, il nuovo metodo di controllo è un metodo di controllo adattivo. La portata d'aria viene mantenuta al limite minimo di sicurezza. Le condizioni di funzionamento della cappa aspirante vengono regolate in base alle condizioni dell'utente. Il sistema risponde con sensibilità, controlla accuratamente, garantisce la sicurezza del personale e riduce al minimo il consumo energetico e i costi di manutenzione. Il problema principale da risolvere nella progettazione della ventilazione del laboratorio è la sicurezza. La capacità di aspirazione della cappa aspirante deve soddisfare determinati standard e normative. La direzione del flusso d'aria deve essere diretta verso il laboratorio. Il laboratorio deve mantenere sempre una pressione negativa, al fine di garantire la sicurezza dell'operatore e dell'ambiente. La sicurezza dei laboratori moderni deve essere considerata un fattore chiave.
1. Velocità del vento stabile sulla cappa aspirante
Nel sistema di ventilazione a portata d'aria costante, quando la porta di regolazione viene abbassata, si genera una velocità del vento superficiale eccessiva, che causa interferenze dovute a correnti parassite, compromette la capacità di raccolta delle polveri della cappa e rilascia particelle tossiche. In un sistema di controllo della ventilazione a portata d'aria variabile, la portata dell'aria di scarico e l'apertura della porta di regolazione sono funzioni lineari. Ad esempio, il 60% della portata corrisponde al 60% dell'apertura della porta di regolazione. Attraverso questo sistema di controllo a circuito chiuso, la velocità del vento superficiale all'apertura della cappa può essere mantenuta costante, eliminando il rischio di velocità del vento superficiale eccessiva.
Il valore di impostazione della velocità effettiva del vento frontale della cappa aspirante è compreso tra 0,3 e 0,6 m/s (60-100 piedi al minuto), lo standard industriale generale; generalmente, 0,5 m/s (100 pfm) è accettato come standard di funzionamento sicuro. Come mostrato in Figura 1, il movimento dell'operatore non ha praticamente alcun effetto sulla raccolta della polvere quando la velocità del vento frontale è compresa tra 80 e 100 piedi al minuto, ma si verificheranno effetti di disturbo quando la velocità del vento frontale è inferiore a 80 piedi al minuto. In assenza di operatore in movimento, è possibile ottenere una raccolta della polvere generale inferiore a 60 piedi al minuto.
2. Tempo di risposta rapido del sistema
Il tempo di risposta si riferisce principalmente alla cappa aspirante e al suo sistema di regolazione delle valvole all'interno del laboratorio. Il tempo di risposta determinerà direttamente l'effetto del controllo del flusso d'aria. Un controllo rapido e stabile impedirà la fuoriuscita di particelle tossiche dalla cappa aspirante a seguito di possibili oscillazioni o sovraelongazioni durante il processo di regolazione. Il tempo di risposta rapido del volume d'aria di scarico al grado di apertura della porta di regolazione deve raggiungere il valore di comando entro 1 secondo dall'apertura della porta di regolazione per garantire efficacemente la capacità di aspirazione della polvere della cappa. Nella Figura 2, il tempo di risposta totale dal movimento della porta di regolazione al volume d'aria di scarico della cappa è di circa 0,6 secondi. Un tempo di risposta lento produrrà una velocità del vento superficiale eccessiva, mettendo a repentaglio la sicurezza dell'esperimento, ad esempio spegnendo il bruciatore, rovesciando gli utensili o perdendo il farmaco.
3. Garantire la pressione ambiente
La pressione negativa netta nella stanza controlla principalmente il flusso d'aria dall'esterno verso l'interno e impedisce la contaminazione dell'esterno della stanza. È un importante indicatore del controllo di sicurezza del laboratorio. La generazione di pressione negativa significa che il volume d'aria espulsa dalla stanza, o la differenza tra il volume d'aria supplementare e il volume d'aria immessa, è uguale al volume d'aria residuo della stanza. Il volume d'aria residuo è la quantità d'aria che entra nella stanza dalla porta della stanza, dalla finestra di passaggio o da altre aperture diverse dall'aria immessa.
Quando la portata d'aria necessaria per la regolazione della temperatura ambiente e la ventilazione è maggiore della portata d'aria richiesta dalla cappa aspirante, il volume d'aria immesso nella stanza aumenta, il che richiede al sistema di controllo di scaricare anche questa parte del volume d'aria "in eccesso" per garantire la depressione nella stanza. La portata totale di ricambio d'aria in laboratorio è determinata dall'aria di scarico totale, dal carico di raffreddamento e dalla portata minima di ventilazione. La portata minima di ventilazione è generalmente di 6-10 ricambi d'aria all'ora quando la stanza è occupata. Questo può essere ottenuto aumentando l'apertura della valvola di scarico completa della stanza. Questo controllo comporta il calcolo della portata d'aria totale immessa ed espulsa nella stanza, nonché la raccolta di informazioni e il controllo della conversione di frequenza dei ventilatori, il che aumenta notevolmente la difficoltà di debug del sistema.
4. indipendenza dalla pressione
Il movimento della porta di regolazione della cappa chimica provoca una rapida variazione del volume d'aria, che a sua volta determina una variazione della pressione statica del condotto dell'aria; in alternativa, quando non è necessario modificare la velocità del vento della cappa, la variazione della pressione del vento nel tubo principale causerà anche una variazione della pressione del vento nel condotto di scarico superiore della cappa. Se il sistema di controllo del volume d'aria non riesce a gestire le variazioni della pressione del vento nel tubo in questo momento, il volume d'aria di scarico della cappa chimica aumenterà o diminuirà, influenzando la velocità del vento superficiale, che dovrebbe rimanere stabile in quel momento.
Il tradizionale sistema di regolazione del volume d'aria variabile regola il volume dell'aria di scarico in base al segnale di feedback della pressione differenziale della tubazione. La velocità di risposta è generalmente compresa tra 20 e 30 secondi. Per garantire la sicurezza del laboratorio, il tempo di risposta del sistema di controllo del flusso d'aria del laboratorio deve essere controllato entro 1 secondo.
La valvola è una struttura conica con una molla in acciaio inossidabile incorporata. L'area aperta del Venturi viene regolata in base alla variazione della pressione del sistema per mantenere un flusso d'aria costante. Quando la pressione diminuisce, la molla si apre e il nucleo della valvola si separa, aumentando la ventilazione; quando la pressione aumenta, la molla si comprime e il nucleo della valvola si avvicina, riducendo la ventilazione.
5. Sistema di controllo preciso
Se il controllo del volume di scarico del sistema non riesce a seguire la variazione rapida e precisa della pressione statica nel condotto, il flusso della cappa non potrà essere controllato con precisione e si verificheranno oscillazioni (come mostrato in Figura 5), che causeranno un aumento della pressione ambiente o un aumento del volume d'aria residuo richiesto nell'ambiente. L'instabilità della velocità del vento causerà numerosi problemi di bilanciamento. Le fluttuazioni del sistema di alimentazione e scarico dell'aria complicano il bilanciamento del flusso d'aria. Diventerà più difficile per il sistema di controllo automatico realizzare la funzione di regolazione automatica.
La velocità del vento frontale deve essere controllata con precisione entro un ampio intervallo di controllo del volume d'aria. Al raggiungimento del valore di controllo ideale, il sistema di controllo deve garantire che la sovraregolazione e la sottoregolazione regolate siano inferiori al 5%, per garantire la capacità di aspirazione della polvere della cappa e la sicurezza dell'operatore.
Un sistema completo di ventilazione e controllo garantisce la sicurezza del laboratorio, che è anche la chiave per il successo o il fallimento della sua costruzione. Pertanto, la progettazione del sistema, la configurazione delle apparecchiature, ecc. devono soddisfare i requisiti di base sopra menzionati, ma un laboratorio di alta qualità non si limita a questo, ma risolve anche i problemi di temperatura, flusso d'aria e rumore. Garantisce il minimo consumo energetico, il sistema è stabile, facile da controllare, utilizzare e gestire. In breve, è necessario considerare la progettazione in termini di sicurezza, comfort, risparmio energetico e funzionamento affidabile.
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