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Sicherheitseinführung des Reinraumlüftungssystems

Feb 27, 2021
Die neue Regelungsmethode ist eine adaptive Regelung. Der Luftstrom wird auf einem sicheren Mindestwert gehalten. Der Betriebszustand des Laborabzugs wird an den Benutzer angepasst. Das System reagiert feinfühlig, regelt präzise, gewährleistet die Sicherheit des Personals und minimiert den Energieverbrauch sowie die Wartungskosten. Das wichtigste Problem bei der Belüftung eines Labors ist die Sicherheit. Die Staubabsaugung des Laborabzugs muss bestimmte Normen und Vorschriften erfüllen. Der Luftstrom muss in Richtung Labor strömen. Im Labor muss zum Schutz von Bediener und Umwelt jederzeit ein Unterdruck aufrechterhalten werden. Die Sicherheit moderner Labore ist ein Schlüsselfaktor.
1. Stabile Windgeschwindigkeit am Abzug
Bei einem Lüftungssystem mit konstantem Luftvolumen entsteht beim Herunterlassen der Regelklappe eine übermäßige Oberflächenwindgeschwindigkeit. Dies führt zu Wirbelstromstörungen, beeinträchtigt die Staubaufnahmekapazität des Abzugs und setzt giftige Partikel frei. Bei einem Lüftungssystem mit variablem Luftvolumen sind die Abluftmenge und die Öffnung der Regelklappe lineare Funktionen. Beispielsweise entsprechen 60 % des Durchflusses 60 % der Öffnung der Regelklappe. Durch dieses geschlossene Regelsystem kann die Oberflächenwindgeschwindigkeit an der Abzugsöffnung konstant gehalten werden, wodurch das Risiko einer übermäßigen Oberflächenwindgeschwindigkeit eliminiert wird.

Der effektive Einstellwert für die Windgeschwindigkeit des Abzugs liegt gemäß Industriestandard bei 0,3–0,6 m/s (60–100 fpm). 0,5 m/s (100 pfm) gelten allgemein als sicherer Betriebsstandard. Wie Abbildung 1 zeigt, hat die Bewegung des Bedieners bei einer Windgeschwindigkeit von 80–100 fpm nahezu keinen Einfluss auf die Staubabsaugung. Unter 80 fpm kommt es jedoch zu Störungen. Bewegt sich der Bediener nicht, kann eine Staubabsaugung von unter 60 fpm erreicht werden.

2. Schnelle Systemreaktionszeit
Die Reaktionszeit bezieht sich hauptsächlich auf den Abzug und sein Ventilregelsystem im Labor. Die Reaktionszeit bestimmt direkt die Wirkung der Luftstromregelung. Eine schnelle und stabile Regelung verhindert, dass giftige Partikel aufgrund möglicher Schwingungen oder Überschwingen während des Einstellvorgangs aus dem Abzug entweichen. Die schnelle Reaktionszeit des Abluftvolumens auf den Öffnungsgrad der Regelklappe muss ihren Sollwert innerhalb von 1 Sekunde nach dem Schließen der Regelklappe erreichen, um die Staubsammelkapazität des Abzugs wirksam zu gewährleisten. In Abbildung 2 beträgt die gesamte Reaktionszeit von der Bewegung der Regelklappe bis zum Abluftvolumen des Abzugs etwa 0,6 Sekunden. Eine langsame Reaktionszeit führt zu einer übermäßigen Windgeschwindigkeit an der Oberfläche und gefährdet so die Sicherheit des Experiments. Beispielsweise kann der Brenner ausgeblasen, Utensilien umgeweht oder Medikamente verloren gehen.
3. Raumdruck sicherstellen

Der Nettounterdruck im Raum steuert hauptsächlich den Luftstrom von außen nach innen und verhindert eine Kontamination der Raumaußenseite. Er ist ein wichtiger Indikator für die Laborsicherheit. Durch die Erzeugung des Unterdrucks wird das Abluftvolumen des Raumes bzw. die Differenz zwischen Zusatzluftvolumen und Zuluftvolumen dem Restluftvolumen des Raumes entspricht. Das Restluftvolumen ist die Luftmenge, die durch die Raumtür, das Überströmfenster oder andere Öffnungen außer der Zuluft in den Raum gelangt.

Wenn der für die Raumtemperaturregelung und Belüftung erforderliche Luftstrom größer ist als der vom Abzug benötigte Luftstrom, erhöht sich die Luftzufuhrmenge des Raumes. Dies erfordert, dass die Steuerung auch diesen Teil der „überschüssigen“ Luftzufuhrmenge abführt, um den Unterdruck im Raum sicherzustellen. Die Gesamtluftwechselrate im Labor wird durch die Gesamtabluftmenge, die Kühllast und die Mindestlüftungsrate bestimmt. Die Mindestlüftungsrate beträgt in der Regel 6-10 Luftwechsel pro Stunde bei Belegung. Dies kann durch eine größere Öffnung des Abluftventils des Raumes erreicht werden. Diese Steuerung umfasst die Berechnung der Gesamtluftzufuhr und -abfuhr des Raumes sowie die Erfassung von Informationen und die Steuerung der Lüfterfrequenzumwandlung, was die Systemfehlerbehebung erheblich erschwert.

4.Druckunabhängigkeit
Die Bewegung der Einstellklappe des Abzugs führt zu einer schnellen Änderung des Luftvolumens, was wiederum eine Änderung des statischen Drucks im Luftkanal zur Folge hat. Wenn die Windgeschwindigkeit des Abzugs nicht geändert werden muss, führt die Änderung des Winddrucks im Hauptrohr auch zu einer Änderung des Winddrucks im oberen Abluftkanal des Abzugs. Kann die Luftmengenregelung die Änderungen des Winddrucks im Rohr zu diesem Zeitpunkt nicht ausgleichen, vergrößert oder verkleinert sich das Abluftvolumen des Abzugs, was sich auf die Oberflächenwindgeschwindigkeit auswirkt, die zu diesem Zeitpunkt stabil sein sollte.
Das herkömmliche variable Luftmengenregelsystem regelt die Abluftmenge entsprechend dem Differenzdruck-Rückmeldesignal der Rohrleitung. Die Reaktionszeit liegt in der Regel zwischen 20 und 30 Sekunden. Um die Sicherheit im Labor zu gewährleisten, muss die Reaktionszeit des Labor-Luftstromregelsystems innerhalb einer Sekunde liegen.
Das Ventil ist eine kegelförmige Struktur mit einer eingebauten Edelstahlfeder. Die Öffnungsfläche des Venturi wird entsprechend der Systemdruckänderung angepasst, um einen konstanten Luftstrom aufrechtzuerhalten. Bei sinkendem Druck öffnet sich die Feder und der Ventilkern trennt sich, was die Belüftung erhöht. Bei steigendem Druck komprimiert sich die Feder und der Ventilkern nähert sich, wodurch die Belüftung verringert wird.

5. Präzises Kontrollsystem

Wenn die Abluftmengenregelung des Systems den schnellen und präzisen Änderungen des statischen Drucks im Kanal nicht folgen kann, kann der Luftstrom im Abzug nicht präzise geregelt werden, und es kommt zu Schwingungen (siehe Abbildung 5). Dadurch steigt der Raumdruck an und der Bedarf an Restluftvolumen im Raum steigt. Die instabile Windgeschwindigkeit führt zu zahlreichen Gleichgewichtsproblemen. Das schwankende Zu- und Abluftsystem erschwert den Luftstromausgleich. Die automatische Regelung erschwert die automatische Anpassung.

Die Luftgeschwindigkeit muss innerhalb eines großen Luftmengenregelbereichs präzise geregelt werden. Bei Erreichen des idealen Regelwerts muss die Steuerung sicherstellen, dass die eingestellte Über- und Unterregulierung weniger als 5 % beträgt, um die Staubsammelkapazität des Abzugs und die Sicherheit des Bedieners zu gewährleisten.





Ein umfassendes Belüftungs- und Steuerungssystem gewährleistet die Sicherheit des Labors und ist somit entscheidend für den Erfolg oder Misserfolg des Laborbaus. Daher müssen Systemdesign, Gerätekonfiguration usw. die oben genannten Grundanforderungen erfüllen. Ein hochwertiges Labor beschränkt sich jedoch nicht nur darauf, sondern löst auch Temperatur-, Luftstrom- und Lärmprobleme. Es garantiert einen minimalen Energieverbrauch, ist stabil, leicht zu steuern, zu bedienen und zu verwalten. Kurz gesagt: Das Design muss hinsichtlich Sicherheit, Komfort, Energieeinsparung und zuverlässigem Betrieb berücksichtigt werden.

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