基于物联网的洁净环境空调系统及其压差调控方法

文章来源:http://www.iwuchen.com/  2021年03月28日  点击数:94
基于物联网的洁净环境空调系统及其压差调控方法

技术领域

本发明涉及了空调系统领域,具体的是一种物联网的洁净环境空调系统及其压差调控方法。

背景技术

生物医药类洁净厂房的空调系统相对普通场所要求更高,洁净度,静压差,温湿度和新风量是GMP和生产工艺要求的关键参数。根据新版GMP中规定:“因故停机再次开启空气净化系统,应当进行必要的测试以确认仍能达到规定的洁净度级别要求”。对于大多数制药企业来说,重新验证的代价远高于保持连续运行的代价。在《医药工业洁净厂房设计标准》中规定:“不同空气洁净度级别的医药洁净室之间以及洁净室与非洁净室之间的空气静压差不应小于10Pa,医药洁净室与室外大气的静压差不应小于10Pa。

基于上述基础要求,现有的项目净化系统模式较为单一,不满足规范要求,且为全年不间断运行,但是医药洁净室因生产工艺及药品产量等原因,一般不会24h处于连续生产状态,但为了避免在非生产时医药洁净室遭受污染,能维持良好的环境状态,净化空气调节系统连续运行或采用节能型的低频运行,使洁净室维持正压并避免洁净室内表面结露等,然而现有的系统全年运行,非工作时间占系统运行时间的50%~70%,非工作时间能耗高,而且新风回风联动,风机为手动变频或定频运行,参数耦合度高,智能化程度低,房间控制精度不足。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷,本发明实施例提供了一种基于物联网的洁净环境空调系统及其压差调控方法,能够实现洁净环境压力和压差的精确控制、降低风机能耗。

本申请实施例公开了:基于物联网的洁净环境空调系统,包括控制中心单元、新风单元、空气处理单元、排风单元和回风单元,以及多个所述洁净室,所述新风单元连通所述空气处理单元,所述空气处理单元与多个所述洁净室的通风入口均连通,所述排风单元与部分所述洁净室的通风出口连通,其他部分所述洁净室的通风出口连通所述回风单元,至少一个所述洁净室同时连通所述排风单元和所述回风单元;所述回风单元的出风口连通所述空气处理单元;

所述新风单元、空气处理单元、排风单元和回风单元均与所述控制中心单元电性连接;

所述空气处理单元中设有臭氧发生器,所述臭氧发生器与所述控制中心单元(100)电性连接,当所述臭氧发生器工作时,所述新风单元与所述空气处理单元不连通;

所述控制中心单元包括中央处理单元、控制器和变频器;

所述洁净室的通风入口端和通风出口端均设有风管调节阀,所述风管调节阀与所述控制器电性连接;

相邻的两个所述洁净室之间均设有通风通道。

优选的,所述洁净室内均设有压力传感器,所述压力传感器与所述控制中心单元电性连接,并将所述洁净室内的压力值反馈至所述控制中心单元。

优选的,所述洁净室的通风入口的前端均设有高效过滤器。

优选的,所述空气处理单元包括依次设置的混风段、功能段、送风风机和过滤段,所述回风单元的出风口和所述新风单元的出风口均连通所述混风段。

优选的,所述新风单元包括新风风机,所述排风单元包括排风风机,所述新风风机、所述排风风机和所述送风风机均与所述变频器电性连接。

本申请还公开了:一种控制上述洁净环境空调系统的压差调控方法,包括以下步骤:

S1、通过控制中心单元获取多个所述洁净室的压力值,并将各个洁净室的压力值参数发送至中央处理单元;

S2、通过中央处理单元计算各个洁净室的压差;

S3、中央处理单元根据各个洁净室的压差生成信息参数发送到控制器和变频器;

S4、通过控制器和变频器生成控制指令并发送到新风单元、空气处理单元和排风单元,控制新风单元、空气处理单元和排风单元工作,维持各个洁净室之间的压差。

优选的,所述步骤S1中,所述洁净室内均设有压力传感器,所述压力传感器与所述中央处理单元电性连接,并将所述洁净室内的压力值反馈至所述中央处理单元。

优选的,所述洁净室的通风入口端和通风出口端均设有风管调节阀,所述风管调节阀均与所述控制器电性连接,所述新风单元包括新风风机,所述空气处理单元包括送风风机,所述排风单元包括排风风机,所述新风风机、所述排风风机和所述送风风机均与所述变频器电性连接,所述步骤S4中,所述控制器发送控制指令至各个洁净室的风管调节阀,控制各个风管调节阀的出风量,所述变频器发送控制指令分别给新风风机、送风风机和排风风机,控制新风单元、空气处理单元和排风单元的风量。

本发明系统包括控制中心单元、新风单元、空气处理单元、排风单元和回风单元,控制中心单元控制新风单元的新风风机运作,室外空气通过新风单元的过滤器过滤后,通过管道进入空气处理单元,依次通过空气处理单元的混风段、处理段、送风风机和过滤段后,再通向各个洁净室,该处理段具有冷却、加热、除湿、加湿、过滤等功能,该过滤段包括初效、中效和亚高效过滤器,新风通过混风段充分混合后,进入功能段,在功能段中依据工艺要求,进行空气热湿处理和进一步过滤净化,再由过滤段过滤净化后进入各个洁净室,其中部分洁净室连接排风单元,另外部分洁净室连接回风单元,并且至少有一个洁净室同时连接排风单元和回风单元,在排风风机的驱动下驱使洁净室内的新风通过排风单元的过滤器排出,洁净室内的新风经过回风单元与新风单元的混风段连通,并充分混合后进入功能段,同时,相邻的两个洁净室之间风量能够进行耦合,在该系统的送风量根据工作环境需求,调整送风量,各个洁净室内的压力也相应发生变化,通过控制新风风机、送风风机和排风风机的驱动力,以及各个洁净室风管调节阀的风量,调整新风量、送风量、回风量和排风量,

本发明的有益效果如下:本发明系统相比现有技术中的控制模式单一,能源消耗高的问题,能够实现各个洁净室之间联合控制,维持各个洁净室环境压差,同时根据生产需要调整空调系统的工作模式,有效控制所有风机的频率,在维持洁净室压差恒定的条件下实现空调系统的能耗降低。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的空调系统结构示意图;

图2是本发明实施例的压差调控方法流程图;

图3是本发明实施例的空调系统的控制中心单元结构示意图。

以上附图的附图标记:

100、控制中心单元;1、新风单元;2、空气处理单元;3、排风单元;4、回风单元;5、回风室;6、回排风室;7、排风室;8、压力传感器;9、风管调节阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示的一种控制洁净环境空调系统的压差调控方法,洁净环境空调系统包括控制中心单元100、新风单元1、空气处理单元2、排风单元3和回风单元4,以及多个所述洁净室,其中回风单元4为回风管道,如图2所示,在本实施例中,洁净室具体为2个相邻的回风室5、1个回排风室6、3个依次连接的排风室7,回排风室6位于回风室5和排风室7之间,所述新风单元1连通所述空气处理单元2,所述空气处理单元2与所有洁净室的通风入口均连通,所述排风单元3与3个排风室6的通风出口连通,2个回风室的通风出口连通所述回风单元4,回排风室6同时连通所述排风单元3和所述回风单元4;所述回风单元4的出风口连通所述空气处理单元2;所述新风单元1、空气处理单元2、排风单元3和回风单元4均与所述控制中心单元100电性连接;在该系统中所述控制中心单元100包括中央处理单元、控制器和变频器,所述压差调控方法包括以下步骤:

S1、通过控制中心单元100获取所有洁净室的压力值,并将各个洁净室的压力值参数发送至中央处理单元,所述洁净室内均设有压力传感器8,所述压力传感器8与所述中央处理单元电性连接,并将所述洁净室内的压力值反馈至所述中央处理单元;

S2、通过中央处理单元计算各个洁净室的压差;

S3、中央处理单元根据各个洁净室的压差生成信息参数发送到控制器和变频器;

S4、所述洁净室的通风入口端和通风出口端均设有风管调节阀9,所述风管调节阀9均与所述控制器电性连接,所述新风单元1包括新风风机,所述空气处理单元2包括送风风机,所述排风单元3包括排风风机,所述新风风机、所述排风风机和所述送风风机均与所述变频器电性连接,所述步骤S4中,所述控制器发送控制指令至各个洁净室的风管调节阀9,控制各个风管调节阀9的出风量,通过控制器和变频器生成控制指令并发送到新风单元1、空气处理单元2和排风单元3,控制新风单元1、空气处理单元2和排风单元3工作,维持各个洁净室之间的压差。

如图2所示,在基于物联网的洁净环境空调系统中,所有洁净室的通风入口端和通风出口端均设有风管调节阀9,所述风管调节阀9与所述控制器电性连接,所述洁净室内均设有压力传感器8,所述压力传感器8与所述控制中心单元100电性连接,并将所述洁净室内的压力值反馈至所述控制中心单元100的中央处理单元。

相邻的两个所述洁净室之间均设有通风通道,便于新风在各个洁净室之间流通,实现耦合,在所有洁净室的通风入口的前端均设有高效过滤器,新风经过多次过滤后在进入洁净室中。

同时,所述空气处理单元2包括依次设置的混风段、功能段、送风风机和过滤段,所述回风单元4的出风口和所述新风单元1的出风口均连通所述混风段。

所述新风单元1包括新风风机,所述排风单元3包括排风风机,所述新风风机、所述排风风机和所述送风风机均与所述变频器电性连接,通过变频器的。

在使用时,控制中心单元100控制新风单元1的新风风机运作,室外空气通过新风单元1的过滤器、整流器等功能段处理过滤后,通过管道进入空气处理单元2,依次通过空气处理单元2的混风段、处理段、送风风机和过滤段后,再通向各个洁净室,该处理段具有冷却、加热、除湿、加湿、过滤等功能,该过滤段包括初效、中效和亚高效过滤器,新风通过混风段充分混合后,进入功能段,在功能段中依据工艺要求,进行空气热湿处理和进一步过滤净化,再由过滤段过滤净化后进入各个洁净室,其中部分洁净室连接排风单元3,另外部分洁净室连接回风单元4,并且至少有一个洁净室同时连接排风单元3和回风单元4,在排风风机的驱动下驱使洁净室内的新风通过排风单元3的过滤器排出,洁净室内的新风经过回风单元4与新风单元1的混风段连通,并充分混合后进入功能段,回风单元4的回风与新风单元1的新风均进入空气处理单元2,通过空气处理单元2可以实现对新风的预处理和精准控制,包括温度湿度等,再和回风混合进行下一步处理,直至设计状态,相比于传统的回风方式,可以提高温度湿度控制精度。

同时,相邻的两个洁净室之间风量能够进行耦合,在该系统的送风量根据工作环境需求,调整送风量,各个洁净室内的压力也相应发生变化,通过控制新风风机、送风风机和排风风机的驱动力,以及各个洁净室风管调节阀9的风量,调整新风量、送风量、回风量和排风量。

再如图3所示,所述控制中心单元100还包括远程终端单元,所述控制器为PLC,各个洁净室内的压力传感器8采集洁净室内的数据信息并发送到中央处理单元,各个风管调节阀9均与控制器连接,并接收控制器发出的指令信息,变频器的一端连接控制器另一端连接各个风机,通过各个控制器发送指令信息至变频器,变频器发送控制指令到各个风机,实现变频控制。

系统包括工作模式和非工作模式以及消毒模式,并分别根据不同的模式针对送风机、新风机和排风机预设不同的工作频率。

系统以工作模式或非工作模式运行时,各洁净室的送风量设定为相应的工作模式或非工作模式的送风量,系统控制送风机、新风机和排风机以预设的频率运行,使得新风量和排风量能够与送风量相匹配。同时,压力传感器8将各洁净房间监测到的压力信号传递给中央处理单元,中央处理单元分析各房间压差的变化。随后控制中心单元100根据中央处理单元所分析的各房间压差的变化趋势,向相应的控制器和变频器发出指令,调节各风管调节阀9和控制各送风机、新风机和排风机的频率,在满足房间送风量的情况下使得房间压差维持恒定。

系统以消毒模式运行时,空调系统不向各洁净室内输送新风,控制中心单元100会停止新风单元1的运行,同时断开新风单元1与空气处理单元2的连接,即关闭新风单元1与空气处理单元2之间常规设置的管道上的风阀;同时启动空气处理单元2中设置的臭氧发生器,释放臭氧对空调系统和各洁净室进行消毒。此时,各洁净室的送风量预设定为消毒的送风量,系统控制送风机、排风机以预设的相应频率运行,使得排风量与送风量相匹配。同时,压力传感器8将各洁净房间监测到的压力信号传递给中央处理单元,中央处理单元分析各房间压差的变化。随后控制中心单元100根据中央处理单元所分析的各房间压差的变化趋势,向相应的控制器和变频器发出指令,调节各风管调节阀和控制各送风机和排风机的频率,在满足房间送风量的情况下使得房间压差维持恒定。

在另一实施例中,在本系统中可以导入万年历,将法定节假日、周末、非白天时间等都为非工作模式时间,消毒模式同样是根据系统设定,间隔一段时间对系统消毒一次,将三种模式的时间在控制中心单元中设定好,系统会实现自动模式的切换。

本系统能够在根据需要调整为不同的工作模式,且具有消毒模式功能,相比于现有的单一工作模式,能够有效降低能耗,同时能够调整洁净室环境的内外压差平衡。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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