目录目录PHOENIX CONTROLS公司简介 (1)第一部分实验室气流控制系统特点 (2)第二部分 PHOENIX CONTROLS (3)实验室气流控制系统相关产品介绍 (3)第三部分实验室内气流控制介绍 (7)第四部分理化类实验室气流控制设计综述 (10)第五部分理化类化学实验室方案 (12)第六部分实验室HVAC系统投资分析 (18)第七部分 PHOENIX客户调查 (19)附录 (22)Phoenix Control 公司简介/ Phoenix控制公司是美国设计和生产精确风量控制系统的著名领导者，以实验室通风中的变风量控制最为著名。

公司于1985年成立至今，一直专注于为可能产生危险气体的室内环境提供最安全、最可靠、最节能的气流控制解决方案，并公认为是全球该领域最佳系统供应商。

客户从研发中心、政府的研究机构、制药业的大公司、大学、医院，直至制造业。

通过革命性的变风量控制技术，向客户提供最安全和最节能控制方案。

其系统在化学、生物实验室、动物饲养设施、医院的隔离病房、手术室、制药厂的生产区域、洁净室以及生物危险领域得到了广泛应用，实实在在地为客户降低前期投入成本，减少运行、维护费用，受到用户的一致好评，并多次获得实验室年度大奖，美国国家制冷空调学会等奖项。

作为全球第一家专注于风险环境控制的公司，Phoenix控制公司始终锐意进取，不断推出独创性的全球最尖端的控制系统。

经过20年的发展，已经在全世界完成超过15,000个工程，安装文丘里阀超过480,000个，全球市场份额达到42％。

第一部分实验室控制系统的特性第一部分实验室气流控制系统特点1．1实验室的安全性安全因素包括保障实验室内操作人员安全，以及保障实验室周边环境安全两个部分。

各国对于实验室安全都有较为详细的规范，包括通风柜的面风速控制及实验室的换气和压力控制等部分，安全是实验室最为重要的目标之一。

为了保障实验室内操作人员安全，我们需要对各种实验设备的气流进行精确、快速的控制，保证实验当中产生的有毒、有害气体不会溢出而危及人员安全。

通过实验室压力控制保证周围环境的安全。

1．2 实验室气流控制系统的节能在能源问题越发紧张的今天,节能已经成了实验室管理者非常关心的问题。

通常的商用建筑物，新风比为15％，而对于实验室，为了保证系统的安全性通常采用100％全新风，且为保证实验条件，通风系统24小时连续运行，能耗巨大（通风空调系统的能耗通常为普通商用建筑的10～100倍）。

因此，必须在保障安全的前提下，尽量降低能耗。

1．3 实验室的运行维护要保证实验室控制系统的稳定，控制系统必须简单可靠。

过于复杂的系统，往往需要定期维护，维护程序复杂，并且费用高。

Phoenix气流控制系统，工作原理简单可靠、产品性能稳定，不需定期维护。

为了便于日后的管理和维护，实验室控制系统应能方便的与楼控系统集成，有开放的网络平台，具有监控能源使用状况、报警、安全分析等功能。

1．4 系统的灵活性良好的控制系统的设计应该尽量考虑日后用户对使用功能的可更新功能。

改造和扩建中通风柜等设备的增减、移位，以及实验室压力极性的变换，Phoenix控制系统都可以方便的进行调整，系统的扩容性良好。

1．5 实验环境的健康、舒适保证实验室合适并且稳定的温、湿度，气流稳定无异味，为实验室的工作人员提供一个健康、舒适的工作环境，以提高工作效率。

第二部分 Phoenix Controls实验室气流控制系统相关产品介绍2．1文丘里风量控制部件Phoenix文丘里风量控制阀为实验室提供性能最好、最安全的气流控制。

Accel®Ⅱ型风阀将机械的、压力无关的调节器与告诉定位控制器结合在一起，满足实验室气流控制的独特要求。

●响应速度小于1秒●高度可靠性●精确控制且可重复功能●可调比大，节约能量●低噪音●安装简易，调试方便图2－1 变风量送风文丘里阀文丘里风量控制阀工作原理压力无关性所有的Phoenix控制公司的文丘里阀都根据静压的变化调节以维持固定的空气流量。

每个阀门都有一个文丘里阀体和一个锥体组件组成，锥体内置一个不锈钢弹簧，如下图所示。

这一组件随时根据系统压力的变化，调整文丘里阀的打开面积，使空气流量一直都保持在设定值。

文丘里阀锥体上的静压低时静压低时(如左图a)，施加在锥体上的力较小，锥体中的弹簧压缩程度小，锥体与阀体的开口面积较大。

低压力与较大的打开面积保持了恒定的设定流量。

（a ）(b)图2－2 文丘里阀内部结构图2．2通风柜控制系统通风柜控制系统包括：调节窗位移传感器（垂直型VSS ），通风柜面风速监视器（Fume Hood Monitor ），文丘里排风阀（带防腐涂层），以及区域状态传感器（Zone Presence Sensor ，可选配）组成。

位移传感器（VSS ）安装于通风柜调节门上， 感应通风柜的调节窗位置，计算通风柜的开度，将电位计信号输入通风柜监控器，通风柜监控器计算排风量（如选用ZPS ，可计算无人状态排风量)，输出0～10V 电信号，控制排风柜排风阀动作，文丘里阀小于1秒的响应速度，精确控制通风柜的排风量，从而保证通风柜恒定的面风速。

自适应控制（UBC ）：Phoenix 控制公司设计的这种系统可在减小建筑机械设备容量的同时显著降低风险。

系统通过安装在通风柜上方的区域状态传感器（Zone Presence Sensor ）检测出通风柜前的监测区域人员的出现情况。

当没有人时，系统将通风柜面风速设定为安全的待机状态（0.3m/s ）；当有人出现在监测区时，系统立即（1秒内）将面风速增加到面风速的安全值（0.5m/s ）。

文丘里阀锥体上的静压高时当阀体两端压差增大时（如左图b ），施加在锥体上的力增大，弹簧压缩并且在压力的作用下，向阀内移动。

锥体与开面积减小；较高压力与较小开口面积的组合保持了恒定的设定风量。

这意味着只有在通风柜被占用时才使用较高的排风流量—即仅用于有人存在的时候。

当操作人员离开时，流量就被减小，以降低能耗。

即使操作员一天都让通风柜调节窗开着，(根据国外的实际使用状况统计，典型的通风柜占用时间1小时),。

因此在一天的多数时间里通风柜都在待机的模式下工作，此种模式下面风速为0.3m/s,而不是0.5m/s,这减少了40％的排风量。

2．3实验室气流控制系统设备介绍调节窗传感器调节窗传感器是感应通风柜的调节窗位置，进而计算其开度的传感器。

与通风柜监控器、风量控制阀共同使用，控制通风柜保持恒定的进口风速。

通风柜监控器通风柜监控器是通风柜排气系统使用的数字指示调节装置。

通过测量调节窗的开度，计算安全的排气风量，向风量控制阀（Accel II）输出维持风量控制信号。

并且，通ZPS检测通风柜前是否有人，进行风量的切换。

监控器面板具有:状态显示(标准/待机状态)面风速显示（限FHM630型）报警功能（压差报警、风量报警、断电报警）FHU430型FHU630型文丘里风量控制阀（Accel II）通过反应速度小于1秒的高速控制，精确控制风量，防止有害气体的扩散。

不受管道内的静压变化的影响不需要直管道，可根据需要水平/垂直安装低噪音设计在工厂定制并进行风量精确标定安装、调试方便，免维护路由器·中继器模块路由器和中继器模块优化Celeris II系统的LonTalk*1通讯。

*1：LonTalk是美国Echelon公司的注册商标。

路由器：房间级别的网络连接的Celeris II阀（节点）作为组（子网），与大楼级别的网络分离。

中继器：大楼级别的网络的通讯距离超过130m时，需要延长时使用。

中继器的台数没有限制。

区域状态传感器（Zone Presence Sensor）☆可选部件区域状态传感器（ZPS），用于检测通风柜前是否有人进行操作。

有人时，ZPS使系统处于通常状态，维持通风柜进口风速为0.5m/s。

没有人时，迅速切换到待机状态，降低进口风速到0.3m/s。

第三部分 实验室内气流控制介绍3．1 实验室气流控制方式简介实验室的气流控制经过将近四十年的发展由最初的定风量系统，经历了双稳态、变风量，直至今日发展为自适应控制系统， 从实验室的安全性、节能以及系统控制的稳定性都得到了全面的发展。

3．1．1 定风量控制（CV ）CV 出现于上世纪40年代，无论通风柜调节窗开度如何，风量始终保持一定。

系统特性：控制简单，但进口风速会随着调节窗位置而不断变化，安全性能差，而且能耗惊人。

3．1．2当人们逐渐意识到定风量系统在安全性和能耗性上的缺陷之后，双稳态控制也就应运而生了。

此种控制系统只有高风量与低风量两种状态，其典型的应用为，在夜间或者实验室内没有操作人员时，将系统以低风量运行。

可以在一定程度上降低能耗，同定风量系统一样，其抵抗外扰的能力仍然较差，同时在工况转换时室内压力波动大。

3．1．3变风量控制（VAV ）随着控制技术的不断发展，出现了变风量控制系统。

变风量控制是通过实验室内通风柜开度的变化调节系统的送、排风量，从而保障无论调节窗开度如何，始终可以精确控制通风柜进口风速为0.5m/s 。

系统安全性提高，适应性强，可以在充分保障安全的前提下降低能耗，但是对阀门的控制精度和反应速度的要求高。

3．1．4自适应控制（UBC ）在二十世纪末，出现的自适应控制系统（Usage Based Control ）,是在VAV 系统的基础上，通过在通风柜和生物安全柜上安装探测器，以监测通风柜或者生物安全柜前是否有人活动，当有人操作时，保持进口风速恒定为0.5m/s ，以此保障操作者的安全，而如果通风柜前无人进行操作时，则将进口风速降低为0.3m/s 。

采用此种控制方式，可以在使用VAV 系统的基础上，再次大幅降低能耗。

3．2 通风柜气流控制Phoenix 的通风柜气流控制采用位移传感＋精确风量控制阀的控制系统，通过测量通风柜的开口面积，计算出通风柜的排风量，通过高速执行器控制阀体动作；Phoenix 变风量阀在出厂前经过精确标定，保证设定风量的准确率在5％以内。

V ＝（W ×H ）×v V —排风量 W —通风柜宽度 H —开口高度v —通风柜设定的面分速（0.5m/s ；UBC 系统在无人时设定0.3m/s ）第四部分实验室气流控制设计综述4．1 设计依据系统设计遵循美国标准，主要有：ANSI/ASHRAE 110-1995: Method of Testing Performance of Laboratory Fume Hood.ANSI/AIHA Z9.5: “American National Standards for Laboratory Ventilation”ASHRAE 1995 Handbook –HVAC Application (Inch-Pound Edition).NFPA45-2000: Standard on Fire Protection for Laboratories Using Chemical.“Occupational Exposure to Hazardous Chemicals in Laboratories”CFR 29, Part 1910, 1450, 1988.SEFA 1-2002, “laboratory Fume Hoods Recommended Practices”4．2 实验室的气流控制的独特要求·确保通风柜对实验中有害物质的防护－安全的面风速控制·确保房间压力－可靠的气流流向控制·最小通风量－适当的换气量控制·非占用情况下保证通风量在最小安全值－降低能耗的方案·保证实验室工作环境的满足一定的舒适性要求。