凈化空調系統的室內壓差控制-穩定性與響應速度

一般建筑技術構成的房間，它能夠達到的控制壓差約為2. 5Pa，對于測量來說這是一個非常小的壓差(信號)，同樣對于測量傳感器的校正來說也是非常困難的。由于門的開關、生物安全柜調節門的移動、人員的運動等很多因素造成的擾動(噪聲)約可達到25Pa。因此對于純壓差控制而言，其測量信號與噪聲之比為1:10。這樣的情形就如同測量一個湖泊的液位，要求精度在1厘米，而湖泊的波浪卻有10厘米高，如果希望得到的測量值，就需要很長的時間來平均波峰和波谷。在這樣的情況下，如果希望快速的響應就不可能保證精度，精度與速度(或響應時間)是矛盾的。
對于純壓差控制系統，響應時間一般要求在數分鐘以內。因此，很多這樣的控制系統都是犧牲穩定性來達到響應時間的要求，它在達到穩定控制之前需要在設定點附近波動相當長的時間。不幸的是，系統達到穩定控制的時間往往比擾動發生的頻率長，因此系統可能整天都在波動，直到人員下班、工作結束，不再有擾動發生，系統才能夠達到穩定狀態。       
對于“偽壓差”控制系統，其測量對象是空氣流速，它相對于純壓差控制更穩定、更快速一些，因為流速信號和噪音信號是與動壓的開平方成比例關系，它大約能夠把信號與噪聲比提高到1:3?？梢钥闯?，測量對象的簡單改變就可以大大改善系統的J性能。然而，即便如此，噪音依然達到了信號的3倍，當擾動發生后，控制系統仍需要超過60秒以上的時間達到穩定輸出。需要注意的是，由于測量氣流速度需要在房間與參照區域開孔，因此這樣的控制系統對于很多場合的應用是不允許的，例如對潔凈度有較高要求的場合，或高等級的生物安全實驗室也不應使用。
對于壓差和“偽壓差”系統來說，在某些條件下會造成嚴重的壓力問題，如在進行負壓控制時，當潔凈室門打開時，所有的測量信號如壓差和流速都會消失。雖然一些控制器有按照預定時間鎖定輸出的功能來彌補這樣的問題。然而，當門長時間打開時，壓力控制系統就會關閉送風，以便使房間回到負壓的設定點。此時，空氣將會從過道(或相鄰區域)被吸人打開的房間，過道(或相鄰區域)的壓力必然下降。而如果其他潔凈室也是使用過道(或相鄰區域)作為壓差參照點，那么其他潔凈室的壓差控制器也將關閉送風，由此發生連鎖反應，更多的空氣被從過道(或相鄰區域)吸入潔凈室排走，測量壓差值一直不能達到設定，而實際壓力卻在不斷下降。同樣對于正壓控制也會產生類似的問題?？梢韵胂?，這將會造成整個潔凈室嚴重的壓力問題。當然，對于那些不要求嚴格房間壓差控制，或風險評估對穩定時間以及穩定性沒有較高要求的設施，并在HVAC系統設計中采取了措施(如采用雙門互鎖的緩沖間進行隔離)能夠避免如上述問題發生的情況下，采用純壓差控制也是可行的。   
相對而言，余風量(或流量追蹤)控制系統的信號測量是采用流量測量裝置對送風量和排風量進行測量。而送風量和排風量通常都是比較大的測量值，在這樣的情況下，例如信號測量為1000CFM，而噪聲(各種擾動)約能達到1000FM，信號噪聲比可以高達101。因此，在這樣的情況下，系統可以達到很高的精度、很高的穩定性以及非常迅速的響應。因此在對壓差控制有較高要求的運用中，通常都推薦或要求使用這樣的控制方法。
對于余風量控制系統來說，流量測量裝置是影響系統性能的關鍵裝置。一般常用的流量測量裝置為風速傳感器陣列和畢托管陣列。這樣的流量測量裝置有很高的精度.然而一旦有顆粒附著或堵塞在傳感器上，或傳感器受到腐蝕的影響時，其測量就會發生很大的偏差。對于畢托管陣列，還必須注意其在低風速時有很大的測量誤差，所以應考慮其應用范圍。流量測量裝置的安裝位置同樣也需要嚴格按照其技術規格的說明進行選擇，否則同樣會造成測量的誤差。
另外，在目前有一類流量控制裝置出現在很多運用中。它是一種線性的、壓力無關的風量調節閥，能夠根據閥門位置提供相應流量反饋信號(例如文丘里閥)，其標定和校正在出廠時已經由專業供貨商完成。相對于單純的流量測量裝置，這種裝置功能更加的集成，它在進行流量控制的同時能夠進行流量測量。在實際使用時，這種壓力無關裝置的流量反饋精度，一般采用備份的流量測量裝置進行驗證。當前這樣的壓力無關型風量調節閥，已經在很多要求較高壓差控制中取得了成功的應用。