一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室
阅读说明：本技术 一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室 (Laboratory for controlling positive air pressure and negative air pressure of ship cabin ) 是由 许恋斯 华呈新 李和薇 王磊 衣颖 刘嘉倬 张宗兴 于 2020-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室,包括三个功能分区和五个系统；五个系统分别为送风系统、排风系统、回风系统、电控系统和压差监测系统,三个功能分区分别为操控室、设备室和空气实验区,空气实验区是进行室内空气正压和负压状态控制的区域,分为四个子物理分区,分别为走廊区、缓冲区、潜在污染区和核心区。本发明建立一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室,通过实验室内进行的空气正压和负压状态控制的实验,获得经验参数,可作为正压防护室和负压隔离室建造的数据参考；空气试验区设置回风系统,使各子物理分区间定向气流在压差梯度作用下被动流动,简化系统的复杂性,提高系统运行效率。(The invention relates to a laboratory for controlling the positive pressure and negative pressure state of air in a ship cabin, which comprises three functional partitions and five systems; the five systems are respectively an air supply system, an air exhaust system, an air return system, an electric control system and a pressure difference monitoring system, the three functional partitions are respectively an operation room, an equipment room and an air experimental area, the air experimental area is an area for controlling the positive pressure and negative pressure state of indoor air, and is divided into four sub-physical partitions, namely a corridor partition, a buffer partition, a potential pollution partition and a core partition. The invention establishes a laboratory for controlling the positive air pressure and negative air pressure of a ship cabin, obtains experience parameters through experiments for controlling the positive air pressure and negative air pressure in the laboratory, and can be used as data reference for building a positive pressure protection room and a negative pressure isolation room; the air test area is provided with an air return system, so that directional airflow among the sub-physical partitions passively flows under the action of a pressure difference gradient, the complexity of the system is simplified, and the operation efficiency of the system is improved.)
技术领域
本发明涉及一种实验室，具体涉及一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室。
背景技术
正压防护室和负压隔离室可统称为防疫室，防疫室内主要通过空气流动形成不同的压差，由于不同的防疫室内空间大小存在差异，因此防疫室内进风和排风的相对量和换气次数不同，需要建立一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室，实验过程中获取不同实验数据，为不同大小的防疫室建设提供参考。
另外，用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室应具有不同的物理分区，无论实验室内部处于正压状态还是负压状态，各物理分区之间均具有一定的相对压差梯度。各物理分区有进风口和排风口，从进风口和排风口流通的是定向气流，调节各物理分区之间压差梯度即调节进风口定向气流和排风口定向气流流量的相对大小。现有调节方式是每个物理分区的进风口和排风口均安装变频风机，通过主控单元调节进风口和排风口变频风机的风量大小来调节进风口和排风口定向气流流量大小，该种方式的弊端在于随着物理分区的增多，主控单元需要控制的风机数量相应增多，增加了系统的复杂性，降低调试效率。因此，合理配置各物理分区之间定向气流的流动方式，可降低系统复杂性，提高调试效率，相应的，如果在防疫室合理配置各物理分区之间定向气流的流动方式，可减少防疫室启动的时间，在“时间即是生命”的抗疫前线，为疫情防控工作争取更多宝贵时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室，实验室内各物理分区间布置回风系统，合理配置定向气流的流动方式，可降低系统复杂性；实验室内进行空气正压和负压状态控制实验并获取实验数据，为不同大小防疫室的建设提供参考。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室，其特征在于：包括三个功能分区和五个系统；三个功能分区分别为操控区、设备区和空气实验区，各功能分区均安装门，五个系统分别为送风系统、排风系统、回风系统、压差监测系统和电控系统，五个系统布置于三个功能分区内，所述空气实验区是进行室内空气正压和负压状态控制的区域，所述空气试验区通过送风系统、排风系统和回风系统实现正负压控制。
进一步的：所述空气实验区包括四个物理分区，分别为走廊区、缓冲区、潜在污染区和核心区，所述走廊与实验室外相通，所述走廊区安装有入室门，所述走廊区和所述缓冲区之间安装有隔门一，所述缓冲区和所述潜在污染区之间安装有隔门二，所述潜在污染区与核心区之间安装有隔门三。
更进一步的：所述空气实验区内各物理分区通过钢质板分割，钢质板之间通过密封焊缝焊接连接。
进一步的：所述送风系统布置于设备区和空气实验区的核心区，包括送风口装置、送风风道、送风风量传感器、定风量调节阀、送风压力开关、送风机；所述送风口装置用于向核心区送风；所述送风风量传感器用于实时监测送风风量；所述定风量调节阀用于固定送风风量，所述送风压力开关用于监测所述送风机的运行与停止状态，所述送风机用于将室外的空气吸入送风系统；所述送风机采用变频风机。
进一步的：所述排风系统布置于设备区和空气实验区的核心区，包括排风口装置、排风风道、排风风量传感器、排风压力开关、排风机；所述排风口装置用于将核心区内的空气输入排风风道；所述排风风量传感器用于实时监测排风风量，所述排风压力开关用于监测所述排风机的运行与停止状态，所述排风机用于将排风风道内的风输排出室外，所述排风机采用变频风机。
进一步的：所述回风系统布置于空气实验区，包括回风口装置、风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀三；所述回风口装置使所述走廊与实验室外气连通，所述风量调节阀一使所述走廊区和所述缓冲区气连通，所述风量调节阀二使所述缓冲区和所述潜在污染区气连通，所述风量调节阀三使所述潜在污染区和所述核心区气连通。
更进一步的：所述风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀均为具有手动可调通风量的调节阀。
进一步的：所述压差监测系统包括压差传感器一、压差传感器二、压差传感器三、压差传感器四；所述压差传感器一用于监测所述走廊区与实验室外的压差，所述压差传感器二用于监测所述缓冲区与所述走廊的压差，所述压差传感器三用于监测所述潜在污染区与所述缓冲区的压差，所述压差传感器四用于监测所述核心区与所述潜在污染区的压差。
进一步的：在所述空气实验区的各物理分区均加装温湿度传感器，所述送风系统加装新风空调。
更进一步的：在所述送风系统中的所述送风口装置加装高效过滤器，在新风空调加装初效过滤器、中效过滤器；在所述排风系统的所述排风口装置加装高效过滤器；在所述回风系统的所述风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀三均加装高效过滤器。
本发明具有的优点和积极效果：
1、本发明通过控制送风量与排风量的差值，可进行室内空气正压和负压状态的控制，且通过调节回风系统的各风量调节阀，在空气实验区的各物理分区间形成压差梯度。
2、本发明的送风机和排风机均采用变频风机，可在电控系统控制下调节送风量和排风量，风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀三可手动调节通风量，使得送风系统、排风系统和回风系统均具有风量调节功能，增加本发明的通用性。
3、本发明具有回风系统，使空气实验区内各物理分区的气流在压差梯度的作用下被动流动，实现了仅用一套送风系统和一套排风系统调节多物理分区压差梯度的功能，简化了系统。
4、本发明的送风系统、排风系统、回风系统和电控系统并不限于应用于本发明描述的实验室，可根据实验室分区的数量、实验室体积、实验室的换气要求，变更送风系统的送风机、排风系统排风机、回风系统的风量调节阀。
5、本发明的空气实验区可加装温湿度传感器，送风系统可加装新风空调，达到调节所述空气实验区内温湿度的目的。
6、本发明的送风系统可加装初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器，排风系统可加装高效过滤器，回风系统可加装高效过滤器，达到调节空气实验区内空气洁净度的目的。
附图说明
图1是本发明的功能分区示意图；
图2是空气实验区的物理分区示意图；
图3是本发明的系统分布示意图；
图4是本发明的各分区门分布示意图；
图5是本发明的送风系统主要组成示意图；
图6是本发明的排风系统主要组成示意图；
图7是本发明的回风系统主要组成示意图；
图8是本发明的压差监测系统主要组成示意图；
图9是本发明正压和负压状态控制过程示意图；
图10是本发明正压状态下空气实验区内气流流向示意图；
图11是本发明负压状态下空气实验区内气流流向示意图；
图12是本发明各物理分区焊缝预密性试验方法示意图。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述。
一种用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室,请参见图1-4，其发明点为：包括操控室101、空气实验区102、设备区103、电控系统301、压差监测系统302、回风系统303、送风系统304、排风系统305。所述空气实验区是进行室内空气正压和负压状态控制的区域，包括走廊区201、缓冲区202、潜在污染区203、核心区204。所述操控区安装有操控区门401，所述设备区安装有设备区门406，所述走廊安装有入室门403，所述走廊和所述缓冲区之间安装有隔门一404，所述缓冲区和所述潜在污染区之间安装有隔门二402，所述潜在污染区与核心区之间安装有隔门三403。所述入室门、隔门一、隔门二、隔门三之间具有开门和闭门时间差要求，其中一个门关闭1min后才可开启另外一个门。
上述结构中，请参见图5，所述送风系统布置于设备区和空气实验区的核心区，所述送风系统包括送风口装置501、送风风道502、送风风量传感器503、定风量调节阀504、送风压力开关505、送风机506。所述送风口装置用于向核心区送风；所述送风风量传感器用于实时监测送风风量；所述定风量调节阀用于固定送风风量，所述送风压力开关用于监测所述送风机的运行与停止状态，所述送风机用于将室外的空气吸入送风系统；所述送风机采用变频风机。
上述结构中，请参见图6，所述排风系统布置于设备区和空气实验区的核心区，包括排风口装置601、排风风道602、排风风量传感器603、排风压力开关604、排风机605。所述排风口装置用于将核心区内的空气输入排风风道；所述排风风量传感器用于实时监测排风风量，所述排风压力开关用于监测所述排风机的运行与停止状态，所述排风机用于将排风风道内的风输排出室外，所述排风机采用变频风机。
上述结构中，请参见图7，所述回风系统包括回风口装置701、风量调节阀一702、风量调节阀二703、风量调节阀三704。所述回风系统布置于空气实验区，所述回风口装置使所述走廊与实验室外连通，所述风量调节阀一使所述走廊区和所述缓冲区气连通，所述风量调节阀二使所述缓冲区和所述潜在污染区气连通，所述风量调节阀三使所述潜在污染区和所述核心区气连通。所述风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀均采用具有手动可调通风量的调节阀，可通过手动调节所述风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀三的开度来调节通风量。
上述结构中，请参见图8，所述压差监测系统包括压差传感器一801、压差传感器二802、压差传感器三803、压差传感器四804。所述压差传感器一用于监测所述走廊区与实验室外的压差，所述压差传感器二用于监测所述缓冲区与所述走廊的压差，所述压差传感器三用于监测所述潜在污染区与所述缓冲区的压差，所述压差传感器四用于监测所述核心区与所述潜在污染区的压差。
所述入室门、隔门一、隔门二、隔门三之间具有开门和闭门时间差要求，其中一个门关闭1min后才可开启另外一个门，具体实现过程如下：
根据《GB/T 35428-2017医院负压隔离病房环境控制要求》中相关规定的解读，进行适用于本发明空气实验区内门的开闭关系设计。
当空气实验区内处于正压环境时，应避免实验区外污染气体进入实验区内，那么，入室门关闭1min后才可开启走廊区至缓冲区的门(隔门一)，以此类推，隔门一关闭1min后才可开启缓冲区至潜在污染区侧的门(隔门二)，隔门二关闭1min后才可开启潜在污染区至核心区侧的门(隔门三)。
当空气实验区内处于负压环境时，应避免实验区内污染气体流入实验区外，那么，走廊区至缓冲区侧的门(隔门一)关闭1min后才可开启入室门，以此类推，缓冲区至潜在污染区侧的门(隔门二)关闭1min后才可开启隔门一，潜在污染区至核心区侧的门(隔门三)关闭 1min后才可开启隔门二。
在建设本用于船舶舱室的空气正压和负压状态控制的实验室时，上述各物理分区分区焊缝需要做预密性试验，保证空气实验区的各个物理分区分区之间的气密性。密性试验是在实验室建设过程中进行的一种试验，参见图12，具体实现过程如下：
1)针对纵钢质板1201与横钢质板1203之间的焊缝，充气孔1202与所述压力表1204组成一组检测回路，将压缩气体从所述充气孔充入，使气压升到0.02MPa，并且保持约一个小时，以达到气压的稳定状态，然后将气压降到试验压力0.015MPa并进行压力检测；
2)压力检测通过所述压力表完成，所述压力表的布置位置能保证在预密性试验焊缝部分范围内所有检测回路的每一端均能检测到至少0.015MPa的压力数据；
在实验室设备安装之前，对所述空气实验区的各个物理分区做密性试验，具体实现过程下：
1)在所有在预密性试验未检查的焊缝要涂上有效的显示液体；
2)舱内的气压应先升至0.02MPa，且保持约1小时，使之达到稳定状态，然后再降至试验压力0.015MPa；
3)用U型管检测压力，U型管内的水位高度可显示相应的测试压力。
本用于室内空气正压和负压状态控制的实验室，其具体的调试过程如下：
参见图9、图10、图11，电控系统控制送风机定频运行，通过定风量调节阀的限制，为核心区内定量送入气流；电控系统控制排风机变频运行，将核心区内气流变量排出，核心区内形成定向气流。
当排风机的排风量小于送风机的送风量时，核心区内送入的风量大于排出的风量，核心区内环境为正压状态。由于空气实验区内有回风系统，即潜在污染区与核心区之间安装风量调节阀三，缓冲区与潜在污染区之间安装风量调节阀二，走廊区与缓冲区之间安装风量调节阀一，走廊区与实验室外通过回风装置连通，所以空气实验区内空气在压力作用下通过回风系统依次从核心区、潜在污染区、缓冲区、走廊区流出空气实验区。压差传感器一、压差传感器二、压差传感器三、压差传感器四将监测的压差数据反馈到电控系统，操作人员根据反馈数据，一方面通过电控系统控制调节排风机的排风量，另一方面手动调节风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀三的开度来调节空气实验区内各物理分区之间的通风量，使空气实验区内各物理分区内的压差数值稳定在设定值误差范围之内。从而实现正压控制。
当排风机的排风量大于送风机的送风量时，核心区内送入的风量小于排出的风量，核心区内环境为负压状态。空气实验区外空气在压力作用下通过回风系统依次从走廊区、缓冲区、潜在污染区、核心区流入空气实验区。压差传感器一、压差传感器二、压差传感器三、压差传感器四将监测的压差数据反馈到电控系统，操作人员根据反馈数据，一方面通过电控系统控制调节排风机的排风量，另一方面手动调节风量调节阀一、风量调节阀二、风量调节阀三的开度来调节空气实验区内各物理分区之间的通风量，使空气实验区内各物理分区内的压差数值稳定在设定值误差范围之内。从而实现负压控制。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和图所公开的内容。
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