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클린룸 환기시스템 안전 도입

Feb 27, 2021
현재 새로운 제어 방식은 적응형 제어 방식입니다. 기류 속도는 최소 안전 한계로 유지됩니다. 흄후드의 작동 조건은 사용자 상태에 따라 조정됩니다. 시스템은 민감하게 반응하고 정확하게 제어하며, 작업자의 안전을 보장하고 에너지 소비와 유지 보수 비용을 최소화합니다. 실험실 환기 설계에서 해결해야 할 가장 중요한 문제는 안전 문제입니다. 흄후드의 집진 성능은 특정 기준 및 규정을 충족해야 합니다. 기류 방향은 실험실로 향해야 합니다. 실험실은 작업자와 환경을 보호하기 위해 항상 음압을 유지해야 합니다. 현대 실험실의 안전은 핵심 요소로 고려되어야 합니다.
1. 후드의 안정적인 풍속
정풍량 환기 시스템에서는 조절 도어를 내리면 과도한 표면 풍속이 발생하여 와전류 간섭을 유발하고, 흄후드의 집진 성능에 영향을 미치며, 유해 입자를 방출합니다. 가변 풍량 환기 제어 시스템에서는 배기량과 조절 도어의 개폐가 선형 함수입니다. 예를 들어, 유량의 60%는 조절 도어 개폐량의 60%에 해당합니다. 이 폐쇄 루프 제어 시스템을 통해 흄후드 개구부의 표면 풍속을 일정하게 유지할 수 있으며, 과도한 표면 풍속 발생 위험을 제거합니다.

흄후드의 유효 면풍속 설정값은 일반적인 산업 표준인 60~100fpm(0.3~0.6m/s)이며, 일반적으로 100pfm(0.5m/s)이 안전 운전 기준으로 인정됩니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이, 면풍속이 80~100fpm일 때는 작업자의 움직임이 분진 포집에 거의 영향을 미치지 않지만, 면풍속이 80fpm 미만일 때는 외란 효과가 발생합니다. 작업자의 움직임이 없을 때는 60fpm 미만의 일반적인 분진 포집이 가능합니다.

2. 빠른 시스템 응답 시간
응답 시간은 주로 실험실 내 흄 후드와 밸브 조절 시스템을 나타냅니다. 응답 시간은 기류 제어의 효과를 직접적으로 결정합니다. 빠르고 안정적인 제어는 조정 과정에서 발생할 수 있는 진동이나 오버슈트로 인해 독성 입자가 흄 후드에서 빠져나가는 것을 방지합니다. 흄 후드의 집진 용량을 효과적으로 보장하기 위해 조절 도어의 개도에 대한 배기 공기량의 빠른 응답 시간은 조절 도어가 제자리에 설치된 후 1초 이내에 명령값에 도달해야 합니다. 그림 2에서 조절 도어의 움직임에서 흄 후드의 배기 공기량까지의 총 응답 시간은 약 0.6초입니다. 느린 응답 시간은 과도한 표면 풍속을 발생시켜 버너가 꺼지거나, 도구가 넘어지거나, 약이 손실되는 등 실험의 안전을 위협합니다.
3. 실내 압력을 확인하세요

실내 순음압은 주로 외부에서 내부로 유입되는 공기의 흐름을 조절하고 실내 외부의 오염을 방지합니다. 이는 실험실 안전 관리의 중요한 지표입니다. 음압이 발생한다는 것은 실내의 배기량, 즉 보충 공기량과 공급 공기량의 차이가 실내의 잔류 공기량과 같아지는 것을 의미합니다. 잔류 공기량은 공급 공기 이외의 출입문, 이송창 또는 기타 틈새를 통해 실내로 유입되는 공기량을 말합니다.

실내 온도 조절 및 환기에 필요한 공기량이 흄후드에 필요한 공기량보다 많으면 실내의 공기 공급량이 증가하며, 제어 시스템은 실내 음압을 유지하기 위해 "과잉" 공기 공급량의 이 부분도 배출해야 합니다. 실험실의 총 공기 교환율은 총 배기량, 냉각 부하, 그리고 최소 환기율에 의해 결정됩니다. 최소 환기율은 일반적으로 사람이 있을 때 시간당 6~10회입니다. 이는 실험실의 종합 배기 밸브 개도를 증가시킴으로써 달성할 수 있습니다. 이러한 제어에는 실험실의 총 공급 및 배기량 계산, 정보 수집 및 팬 주파수 변환 제어가 포함되며, 이는 시스템 디버깅의 어려움을 크게 증가시킵니다.

4. 압력 독립성
흄후드 조절문의 움직임은 풍량의 급격한 변화를 초래하여 공기 덕트의 정압 변화를 초래합니다. 또는 흄후드의 풍속을 변경할 필요가 없는 경우, 주배관의 풍압 변화는 흄후드 상부 분기관의 풍압 변화를 유발합니다. 이때 풍량 제어 시스템이 배관의 풍압 변화를 해결할 수 없다면, 흄후드의 배기 풍량이 커지거나 작아져, 이때 안정되어야 할 표면 풍속에 영향을 미칩니다.
기존의 가변 풍량 조절 시스템은 파이프라인의 차압 피드백 신호에 따라 배기 풍량을 조절합니다. 반응 속도는 일반적으로 20초에서 30초 사이입니다. 실험실의 안전을 보장하기 위해 실험실 공기 흐름 제어 시스템의 반응 시간은 1초 이내로 제어되어야 합니다.
밸브는 스테인리스 스틸 스프링이 내장된 원뿔 모양의 구조입니다. 벤투리의 개방 면적은 시스템 압력 변화에 따라 조절되어 일정한 공기 흐름을 유지합니다. 압력이 감소하면 스프링이 열리고 밸브 코어가 분리되어 환기량이 증가합니다. 압력이 증가하면 스프링이 압축되고 밸브 코어가 접근하여 환기량이 감소합니다.

5. 정밀한 제어 시스템

시스템 배기량 제어가 덕트 내 정압의 빠르고 정확한 변화를 따라가지 못하면, 흄 후드의 유량을 정확하게 제어할 수 없고 진동이 발생하여(그림 5 참조), 실내 압력이 양압이 되거나 실내 잔류 공기량에 대한 요구량이 증가합니다. 풍속의 불안정성은 많은 균형 문제를 야기합니다. 급기 및 배기 시스템의 변동은 공기 흐름 균형을 복잡하게 만들고, 자동 제어 시스템의 자동 조절 기능 구현을 더욱 어렵게 만듭니다.

면풍속은 넓은 풍량 제어 범위 내에서 정확하게 제어되어야 합니다. 이상적인 제어값에 도달했을 때, 제어 시스템은 흄후드의 집진 용량과 작업자의 안전을 보장하기 위해 조정된 과대 조정 및 과소 조정이 5% 미만이 되도록 해야 합니다.





완벽한 환기 및 제어 시스템은 실험실의 안전을 보장하며, 이는 실험실 건설의 성패를 좌우하는 핵심 요소입니다. 따라서 시스템 설계, 장비 구성 등은 위에서 언급한 기본 요건을 충족해야 하지만, 높은 기준과 품질을 갖춘 실험실은 이에 국한되지 않고 온도, 기류, 소음 문제까지 해결해야 합니다. 최저 에너지 소비를 보장하고, 시스템은 안정적이며, 제어 및 운영이 간편합니다. 요컨대, 안전, 편의성, 에너지 절약, 그리고 안정적인 운영을 모두 고려하여 설계해야 합니다.

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