BRPI0815346B1

BRPI0815346B1 - Sistema de controle de pressurização e método de controle de pressão

Info

Publication number: BRPI0815346B1
Application number: BRPI0815346-9A
Authority: BR
Inventors: James J. Coogan
Original assignee: Siemens Industry, Inc.
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2020-09-24
Also published as: CA2696365C; WO2009025701A1; BRPI0815346A2; CN101802505B; US20090047894A1; KR101171478B1; EP2176599B1; CN101802505A; CA2696365A1; KR20100033534A; US9372009B2; EP2176599A1

Abstract

controle de pressão com ajuste grosseiro e fino. a presente invenção a um sistema de controle de pressurização configurado para regular a pressão de ar dentro de um espaço, que inclui um primeiro defletor fluidamente acoplado a um suprimento de ar, o primeiro defletor configurado para controlar o fornecimento de um fluxo de ar, e um segundo defletor que tem um faixa de operação, o segundo defletor configurado para suplementar o fornecimento do fluxo de ar. o sistema de controle de pressurização ainda inclui um controlador de sala configurado para prover um sinal de controle para primeiro e o segundo do defletores, em que o sinal de controle aciona o primeiro defletor para direcionar o fluxo de ar para a faixa de operação, e em que sinal de controle aciona o segundo defletor para direcionar o fluxo de ar para um ponto de ajuste de pressão.

Description

SISTEMA DE CONTROLE DE PRESSURIZAÇÃO E MÉTODO DE CONTROLE DE PRESSÃO

Antecedentes

[0001] A presente invenção refere-se a controlar e monitorar a pressurização de uma sala e/ou laboratório para assegurar a saúde e a segurança de ocupantes, assim como proteger produtos fabricados sensíveis. As instalações de cuidados de saúde e os laboratórios de pesquisa podem utilizar esquemas de pressurização complexos de modo a proteger os pacientes, o pessoal e os pesquisadores de vírus perigosos, agentes patogênicos, ou outras toxinas. Por exemplo, uma instalação de cuidados de saúde ou de pesquisa pode vedar e parcialmente despressurizar (gerar uma pressão estática negativa) uma sala ou laboratório que contém um material perigoso. Assim, se uma ruptura ou acidente ocorrer, o ar fluiria na direção do material perigoso, por meio disto contendo ou minimizando a dispersão ou contaminação potencial.

[0002] Os laboratórios biológicos são frequentemente mantidos a uma pressão estática negativa especificamente para impedir o fluxo de ar para fora da sala de laboratório. Estas salas de laboratório são construídas e classificadas como nível de biossegurança 1, 2, 3 e 4 com base, por exemplo, na natureza e no perigo associado ao trabalho e os materiais alojados dentro do laboratório. O nível de biossegurança 4 (BSL-4) é a classificação de nível de segurança mais alta, indicando o maior risco para os indivíduos dentro do próprio laboratório, a instalação na qual o laboratório está alojado, e as áreas circundantes. Os laboratórios classificados BSL-4 são construídos para serem virtualmente à prova de vazamentos, por exemplo, estes são vedados tão estanques que virtualmente nenhuma transferência ou liberação de ar não pretendida ocorre, assim minimizando a chance de contaminantes escaparem do laboratório. Alternativamente, um laboratório classificado BSL-4 poderia ser uma sala ou envoltório vedado dentro do qual outro contentor vedado, estanque ao ar está colocado. Independentemente, em um esforço de controlar ou impedir a dispersão de conta-minantes perigosos, os laboratórios classificados BSL-4 são tipicamente geograficamente isolados e operados a uma alta pressão estática negativa, por exemplo, 25 a 125 Pa (0,1 a 0,5 polegadas de coluna de água).

[0003] De modo a assegurar e controlar o fluxo de ar e a ventilação dentro de um laboratório classificado BSL-4, o(s) sistema(s) de ventilação mecânica que supre(m) o laboratório tipicamente serão projetados e controlados para fornecer taxas de fluxo de ar desejadas e manter as relações de pressão selecionadas entre o laboratório e os espaços adjacentes. Certas relações de pressão devem ser mantidas ou controladas durante as condições transientes tais como, por exemplo, mudanças na pressão causadas pela abertura de uma porta ou entrada. Os esquemas de pressurização de laboratório conhecidos tais como, por exemplo, o controle de fluxo diferencia, ou o rastreamento de fluxo de ar são inaplicáveis em ambientes à prova de vazamento e/ou vedados tais como um laboratório classificado BSL-4 onde os fluxos de ar de suprimento e de exaustão relativos são constantes e não podem ser independentemente ajustados para estabelecer um diferencial de pressão. Similarmente, um controle de pressão direto e pressão em cascata são inadequados para os ambientes estanque-mente vedados onde as condições transientes podem severamente e rapidamente impactar a relação de pressão desejada.

[0004] Existe uma necessidade para um esquema ou estratégia de pressurização que possa ser utilizado em um ambiente estanquemen-te vedado tal como, por exemplo, um laboratório classificado BSL-4, para conseguir e manter uma relação de pressão específica.

Breve Descrição das Figuras

[0005] Características e vantagens adicionais das presentes modalidades estão descritas na, e ficarão aparentes da descrição detalhada seguinte e das figuras.

[0006] Figura 1 ilustra uma modalidade de um laboratório em uma primeira configuração de fluxo de ar que utiliza o sistema de controle de pressão aqui descrito;
Figura 2 ilustra uma modalidade de um laboratório em uma segunda configuração de fluxo de ar que utiliza o sistema de controle de pressão aqui descrito;
Figura 3 ilustra um diagrama de blocos de um esquema de controle que pode ser utilizado por um controlador em um exemplo.

Descrição Detalhada

[0007] De modo a manter uma pressão ou um diferencial de pressão desejado dentro de uma sala ou laboratório de pressão controlada, pode ser desejável implementar um sistema de controle de pressão que utiliza uma válvula ou defletor de controle de fluxo grosseiro em conjunto com uma válvula ou defletor de controle de fluxo fino. Mais ainda, o primeiro defletor ou grosseiro e o segundo defletor ou fino podem ser controlados por um controlador de sala configurado para prover tanto um fluxo incremental quanto um controle de pressão.

I. Configuração de Sistema

[0008] A figura 1 ilustra uma planta de prédio 10 que pode implementar um sistema de controle de pressão aqui descrito. O layout de prédio 10 inclui uma sala ou laboratório 100 anexo a uma segunda sala ou câmara de ar 200 através de uma porta vedável D. O laboratório 100 pode incluir um sistema de fornecimento de ar 102 fluidamente acoplado a uma exaustão 104. O sistema de fornecimento de ar 102 e a exaustão 104, nesta modalidade exemplar, podem estar configurados para gerar uma primeira pressão negativa P1 dentro do laboratório 100. O laboratório 100 pode ser uma sala "à prova de vazamentos" ou de outro modo vedada em conformidade com os padrões de segurança BSL-4. Em outras modalidades, o laboratório 100 ou outra sala pode ser vedado ou ter um fluxo de ar regulado em conformidade com outros padrões ou especificações.

[0009] A câmara de ar 200, similar ao laboratório 100, pode incluir um sistema de fornecimento de ar 202 fluidamente acoplado a uma exaustão 204. O sistema de fornecimento de ar 202 e a exaustão 204, nesta modalidade exemplar, podem estar configurados para gerar uma segunda pressão negativa P2 dentro da câmara de ar 200.

[00010] No presente exemplo, os ambientes (geralmente indicados pelo identificador de referência 300) que circundam o laboratório 100 e a câmara de ar 200 serão assumidos serem mantidos geralmente a uma terceira pressão negativa P3. Mais ainda, como utilizado através de toda esta modalidade exemplar, os gradientes de pressão entre as três salas ou áreas aumentam, por exemplo, tornam-se mais negativos, com base na proximidade para o laboratório 100. Por exemplo, utilizando a pressão de ar em um ponto não perigoso dentro do prédio selecionada como a pressão de referência, a terceira pressão negativa pode ser de -25 Pa nos ambientes 300, a segunda pressão negativa P2 pode ser de -50 Pa dentro da câmara de ar 200, e a primeira pressão negativa P1 pode ser de -75 Pa dentro do laboratório. Assim, se um vazamento ou uma emergência ocorrer dentro do laboratório 100, o risco de contaminação ou escape de materiais perigosos será reduzido porque o gradiente de pressão aspirará o ar dentro dos ambientes 300 e da câmara de ar 200 na direção do laboratório 100 e dos perigos potenciais. Este fluxo de entrada de ar na direção do laboratório 100 impede ou limita o movimento do perigo na direção das áreas 200 e 300 fluidamente conectadas. Em outras palavras, nesta configuração, os fluxos de ar das áreas de pressão mais alta, por exemplo, as áreas que têm menos pressão negativa, na direção do vácuo parcial dentro de áreas de pressão mais baixa, por exemplo, as áreas que têm uma pressão mais negativa em relação à fonte de ar.

[00011] O sistema de fornecimento de ar 102 e a exaustão 104 podem ser, como mostrado, autônomos e/ou isolados do sistema de fornecimento de ar 202 e da exaustão 204. O isolamento dos dois sistemas de fornecimento de ar 102, 202 e/ou exaustões 104, 204 pode ser desejável de modo a impedir uma contaminação cruzada dos dois sistemas, limitar a possibilidade de um desligamento simultâneo devido a uma falha de sistema, e permitir um controle independente da câmara de ar 200 e do laboratório 100. Alternativamente, o sistema de fornecimento de ar 102 e a exaustão 104 podem ser interconectados e/ou fluidamente acoplados (não mostrado) com o sistema de fornecimento de ar 202 e a exaustão 204. Estes sistemas 102, 202 e/ou 104, 204 podem ser acoplados, por exemplo, compartilhar uma fonte de ar e/ou um controlador comum, para reduzir o custo total e a complexidade do sistema de controle de pressão.

[00012] No presente exemplo, o sistema de fornecimento de ar 102 e a exaustão 104 estão isolados do sistema de fornecimento de ar 202 e a exaustão 204. O sistema de fornecimento de ar 102 inclui uma fonte de suprimento de ar 106 fluidamente acoplada a uma primeira saída de ar ou ventilação de suprimento 108 através de uma válvula ou de-fletor principal 110, e uma segunda saída de ar ou ventilação de suprimento 112 através de uma válvula ou defletor de regulagem 114. A fonte de suprimento de ar 106 pode ser, por exemplo, um ventilador de hélice, um ventilador centrífugo, um compressor de ar ou qualquer outro dispositivo de movimento de ar ou de geração de pressão. O defletor principal 110 pode ser uma válvula ou diafragma móvel ou posicio-nável para fornecer ou suprir a maior parte do ar para o laboratório 100. Especificamente, o suprimento ou fluxo de ar principal (indicado pela seta A1) é suprido através de um duto 116 que conecta a fonte de suprimento de ar 106 na saída de ar 108. O defletor de regulagem 114 pode ser uma válvula, um diafragma ou um defletor similar ao defletor principal 110 configurado a dimensionado para fornecer uma pequena (comparada a fluxo de ar A1) ou bem regulada quantidade de ar para o laboratório 100. Por exemplo, o suprimento de ar ou fluxo de ar regulado ou suplementar (indicado pela seta A2), provido através de um duto 118 e do defletor de regulagem 114, suplementa o suprimento de ar principal A1 por meio disto permitindo ajustes finos de fluxo e de pressão para a pressão total P1 do laboratório 100.

[00013] O ar dentro do laboratório 100 acopla fluidamente o suprimento de ar 106 e as saídas de ar 108, 112 no fluxo de ar de exaustão E1 através da exaustão 104. O fluxo de ar de exaustão E1, por sua vez, puxa o ar dentro do laboratório 100 da sala. O diferencial entre a quantidade de fluxo de ar provida através dos fluxos de ar A1 e A2 e removida do fluxo de ar de exaustão E1, por exemplo, removendo mais ar do que é provido, gera a pressão negativa ou de vácuo P1 dentro do laboratório 100. Sensores de pressão e de fluxo (não mostrados) podem ser posicionados através de todo o laboratório 100, dentro do sistema de fornecimento de ar 102 e/ou da exaustão 104 para medir a pressão, o fluxo de ar e o diferencial de fluxo de ar dentro ou através do laboratório 100.

[00014] Um único controlador de sala ou controlador 120 pode estar em comunicação com o sistema de fornecimento de ar 102 e a exaustão 104 para controlar os fluxos de ar A1 e A2, e o fluxo de ar de exaustão E1, respectivamente, dentro do laboratório 100. Alternativamente, controladores separados 120, 120' (como mostrado) podem estar operando independentemente dentro do sistema de fornecimento de ar 102 e da exaustão 104, respectivamente, para prover um controle independente destes sistemas de manipulação de ar. Especificamente, o controlador 120 pode utilizar um processador (não mostrado) para executar as rotinas ou programas de controle armazenados em um meio ou memória legível por computador (não mostrado). As rotinas de controle podem, por sua vez, calcular ou de outro modo determinar o volume ou a quantidade de ar a ser provido pela fonte de suprimento de ar 106. Alternativamente, ou além disso, as rotinas de controle podem calcular ou determinar a posição do defletor principal 110 e do defletor de regulagem 114 necessária para atingir os fluxos de ar A1 e A2 desejados através das saídas 108, 112, respectivamente.

[00015] Similarmente, o sistema de fornecimento de ar 202 e a exaustão 204 incluem uma fonte de suprimento de ar 206 fluidamente acoplada a uma primeira saída de ar 208 através de um defletor principal 210, e uma segunda saída de ar 212 através de um defletor de regulagem 214. A fonte de suprimento de ar 206 pode ser, por exemplo, do mesmo tipo ou estilo da fonte de suprimento de ar 106 ou pode ser uma diferente fonte ou sistema de geração. Os defletors 210 e 214 podem operar e/ou cooperar em um modo similar aos defletors 108 e 112 para controlar e suprir o fluxo de ar principal A3 e o fluxo de ar regulado A4. O ar dentro da câmara de ar 200 acopla fluidamente o suprimento de ar 206 e a primeira e a segunda saídas de ar 208, 212 na exaustão 204 através do fluxo de ar de exaustão E2. Similar ao laboratório 100, sensores de pressão e de fluxo (não mostrados) podem estar posicionados através de toda a câmara de ar 200 para prover leituras e medições para um controlador de sala ou controlador 220. O controlador 220 pode estar em comunicação com o sistema de fornecimento de ar 102 e o controlador 120 para regular os fluxos de ar e as pressões entre o laboratório 100 e a câmara de ar 200.

[00016] A figura 1 ainda ilustra uma condição de estado estável na qual o laboratório 100 é vedado e o sistema de fornecimento de ar 102 e a exaustão 104 estão operando independentemente da câmara de ar 200 e dos ambientes 300. Especificamente, nesta situação a porta D está fechada, por meio disto impedindo que um ar de pressão mais alta da câmara de ar 200 flua incontrolavelmente ou entre no laboratório 100. Nesta configuração ou estado, o laboratório 100 é mantido na pressão P1 pela cooperação dos fluxos de ar A1 e A2 providos através do defletor principal 110 e do defletor de regulagem 114. Por exemplo, o defletor principal 110 opera dentro de uma faixa de operação prede-finida, por exemplo, uma faixa definida pelas taxas de fluxo alta e baixa que podem ser estabelecidas, para conseguir ou criar um diferencial de pressão ou aproximadamente na pressão P1 desejada. A faixa de operação predefinida do defletor principal 110 inclui uma zona morta entre os limites de alto e baixo fluxos de ar e abrangendo a pressão P1 desejada na qual o fluxo de ar grosseiro ou principal A1 é mantido em uma constante. Uma vez que o defletor principal 110, e o fluxo de ar grosseiro ou principal A1 provido aciona a pressão da sala suficientemente na direção da pressão P1 desejada para entrar na zona morta, o defletor principal 110 trava no lugar. Neste ponto, o defletor de regulagem 114, o qual somente operar dentro da zona morta do defletor principal 110, começa a ajustar finamente o fluxo de ar A2 para conseguir a pressão P1 desejada.

[00017] A figura 2 ilustra uma condição transiente na qual a porta D para a câmara de ar 200 está aberta ou de outro modo provendo um fluxo de ar adicional A para o laboratório 100 em um modo descontrolado. Para os propósitos dos exemplos aqui discutidos, o fluxo de ar adicional A é assumido ser provido pela câmara de ar 200 a qual é mantida a uma pressão constante pelo controlador 220.

II. Operação do Sistema

[00018] A figura 3 ilustra uma rotina de controle de pressurização de sala 400 que pode ser implementada pelo controlador 120 (ou o controlador 220). A rotina de controle de pressurização de sala 400 utiliza múltiplos esquemas ou mecanismos de controle para controlar ou regular a pressurização do laboratório 100 (ou câmara de ar 200) quando a porta D está fechada. Quando a porta D está aberta, um fluxo de ar adicional A é provido para o laboratório 100 (ou da câmara de ar 200). A rotina de controle de pressurização de sala 400 pode utilizar: (a) um algoritmo de controle de retorno de alto fluxo 410; (b) um algoritmo de controle de retorno de baixo fluxo 420; (c) um controlador incremental 430 em comunicação com os algoritmos de controle de retorno de fluxo alto e baixo 410, 420; e (d) um algoritmo ou controlador de retorno de pressão 440. O controlador incremental 430 está configurado para acionar ou controlar o defletor principal ou grosseiro 110 em resposta a sinais de controle incrementais providos pelos algoritmos de controle de retorno de fluxo alto e baixo 410, 420. O algoritmo ou controlador de retorno de pressão 440 está configurado para regular independentemente o defletor fino ou de regulagem 114 em resposta ao sinal de controle de pressão gerado em relação a um ponto de ajuste de pressão predefinido ou desejado. O algoritmo ou controlador de retorno de pressão 440 pode ser um controlador proporcional-integral; um controlador proporcional-integral-diferencial ou um controlador proporcional-diferencial, ou qualquer outro controlador conhecido. A rotina de controle de pressurização de sala 400 pode ainda incluir um comparador ou algoritmo comparador 450 configurado para controlar ou regular a interação entre a faixa de operação e a zona morta do defletor principal 110 e a faixa de operação do defletor de regulagem 114 a qual coincide com a zona morta.

[00019] Os algoritmos de controle 410 e 420 operam para controlar a posição do defletor 110 (e 210, se aplicável) para por meio disto regular o fluxo de ar, e finalmente a pressão, dentro do laboratório 100 (e da câmara de ar 200, se aplicável). No entanto, somente um de três algoritmos de controle 410, 420 e 440 é selecionado pelo controlador incremental 430. O algoritmo de controle selecionado, por sua vez, determina a posição do defletor principal 110 (e/ou 210) durante qualquer dado tempo ou período de seleção. Por exemplo, os algoritmos de controle de retorno de fluxo alto e baixo 410, 420 podem utilizar e monitorar os fluxos de ar relativos ou diferenciais (por exemplo, a diferença entre os fluxos de ar A1 e o fluxo de ar de exaustão E1) dentro do laboratório 100 em um esforço para controlar ou regular a pressão P1.

[00020] Os algoritmos de controle de retorno de fluxo alto e baixo 410 e 420 em cooperação com o algoritmo comparador 450 acionam ou alteram o fluxo de ar A1 provido pelo defletor principal 110 para estabelecer um diferencial de fluxo de ar entre A1 e E1. Conforme o diferencial de fluxo de ar aproxima da pressão P1 desejada, o defletor principal 110 aproxima de uma zona morta dentro de sua faixa de operação. A zona morta dentro da faixa de operação do defletor principal 110, por sua vez, coincide com a faixa de operação do defletor de re-gulagem 114. Dentro desta zona morta, a posição, e com isto o fluxo de ar A1 provido pelo defletor principal 110, é mantida constante em resposta a um comando, sinal ou instrução provido pelo comparador 450, enquanto o defletor de regulagem 114, agora dentro de sua faixa de operação eficaz e sob o controle operacional do controlador de pressão 440, faz os ajustes finos ou finais através do fluxo de ar A2 necessário para estabelecer a pressão P1 desejada dentro do laboratório 100. A posição ou localização relativa da zona morta (faixa de operação do defletor de regulagem 114) dentro da faixa de operação do defletor principal 110 tipicamente será determinada por um ponto de ajuste de pressão utilizado pelo controlador de pressão 440 e que corresponde à pressão P1 desejada. Por exemplo, o ponto de ajuste de pressão monitorado pelo controlador de pressão 440 pode ser estabelecido no meio da faixa de operação do defletor de regulagem 114 a qual, por sua vez, pode estar no meio da faixa de operação do defle-tor principal 110. Deste modo, a eficiência de ambos os defletors 110, 114 pode ser maximizada permitindo um aumento e diminuição mais amplos possíveis nos fluxos de ar A1, A2, respectivamente.

[00021] Alguns eventos podem abalar ou perturbar a pressurização do laboratório 100 em um modo que requeira uma grande mudança em suprimento de ar. Por exemplo, em resposta a uma súbita diminuição de pressão, o defletor de regulagem 114 pode, em resposta ao controlador de pressão 440, deslocar para uma posição fora de sua faixa de operação normal e afastando do ponto de ajuste desejado. O defletor principal 110, não mais mantido em uma posição constante, desloca ou abre em resposta ao controlador incremental 430, por meio disto aumentando o fluxo de ar A1 e fazendo com que a pressão aumente dentro do laboratório 100. O controlador de pressão 440 responde fechando ou restringindo lentamente o fluxo de ar A2 provido pelo defletor de regulagem 114 conforme a pressão P1 aumenta na direção do ponto de ajuste desejado. Quando o defletor de regulagem 114 fecha para uma posição dentro de sua faixa de operação, por exemplo, a zona morta dentro da faixa de operação do defletor principal 110, a posição do defletor principal 110 é travada ou mantida, por meio disto impedindo mudanças adicionais no fluxo de ar A1. O defletor de regulagem 114, agora atuando dentro de sua faixa de operação, continua a fazer os ajustes finos no fluxo de ar A2 necessários para retornar a pressão da sala P1 para o ponto de ajuste desejado armazenado no controlador de pressão 440. Assim, o defletor principal 110 executa grandes mudanças no fluxo de suprimento total (através do fluxo de ar A1), mas não interage ou interfere diretamente com o pequeno defletor secundário ou de regulagem 114. Os defletors 110, 114 operam na direção oposta se uma mudança requerer uma grande redução em suprimento de ar.
A. Mudanças em Resposta a um Aumento em Fluxo de Ar de Exaustão

[00022] Em uma modalidade exemplar, o laboratório 100 pode ser operado em uma configuração de "volume constante", o que assegura que a taxa de fluxo (o fluxo de exaustão E1 e o fluxo de suprimento combinado A1/A2) o tempo todo permaneça essencialmente imutável ou constante durante a operação normal. Normalmente, grandes mudanças de taxa de fluxo ocorrem quando o sistema de fornecimento de ar 102 liga ou para. No entanto, a exaustão 104 e/ou outros dispositivos de exaustão fluidamente conectados tais como, por exemplo, um ventilador de exaustão 122, podem ser ligados e parados durante a operação de rotina do sistema de fornecimento de ar 102. Pode também ser possível que a taxa de fluxo mude em resposta a eventos que ocorrem ao longo do sistema de exaustão central fluidamente acoplado. Por exemplo, se a exaustão 204 fosse fluidamente acoplada na exaustão 104 ao longo de um sistema de conduto central, a operação de uma das exaustões influenciará a operação da outra. A influência ou efeitos interrelacionados destas duas exaustões 104, 204, neste exemplo, pode ser prevalente quando os sistemas são ligados ou parados um em relação ao outro. A ocorrência destes eventos transitórios pode mudar temporariamente o fluxo de ar de exaustão E1 do laboratório 100, e pode requerer uma resposta ou mudança nos fluxos de ar A1 e A2 em resposta à rotina de controle de pressurização de sala 400.

[00023] Por exemplo, quando o laboratório 100 está operando em uma condição de operação estável, normal, os fluxos de ar A1 e A2 e o fluxo de ar de exaustão E1 são essencialmente estáveis ou constantes e próximo de ou em seus respectivos pontos de ajuste. Nesta configuração ou estado, a pressão P1 dentro do laboratório 100 é essencialmente estável ou constante e próximo do ou em seu ponto de ajuste. O defletor de regulagem 114 pode estar em uma posição constante ou pode fazer pequenos movimentos para ajustar o fluxo de ar A2 dentro de sua faixa de operação, isto é, a zona morta do defletor principal 110, e ao redor do ponto de ajuste de pressão desejado utilizado pelo controlador de pressão 440. Assim, em operação normal, o defletor de suprimento ou principal 110 está fixo em qualquer que seja a posição que necessite para fornecer o fluxo de ar A1 que, juntamente com o fluxo de ar A2 fornecido através do defletor de regulagem 114, equilibre a exaustão E1.

[00024] Quando uma perturbação ocorre na exaustão 104 ou no laboratório 100 que aumenta o fluxo de ar de exaustão E1, os fluxos de ar de suprimento A1 e A2 ficam fora de equilíbrio e a pressão P1 dentro do laboratório 100 começará a diminuir. A rotina de controle de pressurização de sala 400, e especificamente o controlador de pressão 440, responde abrindo o defletor de regulagem 114 por meio disto aumentando o fluxo de ar A2 em uma tentativa de equilibrar o aumento na exaustão E1. Se o fluxo de ar A2 através do defletor de regulagem 114 coincidir ou equilibrar o aumento na exaustão E1 sem deixar a faixa de operação do defletor de regulagem 114 (a zona morta do defletor principal 110), então o equilíbrio pode ser restaurado e a taxa de fluxo dentro do laboratório 100 pode ser mantida sem ajustar o defletor principal 110.

[00025] Se o aumento ou a mudança na posição do defletor de regulagem 114 e do fluxo de ar A2 correspondente não for suficiente para equilibrar o aumento ou a mudança na exaustão E1, então o defletor de regulagem 114 continua abrindo para o limite de sua faixa de operação, por meio disto passando ou saindo da zona morta. Esta mudança reativa o defletor principal 110 o que permite um aumento no fluxo de ar A1 conforme o defletor abre. O fluxo de ar A1 aumentado provido pelo defletor principal 110 tem um maior efeito sobre o fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 do que a válvula de regulagem 114, e aumenta a taxa de fluxo o suficiente para equilibrar a exaustão E1 aumentada.

[00026] O fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 aumentado serve para trazer a pressão P1 do laboratório 100 de volta na direção do ponto de ajuste de pressão desejado por meio disto fazendo com que o defletor de regulagem 114 mova na direção da posição fechada e diminua o fluxo de ar A2. Conforme o defletor de regulagem 114 fecha, este reentra na sua faixa de operação ou zona morta, por meio disto travando a posição do defletor principal 110. O defletor principal 110 pode ser travado em resposta a um comando ou sinal provido pelo comparador 450 ou em resposta a comandos ou sinais providos pelo controlador de pressão 450 ou controlador incremental 430. Neste ponto, o controlador de pressão 440 está em controle primário da rotina de controle de pressurização de sala 400 e continua a ajustar ou acionar o defletor de regulagem 114 para trazer a pressão P1 de volta para o ponto de ajuste. O defletor de regulagem 114 pode terminar próximo da posição original e o fluxo de ar A2 antes da mudança. O fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 termina mais alto por aproximadamente a quantidade do aumento da exaustão E1. Deste modo, o defletor principal 110 equilibra a exaustão E1 aumentada.
B. Mudanças em Resposta a um Aumento no Fluxo de Ar de Suprimento

[00027] Na modalidade exemplar mostrada na figura 2, o laboratório 100 está fluidamente conectado na câmara de ar 200 através da porta D. Neste exemplo, a câmara de ar tem uma pressão P2 mais alta em relação à pressão P1 mantida dentro do laboratório 100. Quando a porta entre as salas 100 e 200 está vedada, existe pouco ou nenhum fluxo de ar A entre estas. Assim, o laboratório 100 mantém um equilíbrio entre o suprimento de ar total A1 e A2 e a exaustão E1. Nesta configuração, a posição do defletor principal 110 está fixa porque to-das as três de suas funções de controle estão satisfeitas: (1) o limite de alto fluxo do algoritmo de controle de retorno de alto fluxo 410 está acima da taxa de fluxo de suprimento corrente; (2) o limite de baixo fluxo do algoritmo de controle de retorno de baixo fluxo 420 está abaixo da taxa de fluxo de suprimento corrente; e (3) o defletor de regula-gem 114 está posicionado dentro de sua faixa de operação próximo de seu ponto de ajuste desejado, bem dentro da zona morta como determinado pelo comparador 450.

[00028] Quando a porta abre para prover o fluxo de ar A da câmara de ar 200 de pressão mais alta para o laboratório 100, a abertura (porta D) é tão grande que a pressão equaliza (P1 = P2) quase instantaneamente e permanece equalizada enquanto a porta permanecer aberta. Inicialmente, esta nova pressão para as duas salas 100 e 200 equaliza para uma pressão em algum lugar entre os níveis de pressão P1 e P2 originais das salas individuais 100 e 200.

[00029] Para o propósito de ilustração, considere que o espaço da câmara de ar 200 de pressão mais alta permanece efetivamente a uma pressão P2 constante através de todo o evento de porta D aberta. Como acima discutido, logo que a porta D abre e o fluxo de ar A é provido para o laboratório 100, a pressão dentro do laboratório 100 aumenta para coincidir com a outra da câmara de ar 200 (a irrupção inicial do fluxo de ar A na pressão P2 mais alta supre o ar necessário para aumentar a pressão P1 para a pressão P2). Em resposta ao aumento em pressão, o controlador de pressão 440 responde acionando o defletor de regulagem 114 na direção da posição fechada por meio disto limitando ou reduzindo o fluxo de ar A2. Conforme o faz, o fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 diminui e não mais equilibra a exaustão E1. Uma corrente de ar através da porta D desenvolve para compor a diferença. A redução no fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 é compensada por aumentos no fluxo de ar A através da porta D, assim mesmo que o defletor fino ou de regulagem 114 mova na direção da posição fechada, e o fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 diminua, a pressão do laboratório 100 é mantida na pressão P2 mais alta da câmara de ar 200.

[00030] Conforme o defletor de regulagem 114 fecha em resposta ao controlador de pressão 440, este passa para fora de sua faixa de operação, por exemplo, a zona morta. Esta transição ativa o defletor principal 110, o qual, por sua vez, começa a fechar em um esforço para restringir o fluxo de ar A1 e reduzir a pressão dentro do laboratório 100.

[00031] Conforme a redução de fluxo continua, este se aproxima ou passa do limite de baixo fluxo estabelecido dentro do algoritmo de controle de retorno de baixo fluxo 420 que opera dentro do laboratório 100. Neste ponto, o defletor de regulagem 114 está totalmente fechado. O controlador de pressão 440 continua a operar, mas não tem mais efeito sobre o laboratório 100. Assim, o algoritmo de retorno de baixo fluxo e o limite de baixo fluxo controlam diretamente a posição e o fluxo de ar A1 provido pelo defletor principal 110. Se a porta D permanecer aberta e continuar a prover o fluxo de ar A por um período de tempo suficiente, a pressão dentro do laboratório 100 estabilizará na pressão P2 da câmara de ar 200. Nesta disposição, o defletor de regulagem 114 está totalmente fechado, a exaustão E1 pode ser mantida na sua taxa original, o fluxo de ar A1 é provido no limite de baixo fluxo associado ao algoritmo de controle de retorno de baixo fluxo 420, e o fluxo de ar A opera como uma corrente de ar através da porta D para equalizar o fluxo de ar entre a exaustão E1 e o limite de baixo fluxo. Esta condição pode ser mantida indefinidamente, desde que a porta D esteja aberta.

[00032] Quando fechando a porta D, o fluxo de ar A é eliminado de modo que a exaustão E1 excede os fluxos de ar de suprimento total A1 e A2 (A2 ainda estando efetivamente em zero). Esta mudança em fluxo de ar resulta em uma súbita queda de pressão e a exaustão E1 remove o ar do laboratório 100. Conforme a pressão dentro do laboratório 100 se aproxima do ponto de ajuste associado ao controlador de pressão 440, o defletor de regulagem 114 é acionado na direção de sua posição aberta para suprir o fluxo de ar positivo A2. Conforme o defletor de regulagem 114 abre e aumenta o fluxo de ar A2 em uma tentativa de compensar e coincidir com a exaustão E1, este pode passar através da zona morta estabelecida dentro da faixa de operação do defletor principal 110 no lado alto (por exemplo, o lado de fluxo crescente) fazendo com que o defletor 110 deixe a limite de baixo fluxo do algoritmo de retorno de baixo fluxo 420 e abra para aumentar o fluxo de ar A1. Isto, por sua vez, aumenta o fluxo de ar de suprimento total A1 e A2 e move a pressão P1 do laboratório 100 de volta para o ponto de ajuste associado com o controlador de pressão 440. O controlador de pressão 440, por sua vez, responde acionando o defletor de regulagem 114 na direção da posição fechada e reduzindo o fluxo de ar A2 na direção da zona morta.

[00033] Enquanto a porta D estava aberta, a mudança para o algoritmo de retorno de baixo fluxo 420 impede que o defletor principal 110 feche completamente. Isto, por sua vez, limita o grau de excesso de controle que ocorre quando a porta D eventualmente fecha.

[00034] Deve ser compreendido que várias mudanças e modificações nas modalidades presentemente preferidas aqui descritas ficarão aparentes para aqueles versados na técnica. Tais mudanças e modificações podem ser feitas sem afastar do espírito e do escopo da presente invenção e sem diminuir as vantagens pretendidas.

Claims

Sistema de controle de pressurização, caracterizado pelo fato de que compreende,
um primeiro defletor (110) que tem uma primeira faixa de operação que inclui uma zona morta;
um segundo defletor (114) operativamente acoplado no primeiro defletor (110), o segundo defletor (114) tendo uma segunda faixa de operação que corresponde à zona morta;
um controlador de sala (120) configurado para gerar um sinal de controle, sendo que o sinal de controle aciona o primeiro defletor (110) para uma posição que corresponde à zona morta, e sendo que o sinal de controle aciona o segundo defletor (114) para uma posição que corresponde à segunda faixa de operação, e o sinal de controle aciona o segundo defletor (114) para direcionar o fluxo de ar na direção de um ponto de ajuste de pressão.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro defletor (110) é uma válvula de controle grosseiro, e em que o segundo defletor (114) é uma válvula de regula-gem de controle fino.
Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de sala (120) inclui um controlador incremental e um controlador de pressão.
Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende,
um sinal de fluxo incremental gerado pelo controlador incremental e comunicado para o primeiro defletor (110); e
um sinal de controle de pressão gerado pelo controlador de pressão e comunicado para o segundo defletor (114).
Sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sinal de controle de pressão é gerado como uma função de um ponto de ajuste de pressão e uma medição de pressão de sala.
Método de controle de pressão, caracterizado pelo fato de que compreende,
prover um fluxo de ar através de um primeiro defletor (110), em que o primeiro defletor (110) opera dentro de uma primeira faixa de operação que tem uma zona morta;
ajustar o fluxo de ar através de um segundo defletor (114) até um ponto de ajuste de pressão, em que o segundo defletor (114) opera dentro de uma segunda faixa de operação que corresponde à zona morta.
Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende configurar um controlador de sala para gerar um sinal de controle para acionar o primeiro e o segundo defletores (110, 114).
Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o sinal de controle inclui um sinal de controle de fluxo incremental configurado para acionar o primeiro defletor (110) e um sinal de controle de pressão configurado para acionar o segundo defletor (114).
Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sinal de controle de pressão é derivado como uma função de um ponto de ajuste de pressão e uma pressão de sala.