關(guān)于恒溫恒濕空調(diào)控制的分析
摘要：恒溫恒濕空調(diào)有效解決了季節(jié)和天氣原因造成的室內(nèi)問題。本文分析了恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)的常見問題進(jìn)行論述，分析了不同季節(jié)、不同要求下恒溫恒濕空調(diào)的控制問題。以期對行業(yè)在空氣處理和控制方式的改進(jìn)設(shè)計(jì)上能夠提高。
關(guān)鍵詞：恒溫恒濕空調(diào)；自動化控制；季節(jié)高精度備用程序
一、引言
恒溫恒濕空調(diào)作為專用空調(diào)機(jī)，對環(huán)境的溫度、濕度和潔凈度都有嚴(yán)格的要求，具有高效節(jié)能、低噪音、和環(huán)境保護(hù)等功能。恒溫恒濕空調(diào)在一些對空氣的溫度、濕度、潔度要求都比較高的廠房或者實(shí)驗(yàn)室中，通過集中空調(diào)系統(tǒng)，對空氣進(jìn)行降溫、祛濕或加熱后，在經(jīng)過大回風(fēng)量進(jìn)行房間的高等級凈化和正壓控制，從而滿足空間環(huán)境的各項(xiàng)需求。因此，恒溫恒濕空調(diào)在電子、光學(xué)設(shè)備、醫(yī)療衛(wèi)生、生物制藥、檢測及實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛。
二、恒溫恒濕空調(diào)概述
?。ㄒ唬⒑銣睾銤窨照{(diào)系統(tǒng)的概念
空調(diào)系統(tǒng)都有一定的調(diào)節(jié)房間的濕度和溫度的性能，但對一般的工藝性空調(diào)或舒適性空調(diào)，調(diào)節(jié)濕度、溫度變化的偏差以及區(qū)域之間的偏差要求并不嚴(yán)格。我們通常所說的恒溫恒濕空調(diào)是工藝性空調(diào)的一種，它對區(qū)域偏差以及室內(nèi)濕度、溫度的波動和控制要求比較嚴(yán)格。
?。ǘ?、恒溫恒濕空調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)為四管制，具備用蒸汽加濕的一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)預(yù)熱器。其中，加濕器用于對混合風(fēng)在處理冬季空氣過程中進(jìn)行夏季工況下的加濕處理和加濕處理。加熱器用于對混合風(fēng)在夏季工況下進(jìn)行再熱處理和在冬季模式下進(jìn)行加熱處理；表冷器用于對混合風(fēng)在夏季工況下的除濕降溫處理；加熱器用于對新風(fēng)空氣在處理冬季空氣過程中的預(yù)加熱。
三、系統(tǒng)對環(huán)境監(jiān)測的高精度
恒溫恒濕空調(diào)所在的環(huán)境對溫度和濕度的要求十分嚴(yán)格，尤其是在實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院等高精密環(huán)境中。與此同時，由于這類環(huán)境中熱源、水源等分布十分復(fù)雜，導(dǎo)致環(huán)境中的溫濕分布并不均衡。因此就需要空調(diào)自動控制系統(tǒng)對環(huán)境的溫濕變化具有較高的敏感度，能夠迅速的感知環(huán)境中的溫濕變化，并極快的做出有效反映，保證環(huán)境中的溫度和濕度?，F(xiàn)在的恒溫恒濕空調(diào)要求一般在溫度精度達(dá)±2℃，濕度精度±5%，高精度空調(diào)可以溫度精度達(dá)到±0.5℃，濕度精度達(dá)到±2%。
四、溫濕控制中高效能比
在傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在溫度和濕度的控制上，機(jī)組有風(fēng)冷和水冷型兩種，配備有多級電加熱器和電極加濕罐及微電腦控制器。在冷卻祛濕工況條件下，蒸發(fā)盤管使空氣溫度低于露點(diǎn)溫度而去濕，通過加熱器的再熱控制室內(nèi)溫度保持在設(shè)定值。該類機(jī)組由于冷量的調(diào)節(jié)一般僅二檔或三檔，機(jī)組出口空氣的露點(diǎn)溫度不易穩(wěn)定，對室內(nèi)相對濕度的控制能力較低，一般宜用于相對濕度控制精度在±5%的試驗(yàn)室，目前大多采用了該種定型產(chǎn)品。簡單來說就是冷卻、加溫、除濕的過程。雖然效果比較明顯，但是很顯然這個過程的當(dāng)中的空調(diào)能耗會比較大，尤其在濕度比較高的環(huán)境下，既要保證除濕的效果，又要保證預(yù)設(shè)的溫度，此時的耗能量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般機(jī)房空調(diào)的耗能量。為了避免這種情況，再設(shè)計(jì)上可以將室外空氣處理到機(jī)器露點(diǎn)再同室內(nèi)回風(fēng)混合，進(jìn)入主空調(diào)箱干冷卻送風(fēng)，把送風(fēng)溫差控制在相應(yīng)的規(guī)范范圍內(nèi)；直到環(huán)境內(nèi)冷負(fù)荷減小至一定數(shù)值，再用冷卻盤管的冷凍水流量或進(jìn)水溫度的改變來調(diào)節(jié)冷量，進(jìn)一步減小送風(fēng)溫差。在這類空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)該對其能耗和節(jié)能問題給予特別重視，提倡棄用二次加熱，以降低能耗。
五、自動控制中的備用程序設(shè)計(jì)
恒溫恒濕空調(diào)廣泛適用于各種高精密環(huán)境，這樣的環(huán)境對空氣的溫度、濕度、潔凈度、氣流分布等各項(xiàng)指標(biāo)有很高的要求，必須由每年365天、每天24小時安全可靠運(yùn)行的專用機(jī)房精密空調(diào)設(shè)備來保障。因此在空調(diào)的設(shè)計(jì)中，對各種突發(fā)事件的應(yīng)急程序也必不可少。這就需要機(jī)房空調(diào)可靠的零部件和優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。一般多是N+1備份，一臺空調(diào)出了問題，其他空調(diào)就可以馬上接管整個系統(tǒng)。例如佳力圖的co-work系統(tǒng)，的i-com系統(tǒng)都是做的比較好的。
六、高顯熱比和大風(fēng)量
顯熱比是顯冷量與總冷量的比值，空調(diào)的總冷量是顯冷量和潛冷量之和，潛冷量是用來除濕的制冷數(shù)值，而顯冷量則是用于環(huán)境降溫的制冷數(shù)值。恒溫恒濕空調(diào)所處的環(huán)境主要是顯熱，因此恒溫恒濕空調(diào)的顯熱量比較高，一般在0.9以上。由于環(huán)境如果短時間內(nèi)溫度變化太快，將會造成系統(tǒng)服務(wù)器運(yùn)算混亂，因此在設(shè)計(jì)中采用大風(fēng)量，使出風(fēng)溫度不至于太低，并加大換氣次數(shù)，這對空調(diào)和系統(tǒng)穩(wěn)定都比較有利。
七、凈化要求與機(jī)外余壓
恒溫恒濕，但無凈化要求系統(tǒng)對空調(diào)機(jī)組的機(jī)外余壓要求不高，主要克服送回風(fēng)管道、閥門、散流器、初效過濾器等，常規(guī)的機(jī)組即可滿足要求。但既有恒溫恒濕要求，又有較高凈化等級控制要求的系統(tǒng)對恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的機(jī)外余壓要求較高，一般系統(tǒng)總阻力在1100Pa～1400Pa之間。需要克服送回風(fēng)管道、閥門、散流器、初效過濾器（初阻力50Pa，終阻力100Pa）、中效過濾器（初阻力150Pa，終阻力300Pa）、高效過濾器（初阻力250Pa，終阻力500Pa）等幾處常規(guī)壓力，一般的恒溫恒濕空調(diào)無法滿足其對機(jī)外余壓的要求。在這樣的情況下，如過系統(tǒng)設(shè)置二次回風(fēng)，那么常規(guī)情況下的潔凈式恒溫恒濕機(jī)組就無法選用；即便是一次回風(fēng)的情況，恒溫恒濕機(jī)組+加壓箱的設(shè)計(jì)形式，由于加壓風(fēng)機(jī)的型號與恒溫恒濕機(jī)組內(nèi)的風(fēng)機(jī)很難匹配，不同型號、不同功率的風(fēng)機(jī)在串聯(lián)或并聯(lián)時總風(fēng)量不是簡單的相加，計(jì)算相對較復(fù)雜；因此建議在一般設(shè)計(jì)過程中盡量設(shè)計(jì)為單風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。
八、不同季節(jié)的自動控制
在一些地區(qū)，不同季節(jié)的氣候差距比較大，環(huán)境溫濕差異也較大，因此在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分考慮到不同季節(jié)對空調(diào)性能要求的不同性。在冬季，當(dāng)室外干球溫度設(shè)定為恒定值，當(dāng)室外溫度大于恒定值時，預(yù)熱器閥門將關(guān)閉。反之預(yù)熱器閥門將開啟預(yù)熱新風(fēng)，使預(yù)熱溫度達(dá)到并保持恒定值。單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)控制整個預(yù)熱過程。系統(tǒng)給定溫度與干球傳感器測得的室內(nèi)溫度的差值作為調(diào)節(jié)器的輸入值。使混合風(fēng)能到達(dá)送風(fēng)狀態(tài)相應(yīng)的溫度值，從而實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)空氣溫度的控制。在夏季，用表冷器降溫除濕來實(shí)現(xiàn)對混合風(fēng)定露點(diǎn)溫度的控制。從而控制室內(nèi)的相對濕度，擾量的產(chǎn)生主要來源于兩部分：一部分是來自維護(hù)結(jié)構(gòu)傳濕和室內(nèi)濕源引起的濕負(fù)荷的擾動。另一部分是來自室外引進(jìn)的新風(fēng)濕負(fù)荷。該負(fù)荷隨著室外氣候變化而變化，引起擾量。恒溫恒濕空調(diào)的控制系統(tǒng)具有高精度、高顯熱比、穩(wěn)定等特點(diǎn)，由于這些特點(diǎn)，恒溫恒濕空調(diào)在設(shè)計(jì)中還有很多值得認(rèn)真研究和設(shè)計(jì)的地方，同時由于環(huán)境的復(fù)雜性，恒溫恒濕空調(diào)的設(shè)計(jì)并不能一概而論，而是要根據(jù)不同環(huán)境的需求來進(jìn)行不同的調(diào)整和設(shè)計(jì)。
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