關于恒溫恒濕空調控制的分析

　　摘要：恒溫恒濕空調有效解決了季節(jié)和天氣原因造成的室內問題。本文分析了恒溫恒濕空調控制系統(tǒng)的常見問題進行論述，分析了不同季節(jié)、不同要求下恒溫恒濕空調的控制問題。以期對行業(yè)在空氣處理和控制方式的改進設計上能夠提高。

　　關鍵詞：恒溫恒濕空調；自動化控制；季節(jié)高精度備用程序

　　一、引言

　　恒溫恒濕空調作為專用空調機，對環(huán)境的溫度、濕度和潔凈度都有嚴格的要求，具有高效節(jié)能、低噪音、和環(huán)境保護等功能。恒溫恒濕空調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驗室中，通過集中空調系統(tǒng)，對空氣進行降溫、祛濕或加熱后，在經(jīng)過大回風量進行房間的高等級凈化和正壓控制，從而滿足空間環(huán)境的各項需求。因此，恒溫恒濕空調在電子、光學設備、醫(yī)療衛(wèi)生、生物制藥、檢測及實驗室等領域應用比較廣泛。

　　二、恒溫恒濕空調概述

　　（一）、恒溫恒濕空調系統(tǒng)的概念

　　空調系統(tǒng)都有一定的調節(jié)房間的濕度和溫度的性能，但對一般的工藝性空調或舒適性空調，調節(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格。我們通常所說的恒溫恒濕空調是工藝性空調的一種，它對區(qū)域偏差以及室內濕度、溫度的波動和控制要求比較嚴格。

　　（二）、恒溫恒濕空調的系統(tǒng)結構

　　恒溫恒濕空調系統(tǒng)為四管制，具備用蒸汽加濕的一次回風空調系統(tǒng)和新風預熱器。其中，加濕器用于對混合風在處理冬季空氣過程中進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在夏季工況下進行再熱處理和在冬季模式下進行加熱處理；表冷器用于對混合風在夏季工況下的除濕降溫處理；加熱器用于對新風空氣在處理冬季空氣過程中的預加熱。

　　三、系統(tǒng)對環(huán)境監(jiān)測的高精度

　　恒溫恒濕空調所在的環(huán)境對溫度和濕度的要求十分嚴格，尤其是在實驗室、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、水源等分布十分復雜，導致環(huán)境中的溫濕分布并不均衡。因此就需要空調自動控制系統(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)在的恒溫恒濕空調要求一般在溫度精度達±2℃，濕度精度±5%，高精度空調可以溫度精度達到±0.5℃，濕度精度達到±2%。

　　四、溫濕控制中高效能比

　　在傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調系統(tǒng)設計中，在溫度和濕度的控制上，機組有風冷和水冷型兩種，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溫度而去濕，通過加熱器的再熱控制室內溫度保持在設定值。該類機組由于冷量的調節(jié)一般僅二檔或三檔，機組出口空氣的露點溫度不易穩(wěn)定，對室內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中的空調能耗會比較大，尤其在濕度比較高的環(huán)境下，既要保證除濕的效果，又要保證預設的溫度，此時的耗能量將遠遠大于一般機房空調的耗能量。為了避免這種情況，再設計上可以將室外空氣處理到機器露點再同室內回風混合，進入主空調箱干冷卻送風，把送風溫差控制在相應的規(guī)范范圍內；直到環(huán)境內冷負荷減小至一定數(shù)值，再用冷卻盤管的冷凍水流量或進水溫度的改變來調節(jié)冷量，進一步減小送風溫差。在這類空調工程設計中，應該對其能耗和節(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計

　　恒溫恒濕空調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、氣流分布等各項指標有很高的要求，必須由每年365天、每天24小時安全可靠運行的專用機房精密空調設備來保障。因此在空調的設計中，對各種突發(fā)事件的應急程序也必不可少。這就需要機房空調可靠的零部件和優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。一般多是N+1備份，一臺空調出了問題，其他空調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、高顯熱比和大風量

　　顯熱比是顯冷量與總冷量的比值，空調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。恒溫恒濕空調所處的環(huán)境主要是顯熱，因此恒溫恒濕空調的顯熱量比較高，一般在0.9以上。由于環(huán)境如果短時間內溫度變化太快，將會造成系統(tǒng)服務器運算混亂，因此在設計中采用大風量，使出風溫度不至于太低，并加大換氣次數(shù)，這對空調和系統(tǒng)穩(wěn)定都比較有利。

　　七、凈化要求與機外余壓

　　恒溫恒濕，但無凈化要求系統(tǒng)對空調機組的機外余壓要求不高，主要克服送回風管道、閥門、散流器、初效過濾器等，常規(guī)的機組即可滿足要求。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)對恒溫恒濕空調機組的機外余壓要求較高，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無法滿足其對機外余壓的要求。在這樣的情況下，如過系統(tǒng)設置二次回風，那么常規(guī)情況下的潔凈式恒溫恒濕機組就無法選用；即便是一次回風的情況，恒溫恒濕機組+加壓箱的設計形式，由于加壓風機的型號與恒溫恒濕機組內的風機很難匹配，不同型號、不同功率的風機在串聯(lián)或并聯(lián)時總風量不是簡單的相加，計算相對較復雜；因此建議在一般設計過程中盡量設計為單風機系統(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，因此在空調系統(tǒng)設計中，應充分考慮到不同季節(jié)對空調性能要求的不同性。在冬季，當室外干球溫度設定為恒定值，當室外溫度大于恒定值時，預熱器閥門將關閉。反之預熱器閥門將開啟預熱新風，使預熱溫度達到并保持恒定值。單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)控制整個預熱過程。系統(tǒng)給定溫度與干球傳感器測得的室內溫度的差值作為調節(jié)器的輸入值。使混合風能到達送風狀態(tài)相應的溫度值，從而實現(xiàn)對室內空氣溫度的控制。在夏季，用表冷器降溫除濕來實現(xiàn)對混合風定露點溫度的控制。從而控制室內的相對濕度，擾量的產(chǎn)生主要來源于兩部分：一部分是來自維護結構傳濕和室內濕源引起的濕負荷的擾動。另一部分是來自室外引進的新風濕負荷。該負荷隨著室外氣候變化而變化，引起擾量。恒溫恒濕空調的控制系統(tǒng)具有高精度、高顯熱比、穩(wěn)定等特點，由于這些特點，恒溫恒濕空調在設計中還有很多值得認真研究和設計的地方，同時由于環(huán)境的復雜性，恒溫恒濕空調的設計并不能一概而論，而是要根據(jù)不同環(huán)境的需求來進行不同的調整和設計。

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