摘要：現(xiàn)在的機(jī)械加工及其他一些工業(yè)行業(yè)，對(duì)室內(nèi)環(huán)境的要求越來(lái)越高，恒溫恒濕的環(huán)境已不局限于以往的計(jì)量室、檢測(cè)室。一些精密的加工區(qū)域，對(duì)環(huán)境溫濕度的要求也達(dá)到了溫度: 20 ±1℃; 相對(duì)濕度: ≤65%，甚至有的要求溫度:20 ± 0. 5℃ ; 相對(duì)濕度: 50 ± 10% 。過(guò)去，針對(duì)這種面積不是很大的恒溫恒濕空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，很多都是采用新風(fēng)和回風(fēng)先混合，然后經(jīng)降溫去濕處理，實(shí)行露點(diǎn)溫度控制加再熱式控制。這必然帶來(lái)大量的冷熱抵消，導(dǎo)致能量的大量浪費(fèi)。尤其是一些大中型的項(xiàng)目，因冷熱抵消引起的能耗量更大。

關(guān)鍵詞：恒溫恒濕；空調(diào)系統(tǒng)；全年運(yùn)行；控制系統(tǒng)

引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械、紡織、電子、化學(xué)等行業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求愈來(lái)愈高，與產(chǎn)品質(zhì)量緊密相關(guān)的空氣環(huán)境要求也越來(lái)越嚴(yán)格，因此越來(lái)越多的行業(yè)應(yīng)用恒溫恒濕空調(diào)來(lái)滿足生產(chǎn)工藝的要求。而為了實(shí)現(xiàn)工藝要求的溫濕度條件，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)做相應(yīng)的調(diào)節(jié)，就需要對(duì)溫濕度進(jìn)行有效的控制。常規(guī)的恒溫恒濕空調(diào)機(jī)對(duì)室內(nèi)溫濕度的控制是通過(guò)采取頻繁啟動(dòng)壓縮機(jī)、精確調(diào)節(jié)控制電加熱器和加濕器等措施實(shí)現(xiàn)的。這直接導(dǎo)致其負(fù)荷適應(yīng)性較差、能源消耗巨大、加熱加濕控制系統(tǒng)復(fù)雜、壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)影響其壽命及對(duì)電網(wǎng)造成巨大沖擊。實(shí)際上，有許多手段可以影響房間的溫濕度，但影響的程度是不一樣的。本文重點(diǎn)論述恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行控制。

1.空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.1冷熱源的選擇

由于絕對(duì)濕度控制精度為(7.8±1)(g/kg干空氣),根據(jù)室內(nèi)熱濕負(fù)荷分布情況,機(jī)器露點(diǎn)溫度必須低于10℃,那么表冷器的進(jìn)水溫度要求低于4℃。為了得到低溫水,恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的冷源選擇使用乙二醇水溶液冷水機(jī)組。根據(jù)夏季室外條件計(jì)算恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的最大冷負(fù)荷,選擇制冷量為386kw的活塞式冷水機(jī)組,經(jīng)過(guò)溫控和低溫保護(hù)改造的雙工況冷水機(jī)組可用于冷卻乙二醇水溶液,冷水機(jī)組通過(guò)溶液泵和管道向空氣處理機(jī)組提供低溫乙二醇水溶液。

為了節(jié)能和調(diào)節(jié)方便,熱源選用臥式燃?xì)獬盒蜔崴仩t,省去蒸汽一水換熱器,熱水鍋爐出水溫度為65一80℃,供熱系統(tǒng)通過(guò)熱水泵和管道分別向空氣處理機(jī)組的預(yù)熱、再熱和加熱盤管提供熱水。

1.2空調(diào)水系統(tǒng)

水系統(tǒng)采用同程式四管制。乙二醇水溶液循環(huán)系統(tǒng)由乙二醇水溶液泵,乙二醇水溶液箱和送回水管組成。循環(huán)泵自乙二醇水溶液箱將水溶液吸人,經(jīng)輸液管道與空氣處理機(jī)組的冷卻盤管相連接,經(jīng)冷卻盤管后通往冷水機(jī)組的蒸發(fā)器冷卻,再返回水溶液箱。乙二醇水溶液箱用來(lái)存放乙二醇水溶液,并在控制調(diào)節(jié)時(shí)穩(wěn)定工況用。熱水循環(huán)系統(tǒng)由熱水泵,熱水膨脹水箱和送回水管組成。熱水泵自熱水鍋爐將熱水吸人,分別通過(guò)空氣處理機(jī)組的熱水盤管加熱空氣后返回至熱水鍋爐。熱水膨脹水箱設(shè)于熱水循環(huán)系統(tǒng)的最高處。為排出冷水機(jī)組的冷凝熱,設(shè)置冷卻系統(tǒng),該系統(tǒng)由冷卻塔,冷卻水泵和供回水管組成。由于全年恒溫恒濕運(yùn)行調(diào)節(jié)控制的需要,冬季亦需冷水機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行,此時(shí)冷卻塔的風(fēng)機(jī)由冷卻水溫度控制停/開,水溫控制在15℃以上;若冬季發(fā)現(xiàn)冷卻水溫低于5℃時(shí),冷卻水泵必須連續(xù)自循環(huán)運(yùn)行,利用水泵的功耗防凍。此外水管系統(tǒng)增加旁通控制,以便在寒冬季節(jié)時(shí)減少通往冷卻塔的水量。

1.3空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)

空氣處理機(jī)組由混合段、初中效過(guò)濾段、檢修段、預(yù)熱段、加濕段、冷卻段、檢修段、再熱段和風(fēng)機(jī)段組成。為了提高溫濕度的控制精度,在各檢修段中加裝了均流裝置,并增加傳感器插人孔,混合段配有新回風(fēng)混合調(diào)節(jié)風(fēng)門,即可電動(dòng)設(shè)定也可手動(dòng)調(diào)節(jié)新、回風(fēng)比例。

通風(fēng)系統(tǒng)由新風(fēng)管和送風(fēng)管二個(gè)部分組成。采用一根新風(fēng)管向空氣處理機(jī)組提供新風(fēng),空氣處理機(jī)組由送風(fēng)管將已經(jīng)處理好的空氣按送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)經(jīng)總風(fēng)管和支風(fēng)管通至控制區(qū)域,采用圓形和方形散流器,并通過(guò)線控調(diào)節(jié)風(fēng)門,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求和熱負(fù)荷分布情況來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量以使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)獲得比較均勻的溫度場(chǎng)。

新風(fēng)管設(shè)置在屋頂,采用百葉式進(jìn)風(fēng)口,進(jìn)風(fēng)口裝有空氣過(guò)濾器。新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口用風(fēng)管和空氣處理機(jī)組新風(fēng)口相連,在分支口設(shè)置了調(diào)節(jié)風(fēng)門,用來(lái)調(diào)節(jié)空氣處理機(jī)組的進(jìn)風(fēng)量。不設(shè)回風(fēng)管,回風(fēng)直接從控制區(qū)域進(jìn)人空氣處理機(jī)組的回風(fēng)口。

2.空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制

為了使空調(diào)區(qū)域的溫度和濕度能維持在允許的波動(dòng)范圍內(nèi),本恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)采用全年自動(dòng)控制的運(yùn)行調(diào)節(jié)。此外還配有空氣處理過(guò)程溫濕度記錄儀的實(shí)時(shí)記錄。空調(diào)控制系統(tǒng)內(nèi)安裝DDG控制器,對(duì)應(yīng)著現(xiàn)場(chǎng)的空氣處理機(jī)組,控制器以一條通訊總線連接回監(jiān)控作為信息傳送,再由計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)。圖像化的中央監(jiān)控中心設(shè)在辦公室內(nèi),用一臺(tái)PC機(jī)為核心,以Wnidows為操作系統(tǒng),通過(guò)C一BUS總線將DDG控制器與中央監(jiān)控中心相連,完成空調(diào)的溫濕度信號(hào)檢測(cè)盒控制、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況的監(jiān)測(cè)、故障報(bào)警以及參數(shù)修正、發(fā)布指令和修改程序等功能。系統(tǒng)還備有記錄儀記錄重要信息如恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)外溫度、濕度等。

為了保證全年實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣處理機(jī)組的自動(dòng)控制,以達(dá)到室內(nèi)恒溫恒濕的目的,濕度控制采用變露點(diǎn)直接控制法。濕度控制由加濕器和冷卻盤管共同完成。系統(tǒng)運(yùn)行后,室內(nèi)絕對(duì)濕度傳感器的模擬量信號(hào)進(jìn)入DDG,通過(guò)與設(shè)定值進(jìn)行比較,若存在偏差,則根據(jù)PID算法決定冷卻盤管的露點(diǎn)溫度設(shè)定值,再依據(jù)實(shí)際露點(diǎn)溫度與設(shè)定溫度值的偏差通過(guò)PID控制來(lái)調(diào)節(jié)冷卻盤管回水電動(dòng)三通閥的開度,使室內(nèi)絕對(duì)濕度達(dá)到要求范圍。濕膜式加濕器的進(jìn)水電磁閥的控制由加濕器后的絕對(duì)濕度傳感器的實(shí)測(cè)值和設(shè)定值的偏差,通過(guò)電磁閥開關(guān)動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn),以達(dá)到等焙加濕的目的。

溫度控制由預(yù)熱段、冷卻段和再熱段三部分共同執(zhí)行。預(yù)熱段出口的空氣溫度傳感器控制調(diào)節(jié)預(yù)熱盤管回水電動(dòng)三通閥的開度,以保證經(jīng)過(guò)預(yù)熱段的新回混合風(fēng)達(dá)到一定的溫度,經(jīng)等燴加濕再經(jīng)冷卻段冷卻至室內(nèi)狀態(tài)空氣的露點(diǎn),此時(shí)空氣經(jīng)再熱段進(jìn)行再熱,根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定值的比較偏差,自動(dòng)調(diào)節(jié)再熱盤管回水電動(dòng)三通閥的開度以保證送風(fēng)空氣狀態(tài)達(dá)到室內(nèi)溫度范圍。為了防止外界環(huán)境空氣滲入空調(diào)區(qū)域,干擾空調(diào)室內(nèi)的溫、濕度,空調(diào)系統(tǒng)要求保持一定的正壓,室內(nèi)的正壓控制是根據(jù)排風(fēng)量的要求,利用壓差傳感器控制新風(fēng)門和回風(fēng)門的比例調(diào)節(jié)以期達(dá)到目的。

此外同時(shí)進(jìn)人記錄儀進(jìn)行溫濕度記錄的傳感器以標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)輸出,與控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)并聯(lián)使用該信號(hào)。

作為顯示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī),在屏幕上顯示控制系統(tǒng)圖、各點(diǎn)溫度、絕對(duì)濕度、閥門開度、風(fēng)門開度等信息,從而方便了操作人員的觀測(cè)。

3. 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行控制重點(diǎn)

(1)采用變露點(diǎn)直接控制方法可以實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的全年四季運(yùn)行調(diào)節(jié)。

(2)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)采用一次回風(fēng)循環(huán),可合理地利用回風(fēng),不僅能節(jié)約冷、熱能源,而且由于回風(fēng)溫、濕度接近空調(diào)房間的溫、濕度,補(bǔ)充適當(dāng)?shù)氖彝庑嘛L(fēng),使混合風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定,減少空氣處理所需的冷熱負(fù)荷,保證了冷卻盤管的露點(diǎn)溫度的恒定。

(3)采用新型的潔凈、節(jié)能加濕設(shè)備―濕膜加濕器,在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,運(yùn)行費(fèi)用低,無(wú)通常加濕器產(chǎn)生的白粉現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)了干凈的加濕;控制方式簡(jiǎn)單,節(jié)能高效。

(4)設(shè)計(jì)的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)自運(yùn)轉(zhuǎn)以來(lái),各項(xiàng)性能參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)和工藝的要求。經(jīng)測(cè)試結(jié)果表明,24小時(shí)內(nèi),溫度控制精度一般為土0.9℃,絕對(duì)濕度控制精度為±0.79(g/kg干空氣)。

(5)在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中曾對(duì)恒溫恒濕區(qū)域的幾個(gè)重要控制點(diǎn)進(jìn)行了溫、濕度的測(cè)量,結(jié)果表明,控制區(qū)域內(nèi)不同地點(diǎn)的溫、濕度略有偏差,但偏差均在允許的波動(dòng)范圍內(nèi)。說(shuō)明布風(fēng)系統(tǒng)的氣流組織均勻性有待進(jìn)一步的提高。建議溫、濕度控制精度要求更高、更均勻的空調(diào)系統(tǒng)采取能使空氣充分混合的專用通風(fēng)系統(tǒng)。

4.結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)變頻恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度控制方面進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)和研究，分析了恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)全年運(yùn)行控制系統(tǒng)，可以取得較為滿意的控制效果，為系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行提供了一種有效的方法。 

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