恒溫恒濕空調(diào)不同工況下的自動(dòng)控制

　　1恒溫恒濕空調(diào)簡介

　　1.1恒溫恒濕空調(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(dòng)和控制要求比較嚴(yán)格。

　　1.2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。

　　2恒溫恒濕空調(diào)過渡季節(jié)的工況

　　2.1過渡季節(jié)自動(dòng)控制

　　在過渡季節(jié),當(dāng)天氣參數(shù)變化到冬季時(shí),自動(dòng)控制按冬季工況進(jìn)行;當(dāng)天氣參數(shù)變化到夏季時(shí),自動(dòng)控制按夏季工況進(jìn)行。

　　2.1.1自動(dòng)控制室內(nèi)濕度

　　把對混合風(fēng)進(jìn)行控制處理后的露點(diǎn)溫度作為恒定值,把混合風(fēng)蒸汽加濕器的閥門開度作為輸出值,把露點(diǎn)溫度給定值和露點(diǎn)溫度傳感器測得的露點(diǎn)溫度的差值作為調(diào)節(jié)器的輸入,達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn),從而對室內(nèi)空氣的相對濕度進(jìn)行控制。

　　2.1.2自動(dòng)控制室內(nèi)溫度

　　混合風(fēng)表冷器的閥門開度為輸出值,溫度給定值和溫度傳感器測得的露點(diǎn)溫度的差值作為調(diào)節(jié)器的輸入,處理混合風(fēng)后達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)相對應(yīng)的溫度值,對室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行控制。

　　2.2處理過渡季節(jié)空氣的過程

　　過渡季節(jié)的工況復(fù)雜,空氣處理過程要隨著室外溫濕度受雨雪天氣影響的變化而變化,既可能需要對空氣按照夏季工況進(jìn)行處理,也可能需要對空氣按照冬季工況進(jìn)行處理。

　　3恒溫恒濕空調(diào)的冬季工況

　　3.1冬季工況的自動(dòng)控制

　　3.1.1自動(dòng)控制室內(nèi)濕度

　　以對混合風(fēng)控制處理后的露點(diǎn)溫度為定值,以混合風(fēng)蒸汽加濕器的閥門開度為輸出值,調(diào)節(jié)器的輸入是露點(diǎn)溫度給定值與測得的露點(diǎn)溫度所得的差值,將混合風(fēng)在達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)后送入房間,對室內(nèi)的空氣相對濕度進(jìn)行控制。單回路開環(huán)控制貫穿了整個(gè)控制系統(tǒng)。

　　3.1.2自動(dòng)控制室內(nèi)溫度

　　(1)預(yù)熱控制。

　　當(dāng)室外干球溫度比5℃高時(shí),將預(yù)熱器閥門關(guān)閉,當(dāng)室外干球溫度比5℃低時(shí),將預(yù)熱器閥門開啟給新風(fēng)預(yù)熱,使新風(fēng)溫度經(jīng)預(yù)熱后保持在5℃。單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)貫穿整個(gè)空氣預(yù)熱溫度控制系統(tǒng),室外新風(fēng)負(fù)荷受室外氣候的影響產(chǎn)生擾動(dòng)。

　　(2)二次加熱控制。

　　把混合風(fēng)加熱器的閥門開度作為輸出值,調(diào)節(jié)器的輸入值是由給定溫度值和干球溫度傳感器測得的室內(nèi)溫度的差值;使處理混合風(fēng)后達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)相對應(yīng)的溫度值,以實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)空氣溫度的控制。

　　(3)綜合分析室內(nèi)溫度控制。

　　單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)貫穿于整個(gè)室內(nèi)溫度控制系統(tǒng),該系統(tǒng)主要有兩種擾量:第一,通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)室內(nèi)熱量傳給室外從而產(chǎn)生熱負(fù)荷,而室內(nèi)熱源和產(chǎn)生的波動(dòng)擾量將熱量直接散出,使得室內(nèi)熱負(fù)荷減少。造成偏差的原因無論是內(nèi)部擾量還是外來擾量,均能反映控制作用而且總是讓系統(tǒng)偏差趨于下降。所以,具有對被控量偏離給定值進(jìn)行自動(dòng)修正的能力、控制精度高。第二,室內(nèi)焓值和新風(fēng)進(jìn)出空調(diào)系統(tǒng)的差值產(chǎn)生新風(fēng)熱負(fù)荷,隨著外界天氣狀況變化該負(fù)荷也在變化,產(chǎn)生擾量?？諝忸A(yù)熱溫度控制系統(tǒng)會(huì)在室外溫度低于5℃時(shí)補(bǔ)償一部分熱量,使得新風(fēng)擾量降低。

　　3.2冬季工況處理空氣的過程

　　當(dāng)室外溫度比5℃高時(shí),預(yù)熱器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。當(dāng)室外空氣溫度比5℃低時(shí),閥動(dòng)作受預(yù)熱器電動(dòng)調(diào)節(jié),把新風(fēng)加熱到5℃;預(yù)熱器能夠起到防止霜凍的作用,所以,和夏季工況相比,冬季工況多了預(yù)熱器的控制環(huán)節(jié)。

　　4恒溫恒濕空調(diào)的夏季工況

　　4.1夏季工況的自動(dòng)控制

　　4.1.1自動(dòng)控制室內(nèi)溫度

　　用再熱器對因控制露點(diǎn)溫度表冷器產(chǎn)生的過冷量進(jìn)行補(bǔ)償,從而控制室溫,維持室內(nèi)溫度在要求的范圍內(nèi)。表冷器除濕使室內(nèi)溫度控制所需要的送風(fēng)溫度高于送風(fēng)溫度,此時(shí)用二次加熱器加熱送風(fēng),補(bǔ)償其冷量。將混合風(fēng)加熱器的閥門開度作為輸出值,調(diào)節(jié)器的輸入值是由和溫度給定值和干球溫度傳感器測得的室內(nèi)溫度的差值,處理混合風(fēng)后到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn),以對室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行控制。

　　4.1.2自動(dòng)控制室內(nèi)濕度

　　對于混合風(fēng)定露點(diǎn)溫度的控制要用表冷器降溫除濕來實(shí)現(xiàn),從而把室內(nèi)相對濕度維持在要求的范圍內(nèi),第一部分干擾來自于維護(hù)結(jié)構(gòu)傳濕和室內(nèi)濕源引起的濕負(fù)荷的擾動(dòng)產(chǎn)生的擾量,第二部分干擾來自從室外引進(jìn)的新風(fēng)濕負(fù)荷,隨室外氣候變化該負(fù)荷也在變化,產(chǎn)生擾量。

　　4.1.3綜合分析室內(nèi)溫度的控制

　　在對混合風(fēng)露點(diǎn)溫度進(jìn)行控制的過程中,即對室內(nèi)相對濕度進(jìn)行維持的過程,不可避免其附帶產(chǎn)生溫度擾量。主要有兩種擾量存在于整個(gè)溫度控制系統(tǒng):第一,室內(nèi)熱源直接將熱量散出形成的冷負(fù)荷擾量和通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)室外熱量傳給室內(nèi)產(chǎn)生冷負(fù)荷產(chǎn)生的波動(dòng)擾量。第二,室內(nèi)焓值和新風(fēng)進(jìn)出空調(diào)系統(tǒng)之差產(chǎn)生新風(fēng)冷負(fù)荷的擾量。

　　4.2夏季工況處理空氣的過程

　　必須以除濕優(yōu)先來對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)時(shí),前提是表冷器的容量的選擇、送風(fēng)量、送風(fēng)溫差和負(fù)荷計(jì)算的確定均要滿足除濕條件,然后再對溫度條件進(jìn)行考慮。只能有一種情況使表冷器處理空氣溫濕度時(shí)出現(xiàn)矛盾,即溫度滿足但是除濕不夠。只有再次除濕降溫,直至除濕滿足條件才能對這個(gè)矛盾進(jìn)行解決。然后對溫度利用再熱方式進(jìn)行補(bǔ)償。暖通工藝是不允許發(fā)生溫降不夠、除濕卻滿足條件的情況的。

　　5結(jié)語

　　溫恒濕空調(diào)的控制系統(tǒng)具有大時(shí)滯、非線性和多變量等特點(diǎn),由于各控制回路之間在空調(diào)系統(tǒng)中相互影響、耦合和干擾,致使在許多工程案例中,所有回路同時(shí)工作時(shí)整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,但每個(gè)回路單獨(dú)運(yùn)行都較正常。文中詳細(xì)的分析了在過渡季節(jié)、冬季和夏季三種工況下一次回風(fēng)的恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組和常用的蒸汽加濕的空氣處理過程,控制分解了濕度和溫度參數(shù)的控制。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]楊獻(xiàn)勇．熱工過程自動(dòng)控制(第一版)[M]．北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000．

　　[2]呂光磊．恒溫恒濕類空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究[J]．鄭州工業(yè)學(xué)院報(bào)(自然科學(xué)版),2007,22(2):132～134．

　　[3]朱順兵．建筑自動(dòng)化系統(tǒng)空調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制策略分析[J]．南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,28(2):59～62．

　　[4]張子慧,黃翔,張景春.空調(diào)自動(dòng)控制[M]．北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,l999．