引言

隨著國家經濟的發展，機械、紡織、電子、化學等行業對產品質量的要求愈來愈高，與產品質量緊密相關的空氣環境要求也越來越嚴格，因此越來越多的行業應用恒溫恒濕空調來滿足生產工藝的要求。而為了實現工藝要求的溫濕度條件，對空調系統做相應的調節，就需要對溫濕度進行有效的控制。常規的恒溫恒濕空調機對室內溫濕度的控制是通過采取頻繁啟動壓縮機、精確調節控制電加熱器和加濕器等措施實現的。這直接導致其負荷適應性較差、能源消耗巨大、加熱加濕控制系統復雜、壓縮機頻繁啟動影響其壽命及對電網造成巨大沖擊。實際上，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。本文重點論述恒溫恒濕空調系統全年運行控制。

1.空調系統的設計

1.1冷熱源的選擇

由于絕對濕度控制精度為(7.8±1)(g/kg干空氣),根據室內熱濕負荷分布情況,機器露點溫度必須低于10℃,那么表冷器的進水溫度要求低于4℃。為了得到低溫水,恒溫恒濕空調系統的冷源選擇使用乙二醇水溶液冷水機組。根據夏季室外條件計算恒溫恒濕空調系統的最大冷負荷,選擇制冷量為386kw的活塞式冷水機組,經過溫控和低溫保護改造的雙工況冷水機組可用于冷卻乙二醇水溶液,冷水機組通過溶液泵和管道向空氣處理機組提供低溫乙二醇水溶液。

為了節能和調節方便,熱源選用臥式燃氣常壓型熱水鍋爐,省去蒸汽一水換熱器,熱水鍋爐出水溫度為65一80℃,供熱系統通過熱水泵和管道分別向空氣處理機組的預熱、再熱和加熱盤管提供熱水。

1.2空調水系統

水系統采用同程式四管制。乙二醇水溶液循環系統由乙二醇水溶液泵,乙二醇水溶液箱和送回水管組成。循環泵自乙二醇水溶液箱將水溶液吸人,經輸液管道與空氣處理機組的冷卻盤管相連接,經冷卻盤管后通往冷水機組的蒸發器冷卻,再返回水溶液箱。乙二醇水溶液箱用來存放乙二醇水溶液,并在控制調節時穩定工況用。熱水循環系統由熱水泵,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,分別通過空氣處理機組的熱水盤管加熱空氣后返回至熱水鍋爐。熱水膨脹水箱設于熱水循環系統的最高處。為排出冷水機組的冷凝熱,設置冷卻系統,該系統由冷卻塔,冷卻水泵和供回水管組成。由于全年恒溫恒濕運行調節控制的需要,冬季亦需冷水機組低負荷運行,此時冷卻塔的風機由冷卻水溫度控制停/開,水溫控制在15℃以上;若冬季發現冷卻水溫低于5℃時,冷卻水泵必須連續自循環運行,利用水泵的功耗防凍。此外水管系統增加旁通控制,以便在寒冬季節時減少通往冷卻塔的水量。

1.3空調風系統

空氣處理機組由混合段、初中效過濾段、檢修段、預熱段、加濕段、冷卻段、檢修段、再熱段和風機段組成。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,混合段配有新回風混合調節風門,即可電動設定也可手動調節新、回風比例。

通風系統由新風管和送風管二個部分組成。采用一根新風管向空氣處理機組提供新風,空氣處理機組由送風管將已經處理好的空氣按送風狀態參數經總風管和支風管通至控制區域,采用圓形和方形散流器,并通過線控調節風門,根據生產工藝要求和熱負荷分布情況來調節風量以使整個空調系統獲得比較均勻的溫度場。

新風管設置在屋頂,采用百葉式進風口,進風口裝有空氣過濾器。新風進風口用風管和空氣處理機組新風口相連,在分支口設置了調節風門,用來調節空氣處理機組的進風量。不設回風管,回風直接從控制區域進人空氣處理機組的回風口。

2.空調系統的自動控制

為了使空調區域的溫度和濕度能維持在允許的波動范圍內,本恒溫恒濕空調系統采用全年自動控制的運行調節。此外還配有空氣處理過程溫濕度記錄儀的實時記錄。空調控制系統內安裝DDG控制器,對應著現場的空氣處理機組,控制器以一條通訊總線連接回監控作為信息傳送,再由計算機監控中心監測。圖像化的中央監控中心設在辦公室內,用一臺PC機為核心,以Wnidows為操作系統,通過C一BUS總線將DDG控制器與中央監控中心相連,完成空調的溫濕度信號檢測盒控制、設備的運轉情況的監測、故障報警以及參數修正、發布指令和修改程序等功能。系統還備有記錄儀記錄重要信息如恒溫恒濕空調系統的室內外溫度、濕度等。

為了保證全年實現對空氣處理機組的自動控制,以達到室內恒溫恒濕的目的,濕度控制采用變露點直接控制法。濕度控制由加濕器和冷卻盤管共同完成。系統運行后,室內絕對濕度傳感器的模擬量信號進入DDG,通過與設定值進行比較,若存在偏差,則根據PID算法決定冷卻盤管的露點溫度設定值,再依據實際露點溫度與設定溫度值的偏差通過PID控制來調節冷卻盤管回水電動三通閥的開度,使室內絕對濕度達到要求范圍。濕膜式加濕器的進水電磁閥的控制由加濕器后的絕對濕度傳感器的實測值和設定值的偏差,通過電磁閥開關動作來實現,以達到等焙加濕的目的。

溫度控制由預熱段、冷卻段和再熱段三部分共同執行。預熱段出口的空氣溫度傳感器控制調節預熱盤管回水電動三通閥的開度,以保證經過預熱段的新回混合風達到一定的溫度,經等燴加濕再經冷卻段冷卻至室內狀態空氣的露點,此時空氣經再熱段進行再熱,根據室內溫度與設定值的比較偏差,自動調節再熱盤管回水電動三通閥的開度以保證送風空氣狀態達到室內溫度范圍。為了防止外界環境空氣滲入空調區域,干擾空調室內的溫、濕度,空調系統要求保持一定的正壓,室內的正壓控制是根據排風量的要求,利用壓差傳感器控制新風門和回風門的比例調節以期達到目的。

此外同時進人記錄儀進行溫濕度記錄的傳感器以標準電壓信號輸出,與控制執行機構并聯使用該信號。

作為顯示監測系統的計算機,在屏幕上顯示控制系統圖、各點溫度、絕對濕度、閥門開度、風門開度等信息,從而方便了操作人員的觀測。

3. 恒溫恒濕空調系統全年運行控制重點

(1)采用變露點直接控制方法可以實現恒溫恒濕空調系統的全年四季運行調節。

(2)恒溫恒濕空調系統采用一次回風循環,可合理地利用回風,不僅能節約冷、熱能源,而且由于回風溫、濕度接近空調房間的溫、濕度,補充適當的室外新風,使混合風狀態點相對穩定,減少空氣處理所需的冷熱負荷,保證了冷卻盤管的露點溫度的恒定。

(3)采用新型的潔凈、節能加濕設備―濕膜加濕器,在實際運行過程中,運行費用低,無通常加濕器產生的白粉現象,實現了干凈的加濕;控制方式簡單,節能高效。

(4)設計的恒溫恒濕空調系統自運轉以來,各項性能參數均達到設計和工藝的要求。經測試結果表明,24小時內,溫度控制精度一般為土0.9℃,絕對濕度控制精度為±0.79(g/kg干空氣)。

(5)在空調系統運轉過程中曾對恒溫恒濕區域的幾個重要控制點進行了溫、濕度的測量,結果表明,控制區域內不同地點的溫、濕度略有偏差,但偏差均在允許的波動范圍內。說明布風系統的氣流組織均勻性有待進一步的提高。建議溫、濕度控制精度要求更高、更均勻的空調系統采取能使空氣充分混合的專用通風系統。

4.結語

本文對變頻恒溫恒濕空調系統的溫濕度控制方面進行了分析，設計和研究，分析了恒溫恒濕空調系統全年運行控制系統，可以取得較為滿意的控制效果，為系統長期穩定可靠運行提供了一種有效的方法。

文章來源：阿爾西機房精密空調http://www.63y1.cn/jingmikongtiao/airsys.html

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