恒溫恒濕空調(diào)不同工況下的自動控制

　　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空調(diào)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。

　　2恒溫恒濕空調(diào)過渡季節(jié)的工況

　　2.1過渡季節(jié)自動控制

　　在過渡季節(jié),當天氣參數(shù)變化到冬季時,自動控制按冬季工況進行;當天氣參數(shù)變化到夏季時,自動控制按夏季工況進行。

　　2.1.1自動控制室內(nèi)濕度

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

　　2.1.2自動控制室內(nèi)溫度

　　混合風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溫度的差值作為調(diào)節(jié)器的輸入,處理混合風后達到送風狀態(tài)點相對應的溫度值,對室內(nèi)空氣溫度進行控制。

　　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行處理,也可能需要對空氣按照冬季工況進行處理。

　　3恒溫恒濕空調(diào)的冬季工況

　　3.1冬季工況的自動控制

　　3.1.1自動控制室內(nèi)濕度

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

　　3.1.2自動控制室內(nèi)溫度

　　(1)預熱控制。

　　當室外干球溫度比5℃高時,將預熱器閥門關(guān)閉,當室外干球溫度比5℃低時,將預熱器閥門開啟給新風預熱,使新風溫度經(jīng)預熱后保持在5℃。單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)貫穿整個空氣預熱溫度控制系統(tǒng),室外新風負荷受室外氣候的影響產(chǎn)生擾動。

　　(2)二次加熱控制。

　　把混合風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;使處理混合風后達到送風狀態(tài)點相對應的溫度值,以實現(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,通過圍護結(jié)構(gòu)室內(nèi)熱量傳給室外從而產(chǎn)生熱負荷,而室內(nèi)熱源和產(chǎn)生的波動擾量將熱量直接散出,使得室內(nèi)熱負荷減少。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行自動修正的能力、控制精度高。第二,室內(nèi)焓值和新風進出空調(diào)系統(tǒng)的差值產(chǎn)生新風熱負荷,隨著外界天氣狀況變化該負荷也在變化,產(chǎn)生擾量。空氣預熱溫度控制系統(tǒng)會在室外溫度低于5℃時補償一部分熱量,使得新風擾量降低。

　　3.2冬季工況處理空氣的過程

　　當室外溫度比5℃高時,預熱器電動調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。當室外空氣溫度比5℃低時,閥動作受預熱器電動調(diào)節(jié),把新風加熱到5℃;預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夏季工況的自動控制

　　4.1.1自動控制室內(nèi)溫度

　　用再熱器對因控制露點溫度表冷器產(chǎn)生的過冷量進行補償,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溫度高于送風溫度,此時用二次加熱器加熱送風,補償其冷量。將混合風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,處理混合風后到送風狀態(tài)點,以對室內(nèi)空氣溫度進行控制。

　　4.1.2自動控制室內(nèi)濕度

　　對于混合風定露點溫度的控制要用表冷器降溫除濕來實現(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結(jié)構(gòu)傳濕和室內(nèi)濕源引起的濕負荷的擾動產(chǎn)生的擾量,第二部分干擾來自從室外引進的新風濕負荷,隨室外氣候變化該負荷也在變化,產(chǎn)生擾量。

　　4.1.3綜合分析室內(nèi)溫度的控制

　　在對混合風露點溫度進行控制的過程中,即對室內(nèi)相對濕度進行維持的過程,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荷擾量和通過圍護結(jié)構(gòu)室外熱量傳給室內(nèi)產(chǎn)生冷負荷產(chǎn)生的波動擾量。第二,室內(nèi)焓值和新風進出空調(diào)系統(tǒng)之差產(chǎn)生新風冷負荷的擾量。

　　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)進行設計,設計時,前提是表冷器的容量的選擇、送風量、送風溫差和負荷計算的確定均要滿足除濕條件,然后再對溫度條件進行考慮。只能有一種情況使表冷器處理空氣溫濕度時出現(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矛盾進行解決。然后對溫度利用再熱方式進行補償。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)具有大時滯、非線性和多變量等特點,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,所有回路同時工作時整個系統(tǒng)就會出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象,但每個回路單獨運行都較正常。文中詳細的分析了在過渡季節(jié)、冬季和夏季三種工況下一次回風的恒溫恒濕空調(diào)機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

　　[1]楊獻勇．熱工過程自動控制(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)學院報(自然科學版),2007,22(2):132～134．

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

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