关于恒温恒湿空调控制的分析

关于恒温恒湿空调控制的分析

　　摘要：恒温恒湿空调有效解决了季节和天气原因造成的室内问题。本文分析了恒温恒湿空调控制系统的常见问题进行论述，分析了不同季节、不同要求下恒温恒湿空调的控制问题。以期对行业在空气处理和控制方式的改进设计上能够提高。

　　关键词：恒温恒湿空调；自动化控制；季节高精度备用程序

　　一、引言

　　恒温恒湿空调作为专用空调机，对环境的温度、湿度和洁净度都有严格的要求，具有高效节能、低噪音、和环境保护等功能。恒温恒湿空调在一些对空气的温度、湿度、洁度要求都比较高的厂房或者实验室中，通过集中空调系统，对空气进行降温、祛湿或加热后，在经过大回风量进行房间的高等级净化和正压控制，从而满足空间环境的各项需求。因此，恒温恒湿空调在电子、光学设备、医疗卫生、生物制药、检测及实验室等领域应用比较广泛。

　　二、恒温恒湿空调概述

　　（一）、恒温恒湿空调系统的概念

　　空调系统都有一定的调节房间的湿度和温度的性能，但对一般的工艺性空调或舒适性空调，调节湿度、温度变化的偏差以及区域之间的偏差要求并不严格。我们通常所说的恒温恒湿空调是工艺性空调的一种，它对区域偏差以及室内湿度、温度的波动和控制要求比较严格。

　　（二）、恒温恒湿空调的系统结构

　　恒温恒湿空调系统为四管制，具备用蒸汽加湿的一次回风空调系统和新风预热器。其中，加湿器用于对混合风在处理冬季空气过程中进行夏季工况下的加湿处理和加湿处理。加热器用于对混合风在夏季工况下进行再热处理和在冬季模式下进行加热处理；表冷器用于对混合风在夏季工况下的除湿降温处理；加热器用于对新风空气在处理冬季空气过程中的预加热。

　　三、系统对环境监测的高精度

　　恒温恒湿空调所在的环境对温度和湿度的要求十分严格，尤其是在实验室、医院等高精密环境中。与此同时，由于这类环境中热源、水源等分布十分复杂，导致环境中的温湿分布并不均衡。因此就需要空调自动控制系统对环境的温湿变化具有较高的敏感度，能够迅速的感知环境中的温湿变化，并极快的做出有效反映，保证环境中的温度和湿度。现在的恒温恒湿空调要求一般在温度精度达±2℃，湿度精度±5%，高精度空调可以温度精度达到±0.5℃，湿度精度达到±2%。

　　四、温湿控制中高效能比

　　在传统的恒温恒湿空调系统设计中，在温度和湿度的控制上，机组有风冷和水冷型两种，配备有多级电加热器和电极加湿罐及微电脑控制器。在冷却祛湿工况条件下，蒸发盘管使空气温度低于露点温度而去湿，通过加热器的再热控制室内温度保持在设定值。该类机组由于冷量的调节一般仅二档或三档，机组出口空气的露点温度不易稳定，对室内相对湿度的控制能力较低，一般宜用于相对湿度控制精度在±5%的试验室，目前大多采用了该种定型产品。简单来说就是冷却、加温、除湿的过程。虽然效果比较明显，但是很显然这个过程的当中的空调能耗会比较大，尤其在湿度比较高的环境下，既要保证除湿的效果，又要保证预设的温度，此时的耗能量将远远大于一般机房空调的耗能量。为了避免这种情况，再设计上可以将室外空气处理到机器露点再同室内回风混合，进入主空调箱干冷却送风，把送风温差控制在相应的规范范围内；直到环境内冷负荷减小至一定数值，再用冷却盘管的冷冻水流量或进水温度的改变来调节冷量，进一步减小送风温差。在这类空调工程设计中，应该对其能耗和节能问题给予特别重视，提倡弃用二次加热，以降低能耗。

　　五、自动控制中的备用程序设计

　　恒温恒湿空调广泛适用于各种高精密环境，这样的环境对空气的温度、湿度、洁净度、气流分布等各项指标有很高的要求，必须由每年365天、每天24小时安全可靠运行的专用机房精密空调设备来保障。因此在空调的设计中，对各种突发事件的应急程序也必不可少。这就需要机房空调可靠的零部件和优秀的控制系统。一般多是N+1备份，一台空调出了问题，其他空调就可以马上接管整个系统。例如佳力图的co-work系统，的i-com系统都是做的比较好的。

　　六、高显热比和大风量

　　显热比是显冷量与总冷量的比值，空调的总冷量是显冷量和潜冷量之和，潜冷量是用来除湿的制冷数值，而显冷量则是用于环境降温的制冷数值。恒温恒湿空调所处的环境主要是显热，因此恒温恒湿空调的显热量比较高，一般在0.9以上。由于环境如果短时间内温度变化太快，将会造成系统服务器运算混乱，因此在设计中采用大风量，使出风温度不至于太低，并加大换气次数，这对空调和系统稳定都比较有利。

　　七、净化要求与机外余压

　　恒温恒湿，但无净化要求系统对空调机组的机外余压要求不高，主要克服送回风管道、阀门、散流器、初效过滤器等，常规的机组即可满足要求。但既有恒温恒湿要求，又有较高净化等级控制要求的系统对恒温恒湿空调机组的机外余压要求较高，一般系统总阻力在1100Pa～1400Pa之间。需要克服送回风管道、阀门、散流器、初效过滤器（初阻力50Pa，终阻力100Pa）、中效过滤器（初阻力150Pa，终阻力300Pa）、高效过滤器（初阻力250Pa，终阻力500Pa）等几处常规压力，一般的恒温恒湿空调无法满足其对机外余压的要求。在这样的情况下，如过系统设置二次回风，那么常规情况下的洁净式恒温恒湿机组就无法选用；即便是一次回风的情况，恒温恒湿机组+加压箱的设计形式，由于加压风机的型号与恒温恒湿机组内的风机很难匹配，不同型号、不同功率的风机在串联或并联时总风量不是简单的相加，计算相对较复杂；因此建议在一般设计过程中尽量设计为单风机系统。

　　八、不同季节的自动控制

　　在一些地区，不同季节的气候差距比较大，环境温湿差异也较大，因此在空调系统设计中，应充分考虑到不同季节对空调性能要求的不同性。在冬季，当室外干球温度设定为恒定值，当室外温度大于恒定值时，预热器阀门将关闭。反之预热器阀门将开启预热新风，使预热温度达到并保持恒定值。单回路闭环控制系统控制整个预热过程。系统给定温度与干球传感器测得的室内温度的差值作为调节器的输入值。使混合风能到达送风状态相应的温度值，从而实现对室内空气温度的控制。在夏季，用表冷器降温除湿来实现对混合风定露点温度的控制。从而控制室内的相对湿度，扰量的产生主要来源于两部分：一部分是来自维护结构传湿和室内湿源引起的湿负荷的扰动。另一部分是来自室外引进的新风湿负荷。该负荷随着室外气候变化而变化，引起扰量。恒温恒湿空调的控制系统具有高精度、高显热比、稳定等特点，由于这些特点，恒温恒湿空调在设计中还有很多值得认真研究和设计的地方，同时由于环境的复杂性，恒温恒湿空调的设计并不能一概而论，而是要根据不同环境的需求来进行不同的调整和设计。

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