恒温恒湿空调不同工况下的自动控制
1恒温恒湿空调简介
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。
1.2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。
2恒温恒湿空调过渡季节的工况
2.1过渡季节自动控制
在过渡季节,当天气参数变化到冬季时,自动控制按冬季工况进行;当天气参数变化到夏季时,自动控制按夏季工况进行。
2.1.1自动控制室内湿度
把对混合风进行控制处理后的露点温度作为恒定值,把混合风蒸汽加湿器的阀门开度作为输出值,把露点温度给定值和露点温度传感器测得的露点温度的差值作为调节器的输入,达到送风状态点,从而对室内空气的相对湿度进行控制。
2.1.2自动控制室内温度
混合风表冷器的阀门开度为输出值,温度给定值和温度传感器测得的露点温度的差值作为调节器的输入,处理混合风后达到送风状态点相对应的温度值,对室内空气温度进行控制。
2.2处理过渡季节空气的过程
过渡季节的工况复杂,空气处理过程要随着室外温湿度受雨雪天气影响的变化而变化,既可能需要对空气按照夏季工况进行处理,也可能需要对空气按照冬季工况进行处理。
3恒温恒湿空调的冬季工况
3.1冬季工况的自动控制
3.1.1自动控制室内湿度
以对混合风控制处理后的露点温度为定值,以混合风蒸汽加湿器的阀门开度为输出值,调节器的输入是露点温度给定值与测得的露点温度所得的差值,将混合风在达到送风状态点后送入房间,对室内的空气相对湿度进行控制。单回路开环控制贯穿了整个控制系统。
3.1.2自动控制室内温度
(1)预热控制。
当室外干球温度比5℃高时,将预热器阀门关闭,当室外干球温度比5℃低时,将预热器阀门开启给新风预热,使新风温度经预热后保持在5℃。单回路闭环控制系统贯穿整个空气预热温度控制系统,室外新风负荷受室外气候的影响产生扰动。
(2)二次加热控制。
把混合风加热器的阀门开度作为输出值,调节器的输入值是由给定温度值和干球温度传感器测得的室内温度的差值;使处理混合风后达到送风状态点相对应的温度值,以实现对室内空气温度的控制。
(3)综合分析室内温度控制。
单回路闭环控制系统贯穿于整个室内温度控制系统,该系统主要有两种扰量:第一,通过围护结构室内热量传给室外从而产生热负荷,而室内热源和产生的波动扰量将热量直接散出,使得室内热负荷减少。造成偏差的原因无论是内部扰量还是外来扰量,均能反映控制作用而且总是让系统偏差趋于下降。所以,具有对被控量偏离给定值进行自动修正的能力、控制精度高。第二,室内焓值和新风进出空调系统的差值产生新风热负荷,随着外界天气状况变化该负荷也在变化,产生扰量。空气预热温度控制系统会在室外温度低于5℃时补偿一部分热量,使得新风扰量降低。
3.2冬季工况处理空气的过程
当室外温度比5℃高时,预热器电动调节阀关闭。当室外空气温度比5℃低时,阀动作受预热器电动调节,把新风加热到5℃;预热器能够起到防止霜冻的作用,所以,和夏季工况相比,冬季工况多了预热器的控制环节。
4恒温恒湿空调的夏季工况
4.1夏季工况的自动控制
4.1.1自动控制室内温度
用再热器对因控制露点温度表冷器产生的过冷量进行补偿,从而控制室温,维持室内温度在要求的范围内。表冷器除湿使室内温度控制所需要的送风温度高于送风温度,此时用二次加热器加热送风,补偿其冷量。将混合风加热器的阀门开度作为输出值,调节器的输入值是由和温度给定值和干球温度传感器测得的室内温度的差值,处理混合风后到送风状态点,以对室内空气温度进行控制。
4.1.2自动控制室内湿度
对于混合风定露点温度的控制要用表冷器降温除湿来实现,从而把室内相对湿度维持在要求的范围内,第一部分干扰来自于维护结构传湿和室内湿源引起的湿负荷的扰动产生的扰量,第二部分干扰来自从室外引进的新风湿负荷,随室外气候变化该负荷也在变化,产生扰量。
4.1.3综合分析室内温度的控制
在对混合风露点温度进行控制的过程中,即对室内相对湿度进行维持的过程,不可避免其附带产生温度扰量。主要有两种扰量存在于整个温度控制系统:第一,室内热源直接将热量散出形成的冷负荷扰量和通过围护结构室外热量传给室内产生冷负荷产生的波动扰量。第二,室内焓值和新风进出空调系统之差产生新风冷负荷的扰量。
4.2夏季工况处理空气的过程
必须以除湿优先来对空调系统进行设计,设计时,前提是表冷器的容量的选择、送风量、送风温差和负荷计算的确定均要满足除湿条件,然后再对温度条件进行考虑。只能有一种情况使表冷器处理空气温湿度时出现矛盾,即温度满足但是除湿不够。只有再次除湿降温,直至除湿满足条件才能对这个矛盾进行解决。然后对温度利用再热方式进行补偿。暖通工艺是不允许发生温降不够、除湿却满足条件的情况的。
5结语
温恒湿空调的控制系统具有大时滞、非线性和多变量等特点,由于各控制回路之间在空调系统中相互影响、耦合和干扰,致使在许多工程案例中,所有回路同时工作时整个系统就会出现不稳定的现象,但每个回路单独运行都较正常。文中详细的分析了在过渡季节、冬季和夏季三种工况下一次回风的恒温恒湿空调机组和常用的蒸汽加湿的空气处理过程,控制分解了湿度和温度参数的控制。
参考文献
[1]杨献勇．热工过程自动控制(第一版)[M]．北京:中国建筑工业出版社,2000．
[2]吕光磊．恒温恒湿类空调系统的节能研究[J]．郑州工业学院报(自然科学版),2007,22(2):132～134．
[3]朱顺兵．建筑自动化系统空调节能优化控制策略分析[J]．南京工业大学学报,2006,28(2):59～62．
[4]张子慧,黄翔,张景春.空调自动控制[M]．北京:科学技术文献出版社,l999．
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<
<