中科恒润恒温恒湿空调系统全年运行控制

摘要：现在的机械加工及其他一些工业行业，对室内环境的要求越来越高，恒温恒湿的环境已不局限于以往的计量室、检测室。一些精密的加工区域，对环境温湿度的要求也达到了温度:20±1℃;相对湿度:≤65%，甚至有的要求温度:20±0.5℃;相对湿度:50±10%。过去，针对这种面积不是很大的恒温恒湿空气调节系统，很多都是采用新风和回风先混合，然后经降温去湿处理，实行露点温度控制加再热式控制。这必然带来大量的冷热抵消，导致能量的大量浪费。尤其是一些大中型的项目，因冷热抵消引起的能耗量更大。

关键词：恒温恒湿；空调系统；全年运行；控制系统

引言

随着国家经济的发展，机械、纺织、电子、化学等行业对产品质量的要求愈来愈高，与产品质量紧密相关的空气环境要求也越来越严格，因此越来越多的行业应用恒温恒湿空调来满足生产工艺的要求。而为了实现工艺要求的温湿度条件，对空调系统做相应的调节，就需要对温湿度进行有效的控制。常规的恒温恒湿空调机对室内温湿度的控制是通过采取频繁启动压缩机、精确调节控制电加热器和加湿器等措施实现的。这直接导致其负荷适应性较差、能源消耗巨大、加热加湿控制系统复杂、压缩机频繁启动影响其寿命及对电网造成巨大冲击。实际上，有许多手段可以影响房间的温湿度，但影响的程度是不一样的。本文重点论述恒温恒湿空调系统全年运行控制。

1.空调系统的设计

1.1冷热源的选择

由于绝对湿度控制精度为(7.8±1)(g/kg干空气),根据室内热湿负荷分布情况,机器露点温度必须低于10℃,那么表冷器的进水温度要求低于4℃。为了得到低温水,恒温恒湿空调系统的冷源选择使用乙二醇水溶液冷水机组。根据夏季室外条件计算恒温恒湿空调系统的最大冷负荷,选择制冷量为386kw的活塞式冷水机组,经过温控和低温保护改造的双工况冷水机组可用于冷却乙二醇水溶液,冷水机组通过溶液泵和管道向空气处理机组提供低温乙二醇水溶液。

为了节能和调节方便,热源选用卧式燃气常压型热水锅炉,省去蒸汽一水换热器,热水锅炉出水温度为65一80℃,供热系统通过热水泵和管道分别向空气处理机组的预热、再热和加热盘管提供热水。

1.2空调水系统

水系统采用同程式四管制。乙二醇水溶液循环系统由乙二醇水溶液泵,乙二醇水溶液箱和送回水管组成。循环泵自乙二醇水溶液箱将水溶液吸人,经输液管道与空气处理机组的冷却盘管相连接,经冷却盘管后通往冷水机组的蒸发器冷却,再返回水溶液箱。乙二醇水溶液箱用来存放乙二醇水溶液,并在控制调节时稳定工况用。热水循环系统由热水泵,热水膨胀水箱和送回水管组成。热水泵自热水锅炉将热水吸人,分别通过空气处理机组的热水盘管加热空气后返回至热水锅炉。热水膨胀水箱设于热水循环系统的最高处。为排出冷水机组的冷凝热,设置冷却系统,该系统由冷却塔,冷却水泵和供回水管组成。由于全年恒温恒湿运行调节控制的需要,冬季亦需冷水机组低负荷运行,此时冷却塔的风机由冷却水温度控制停/开,水温控制在15℃以上;若冬季发现冷却水温低于5℃时,冷却水泵必须连续自循环运行,利用水泵的功耗防冻。此外水管系统增加旁通控制,以便在寒冬季节时减少通往冷却塔的水量。

1.3空调风系统

空气处理机组由混合段、初中效过滤段、检修段、预热段、加湿段、冷却段、检修段、再热段和风机段组成。为了提高温湿度的控制精度,在各检修段中加装了均流装置,并增加传感器插人孔,混合段配有新回风混合调节风门,即可电动设定也可手动调节新、回风比例。

通风系统由新风管和送风管二个部分组成。采用一根新风管向空气处理机组提供新风,空气处理机组由送风管将已经处理好的空气按送风状态参数经总风管和支风管通至控制区域,采用圆形和方形散流器,并通过线控调节风门,根据生产工艺要求和热负荷分布情况来调节风量以使整个空调系统获得比较均匀的温度场。

新风管设置在屋顶,采用百叶式进风口,进风口装有空气过滤器。新风进风口用风管和空气处理机组新风口相连,在分支口设置了调节风门,用来调节空气处理机组的进风量。不设回风管,回风直接从控制区域进人空气处理机组的回风口。

2.空调系统的自动控制

为了使空调区域的温度和湿度能维持在允许的波动范围内,本恒温恒湿空调系统采用全年自动控制的运行调节。此外还配有空气处理过程温湿度记录仪的实时记录。空调控制系统内安装DDG控制器,对应着现场的空气处理机组,控制器以一条通讯总线连接回监控作为信息传送,再由计算机监控中心监测。图像化的中央监控中心设在办公室内,用一台PC机为核心,以Wnidows为操作系统,通过C一BUS总线将DDG控制器与中央监控中心相连,完成空调的温湿度信号检测盒控制、设备的运转情况的监测、故障报警以及参数修正、发布指令和修改程序等功能。系统还备有记录仪记录重要信息如恒温恒湿空调系统的室内外温度、湿度等。

为了保证全年实现对空气处理机组的自动控制,以达到室内恒温恒湿的目的,湿度控制采用变露点直接控制法。湿度控制由加湿器和冷却盘管共同完成。系统运行后,室内绝对湿度传感器的模拟量信号进入DDG,通过与设定值进行比较,若存在偏差,则根据PID算法决定冷却盘管的露点温度设定值,再依据实际露点温度与设定温度值的偏差通过PID控制来调节冷却盘管回水电动三通阀的开度,使室内绝对湿度达到要求范围。湿膜式加湿器的进水电磁阀的控制由加湿器后的绝对湿度传感器的实测值和设定值的偏差,通过电磁阀开关动作来实现,以达到等焙加湿的目的。

温度控制由预热段、冷却段和再热段三部分共同执行。预热段出口的空气温度传感器控制调节预热盘管回水电动三通阀的开度,以保证经过预热段的新回混合风达到一定的温度,经等烩加湿再经冷却段冷却至室内状态空气的露点,此时空气经再热段进行再热,根据室内温度与设定值的比较偏差,自动调节再热盘管回水电动三通阀的开度以保证送风空气状态达到室内温度范围。为了防止外界环境空气渗入空调区域,干扰空调室内的温、湿度,空调系统要求保持一定的正压,室内的正压控制是根据排风量的要求,利用压差传感器控制新风门和回风门的比例调节以期达到目的。

此外同时进人记录仪进行温湿度记录的传感器以标准电压信号输出,与控制执行机构并联使用该信号。

作为显示监测系统的计算机,在屏幕上显示控制系统图、各点温度、绝对湿度、阀门开度、风门开度等信息,从而方便了操作人员的观测。

3.恒温恒湿空调系统全年运行控制重点

(1)采用变露点直接控制方法可以实现恒温恒湿空调系统的全年四季运行调节。

(2)恒温恒湿空调系统采用一次回风循环,可合理地利用回风,不仅能节约冷、热能源,而且由于回风温、湿度接近空调房间的温、湿度,补充适当的室外新风,使混合风状态点相对稳定,减少空气处理所需的冷热负荷,保证了冷却盘管的露点温度的恒定。

(3)采用新型的洁净、节能加湿设备―湿膜加湿器,在实际运行过程中,运行费用低,无通常加湿器产生的白粉现象,实现了干净的加湿;控制方式简单,节能高效。

(4)设计的恒温恒湿空调系统自运转以来,各项性能参数均达到设计和工艺的要求。经测试结果表明,24小时内,温度控制精度一般为土0.9℃,绝对湿度控制精度为±0.79(g/kg干空气)。

(5)在空调系统运转过程中曾对恒温恒湿区域的几个重要控制点进行了温、湿度的测量,结果表明,控制区域内不同地点的温、湿度略有偏差,但偏差均在允许的波动范围内。说明布风系统的气流组织均匀性有待进一步的提高。建议温、湿度控制精度要求更高、更均匀的空调系统采取能使空气充分混合的专用通风系统。

4.结语

本文对变频恒温恒湿空调系统的温湿度控制方面进行了分析，设计和研究，分析了恒温恒湿空调系统全年运行控制系统，可以取得较为满意的控制效果，为系统长期稳定可靠运行提供了一种有效的方法。