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
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(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)預(yù)熱器。其中,加濕器用于對混合風(fēng)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(fēng)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(fēng)在夏季工況下的除濕降溫處理;加熱器用于對新風(fēng)空氣在處理冬季空氣過程中的預(yù)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(dāng)天氣參數(shù)變化到冬季時,自動控制按冬季工況進行;當(dāng)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(fēng)進行控制處理后的露點溫度作為恒定值,把混合風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)后達到送風(fēng)狀態(tài)點相對應(yīng)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(fù)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(fēng)控制處理后的露點溫度為定值,以混合風(fēng)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(fēng)在達到送風(fēng)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(yù)熱控制。
當(dāng)室外干球溫度比5℃高時,將預(yù)熱器閥門關(guān)閉,當(dāng)室外干球溫度比5℃低時,將預(yù)熱器閥門開啟給新風(fēng)預(yù)熱,使新風(fēng)溫度經(jīng)預(yù)熱后保持在5℃。單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)貫穿整個空氣預(yù)熱溫度控制系統(tǒng),室外新風(fēng)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(fēng)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(fēng)后達到送風(fēng)狀態(tài)點相對應(yīng)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(fēng)進出空調(diào)系統(tǒng)的差值產(chǎn)生新風(fēng)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?？諝忸A(yù)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(fēng)擾量降低。
3.2冬季工況處理空氣的過程
當(dāng)室外溫度比5℃高時,預(yù)熱器電動調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。當(dāng)室外空氣溫度比5℃低時,閥動作受預(yù)熱器電動調(diào)節(jié),把新風(fēng)加熱到5℃;預(yù)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(yù)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(fēng)溫度高于送風(fēng)溫度,此時用二次加熱器加熱送風(fēng),補償其冷量。將混合風(fēng)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(fēng)后到送風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)進出空調(diào)系統(tǒng)之差產(chǎn)生新風(fēng)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(shè)計,設(shè)計時,前提是表冷器的容量的選擇、送風(fēng)量、送風(fēng)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(fēng)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。
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