恒温恒湿空调三种工况下自动控制研究

低温与超导第37卷 第6期

制冷技术R efrigeration Cryo .&Supercond .V o.l 37 N o .6

收稿日期:2009-04-28

基金项目:上海市重点学科建设项目(S30503)资助。

作者简介:盛健(1985-),男,硕士研究生在读,主要研究方向为恒温恒湿空调的节能研究。

恒温恒湿空调三种工况下自动控制研究

盛健,周志钢,吴兆林,贾楠

(上海理工大学制冷技术研究所,上海200093)

摘要:针对恒温恒湿空调在夏季、冬季和过渡季节三种典型工况下的自动控制,详细分析了三种工况下空气处理过程,对温度和湿度的控制进行了分解、给出了实现框图并分析了控制系统本身造成的控制精度问题,为恒温恒湿空调的控制改进提供参考。

关键词:恒温恒湿空调;自动控制;精度;节能

Research on aut o -cont rol of const ant te m perature and const ant hu m idity

air -conditioner in three different conditions

Sheng Jian ,Zhou Zh i gang ,W u Zhao lin ,Jia N an

(Instit ute of R efr i gerati on Technology and Eng i neeri ng ,U ni versit y o f Shanghai for Sc i ence and Techno l ogy ,

Shangha i 200093,Ch i na)

Abstrac t :Th i s paper d i scussed t he auto-contro l syste m o f constant te m perat ure and constant hu m i dity a ir-conditi oner i n three different cond itions .And contro lme t hods of temperature and hu m i dity we re a l so analysed ,and this paper showed t he fram e p i c t ures o f the contro l syste m,and i nd i cated the precisi on prob le m of itse l.f T his paper can prov i de t he reference to the i m prove m ent o f t he con tro l syste m o f the m achi ne .

K eyword s :constant temperature and constant hu m i d ity a i r-cond iti oner ;auto -contro;l prec isi on ;conserve energy

1 引言

恒温恒湿空调用于将室内的温度、湿度、洁净度及气流速度控制在一定的波动范围内,以满足

工业生产、科学研究等特殊场合对室内环境的要求。恒温恒湿空调系统的设计和运行必须考虑在室外气象条件和室内热湿负荷变化时,系统如何控制才能在全年里既能满足室内温湿度要求,又

能达到经济运行的目的。这就需要空调自动控制系统来实现。空调自控系统是建立在暖通工艺与自控理论相结合的基础上的,因此实现空调自控系统的前提是遵从暖通工艺。本文对常用的蒸汽加湿、一次回风恒温恒湿空调机组在夏季、冬季和过渡季节三种工况下的空气处理过程进行了详细的分析,对温度和湿度参数的控制进行了控制分解,并给出了控制实现框图

[1~4]

。

图1 蒸汽加湿、一次回风恒温恒湿空调系统图

F i g.1 Stream hu m i dify and pri m ary return a ir constant re t urn te m pe ra t ure and constant hu m i dity AC

2 恒温恒湿空调简介

2.1 恒温恒湿空调结构

常用的具有新风预热器、蒸汽加湿的一次回风空调系统,其结构见图1。此系统为四管制恒温恒湿空调系统,其中加热器1用于在冬季空气处理过程中新风空气的预热;表冷器2用于在夏季工况下对混合风的降温除湿处理以除去混合风中的湿量;加热器3用于在冬季工况下对混合风进行加热处理和夏季工况下对混合风进行再热处

理;加湿器4用于在冬季和夏季工况下对混合风

进行加湿处理。

2.2 恒温恒湿空调的自动控制

[5~8]

恒温恒湿空调系统的控制原理图见图2,其中DDC 为直接数字控制系统,PLC 为可编程逻辑系统,A I 为模拟输入量,D I 为数字输入量,AO 为模拟输出量,DO 为数字输出量。输入量由测量仪器获得;输出量要显示出来、以便于随时跟踪观测空调系统的运行状态,有些输出量要传递给执

行机构去调节被控对象。

图2 蒸汽加湿、一次回风恒温恒湿空调控制系统图

F i g .2 Contro l syste m of strea m hum idify and pri m ary a ir constant te mperature and constant hu m i d ity AC

空调系统的主要工艺环节有加热、降温、加湿、除湿、过滤、循环风机和风门等,其中降温除湿器的冷媒、加热器和加湿器的蒸汽都可通过调节

阀连续控制。风门对于没有室内压力要求的系统,通常在调试过程中手动控制并固定开度。在空气经过空调机组的唯一冷却工艺装置时,降温与除湿过程同时进行。所以传统的空调控制中,分别使用一个温度分程调节回路和一个湿度分程调节回路。温度回路的分程输出控制加热蒸汽调节阀开度指令;湿度回路的分程输出分别控制加湿调节阀开度和除湿用冷冻水调节阀指令。按照夏季、冬季和过渡季节三种不同的工况,应采用三种不同的控制模式,分述如下。

3 恒温恒湿空调夏季工况的自动控制

3.1 夏季工况空气处理过程

夏季工况空气处理过程在h -d 图上的过程

见图3,可知空调必须以除湿优先来设计空调系

统。在设计时,负荷计算、送风温差、送风量的确定及表冷器的容量选择均以满足除湿条件为前提,然后再考虑温度条件。当表冷器处理空气温

湿度出现矛盾时,只能是一种情况即温度满足而除湿不够。为解决这个矛盾,只有再次降温除湿,直至除湿满足条件。然后利用再热方式对温度进行补偿。对于除湿满足条件而温降不够的情况是暖通工艺不允许发生的,因为再次降温后,虽能满足降温需要,但空气的机器露点温度会下降、导致除湿过大,而湿度补偿的代价远远大于温度补偿。

图3 夏季空气处理过程h -d 图

F i g.3 T he curve of h -d of a ir-conditi on at s umm er