論文空調機組溫濕度分區控制原理

　　空調機組是由各種空氣處理功能段組裝而成的一種空氣處理調節設備，其功能包含過(guò)濾、殺菌、冷卻、加熱、除濕、加濕等多種，在涂裝車(chē)間、醫藥車(chē)間、電子廠(chǎng)房等場(chǎng)合多有應用，根據實(shí)用需要，可自由選擇其功能，其中空氣的溫濕度調節，是最常見(jiàn)的功能應用之一。

　　一、溫濕度控制基礎理論

　　為了有效控制空氣溫濕度，需要采用一定的方法對空氣處理過(guò)程進(jìn)行分析。在工程上，為了使用方便，繪制了濕空氣的濕空氣焓濕圖。焓濕圖表示一定大氣壓下，濕空氣的各參數，即焓h（kJ/kg干空氣）、含濕量d（g/kg干空氣）、溫度t （℃） 、相對濕度（%）和水蒸氣分壓力的值及其相互關(guān)系。焓濕圖可以根據兩個(gè)獨立的參數比較簡(jiǎn)便的確定空氣的狀態(tài)點(diǎn)及其余參數，更為重要的是它可以反映空氣狀態(tài)在熱濕交換作用下的變化過(guò)程。

　　1.濕空氣主要參數

　　1.1 相對濕度：是指空氣中水汽壓與飽和水汽壓的百分比。濕空氣的絕對濕度與相同溫度下可能達到的最大絕對濕度之比。也可表示為濕空氣中水蒸氣分壓力與相同溫度下水的飽和壓力之比。

　　1.3 干球溫度：用溫度計在空氣中直接測出的溫度。

　　1.4 濕球溫度：等焓值狀態(tài)下，空氣中水蒸汽達到飽和時(shí)的空氣溫度。

　　1.5 焓：濕空氣的焓為單位質(zhì)量干空氣的焓和其所帶水蒸汽的焓之和，它與濕空氣中水蒸汽的含量和濕空氣當前的`溫度有關(guān)。

　　2.濕空氣經(jīng)過(guò)各種調節后狀態(tài)的變化

　　2.1 加熱：濕空氣經(jīng)過(guò)加熱后，狀態(tài)的變化是一樣的，都是沿著(zhù)絕對含濕量線(xiàn)上升，在此過(guò)程中，濕空氣的絕對含濕量不變，干球溫度上升，相對濕度減少，焓值增大。

　　2.2 表冷：濕空氣經(jīng)過(guò)表冷后，狀態(tài)的變化分兩種情況：一是當降溫較少時(shí)，降溫未達到露點(diǎn)，沒(méi)有水凝結出來(lái)的情況，濕空氣的狀態(tài)沿著(zhù)絕對含濕量線(xiàn)下降，在此過(guò)程中，濕空氣的絕對含濕量不變，干球溫度下將，相對濕度增大，焓值減少；二是降溫較大，降溫達到露點(diǎn)，有水凝結出來(lái)的情況，濕空氣的狀態(tài)沿著(zhù)絕對含濕量線(xiàn)下將到露點(diǎn)，然后開(kāi)始有水凝結出來(lái)，沿著(zhù)100%相對濕度線(xiàn)下將，在此過(guò)程中，濕空氣的絕對含濕量減少，干球溫度下將，相對濕度增大（基本達到100%），焓值減少。但需注意，由于表冷器在換熱時(shí)空氣換熱不均，所以實(shí)際在表冷過(guò)程中無(wú)論降溫多少，均會(huì )有水凝結出來(lái)。

　　2.3 加濕段：目前空氣調節加濕方式多為噴淋等焓加濕，空氣經(jīng)過(guò)加濕后，在理論上是沿著(zhù)等焓線(xiàn)移動(dòng)的，由濕度較低的一點(diǎn)變化動(dòng)到濕度較高的一點(diǎn)，在此過(guò)程中，濕空氣的絕對含濕量增加，干球溫度下降，相對濕度增大，焓值保持不變。但需注意，由于加濕水溫的影響，實(shí)際噴淋加濕過(guò)程并不是完全沿著(zhù)等焓線(xiàn)移動(dòng)，而是根據水溫高低而波動(dòng)，只能說(shuō)近似為等焓。

　　二、溫濕度控制分區

　　焓濕圖基本涵蓋了濕空氣的所有狀態(tài)點(diǎn)，我們以此為依據，按照溫濕度控制初始點(diǎn)與目標點(diǎn)的參數對比，將焓濕圖分為三個(gè)區，即為將待處理空氣按狀態(tài)分劃到三個(gè)不同的控制區間，區分對待。

　　當d初始 < d目標，h初始 < h目標時(shí)，初始空氣點(diǎn)位于1區；

　　當d初始 < d目標，h初始 > h目標時(shí)，初始空氣點(diǎn)位于3區；

　　當d初始 > d目標時(shí)，初始空氣點(diǎn)位于3區；

　　三、溫濕度控制過(guò)程及方式

　　在空氣進(jìn)風(fēng)位置及送風(fēng)位置分別設置溫濕度儀，自動(dòng)檢測空氣溫濕度變化，并實(shí)時(shí)將數據反饋至PLC控制器，通過(guò)計算得出初始點(diǎn)與目標點(diǎn)空氣的“焓值”hm 和“含濕量”dm，通過(guò)比對判斷當前狀態(tài)位于哪個(gè)控制區間，并求出Δh、Δd、Δt。

　　1.當初始點(diǎn)位于1區時(shí)，此時(shí)一般是溫度低、濕度小，需運行一次加熱和噴淋加濕，先通過(guò)升溫，將狀態(tài)點(diǎn)移動(dòng)到等焓線(xiàn)上，然后通過(guò)等焓加濕，即可達到目標點(diǎn)，該狀態(tài)基本都在冬季出現。

　　3.當初始點(diǎn)位于3區時(shí)，此時(shí)一般是溫度高、濕度大，需運行表冷和二次加熱，先通過(guò)降溫除濕，將狀態(tài)點(diǎn)移動(dòng)到目標點(diǎn)下方，然后通過(guò)二次加熱回調，即可達到目標點(diǎn)，該狀態(tài)基本都在夏季出現。

　　4.根據分區，溫濕度控制對應也分以下三種操作模式

　　5.空氣熱濕處理各功能的控制方式

　　一次加熱：通過(guò)Δh，利用PID計算并控制一次加熱燃氣閥的開(kāi)度；

　　制冷：通過(guò)Δh，利用PID計算并控制冷水閥的開(kāi)度；

　　加濕：通過(guò)Δd，利用PID計算并控制加濕泵的頻率；

　　二次加熱：通過(guò)Δt，利用PID計算并控制二次加熱燃氣閥的開(kāi)度；

　　四、溫濕度分區的優(yōu)點(diǎn)

　　由于溫濕度自動(dòng)控制采用了分區控制的理念，在不同的區域，根據需要啟用不同的能源和功能段。

　　1.有效的減少了系統的輸入變量，避免溫濕度超調的出現和反復的波動(dòng)，可以大大縮短溫濕度穩定所需的時(shí)間；

　　2.可以實(shí)時(shí)根據溫濕度控制所需，對能源種類(lèi)做出調整，比如當外界狀態(tài)點(diǎn)位于冬季狀態(tài)時(shí)，就不需要啟動(dòng)中央制冷站，二次加熱也可以關(guān)閉，這樣既方便了設備的操作，同時(shí)也達到節能降耗的目的；

　　五、結語(yǔ)

　　空調溫濕度分區控制，采用比較簡(jiǎn)單清晰的控制思路，即避免了全自動(dòng)狀態(tài)下，某些時(shí)段各控制功能相互掣肘，造成無(wú)端的能源消耗，又考慮了所有狀態(tài)的控制精度及穩定性，簡(jiǎn)單實(shí)用，便與實(shí)現。

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