摘要:恒溫恒濕空調(diào)主要用于將室內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度及氣流速度控制在一定的波動范圍內(nèi)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等特殊場合對室內(nèi)環(huán)境的要求。恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行必須考慮在室外氣象條件和室內(nèi)熱濕負(fù)荷變化時(shí)，既能滿足室內(nèi)溫濕度要求，又能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。
　　關(guān)鍵詞:恒溫恒濕；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；調(diào)試；問題
　　0楔言
　　本工程為冷藏陳列柜的測試室，房間長4.2m，寬3.6m，高3.6m，房間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)為夾心彩鋼板，保溫材料為厚7cm的聚苯乙烯。根據(jù)陳列柜測試標(biāo)準(zhǔn)EN441-4，房間內(nèi)的干球溫度為25℃±1℃，相對濕度60%±3%，垂直方向上的溫度梯度不超過2℃/m，總梯度不超過6℃。在陳列柜不運(yùn)行時(shí)，其前縱平面內(nèi)水平風(fēng)速必須保持在0.1m/s～0.2m/s之間。
　　1恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的概念
　　空調(diào)系統(tǒng)都具有對房間的溫度、濕度有一定的調(diào)節(jié)性能，但是對于一般的舒適性空調(diào)或工藝性空調(diào)，它們對溫度、濕度變化偏差和區(qū)域之間的偏差的調(diào)節(jié)要求并不嚴(yán)格。只有一些特殊的工藝過程或科學(xué)實(shí)驗(yàn)，要求溫度、濕度變化偏差和區(qū)域之間的偏差很小。通常我們把對室內(nèi)溫度、濕度波動和區(qū)域偏差控制要求嚴(yán)格的空調(diào)稱之為恒溫恒濕空調(diào)，它是工藝性空調(diào)的一種。
　　2恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　2.1熱濕負(fù)荷的研究
　　1)熱負(fù)荷的特點(diǎn)。測試室的冷藏陳列柜為整體式，由陳列柜柜體、制冷系統(tǒng)和風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)三部分組成。制冷系統(tǒng)的冷凝器放置在陳列柜的底部，陳列柜運(yùn)行時(shí),制冷系統(tǒng)的冷凝器散發(fā)大量的熱量，是測試室內(nèi)較大的熱源，且隨著冷藏時(shí)間的推移，冷凝器的散熱量不斷變化，即冷凝器的散熱量不是恒定值。此外，當(dāng)制冷系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，其蒸發(fā)器的表面會結(jié)霜，為了保證制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須定期對其進(jìn)行除霜。此時(shí)，控制系統(tǒng)會發(fā)出融霜指令，運(yùn)行加熱設(shè)備來進(jìn)行融霜，加熱設(shè)備產(chǎn)生的熱量部分用以融霜，其他部分散失到測試室內(nèi)，這部分熱量不容忽視。另外，BSEN441-4標(biāo)準(zhǔn)要求在離地板1m處測試室內(nèi)的照度為600lx±100lx,則室內(nèi)的照明負(fù)荷需進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。
　　2)濕負(fù)荷的特點(diǎn)。食品冷藏陳列柜內(nèi)的設(shè)定溫度一般為0℃～5℃，溫度較低,其制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器表面溫度低于0℃，陳列柜內(nèi)空氣中的水蒸氣易在蒸發(fā)器的表面結(jié)霜，所以陳列柜在運(yùn)行時(shí)具有減濕功能，減濕量由一個(gè)融霜周期內(nèi)的融化水量進(jìn)行確定。
　　2.2氣流組織設(shè)計(jì)
　　氣流組織對恒溫恒濕房間精度的影響較大。文獻(xiàn)[1]指出高精度恒溫恒濕空調(diào)房間的氣流組織應(yīng)遵從以下原則：合理的氣流組織流程，應(yīng)充分發(fā)揮送風(fēng)氣流的冷卻或加熱作用；建立一個(gè)穩(wěn)定均勻的溫度場，以保證氣流到達(dá)工作區(qū)時(shí)，其平均溫度與工作區(qū)的溫度差不超過允許的溫度波動值。為了保證陳列柜前縱平面內(nèi)的水平風(fēng)速要求、室內(nèi)良好的溫度場及流場，本設(shè)計(jì)主要采用全面孔板送風(fēng)、架空活動地板回風(fēng)的上送下回式氣流組織，另外采用支流風(fēng)道連接狹長型風(fēng)口(風(fēng)口內(nèi)部要設(shè)有整流葉片，保證氣流均勻)，來滿足水平風(fēng)速要求。由于水平風(fēng)速要求為0.1m/s～0.2m/s,所以在設(shè)計(jì)孔板送風(fēng)面積時(shí)必須使工作區(qū)的垂直風(fēng)速低于0.1m/s，同時(shí)，在支流風(fēng)道上裝設(shè)插板來控制水平風(fēng)速。陳列柜底部的冷凝器為集中熱源，陳列柜制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)將熱量傳至陳列柜的后部下方。為了有效保證室內(nèi)良好的溫度分布，除了增加陳列柜后上部空調(diào)送風(fēng)孔板的送風(fēng)面積外，還要增加后部回風(fēng)口的面積，即增加局部送回風(fēng)面積。
　　2.3風(fēng)量的確定
　　送風(fēng)的風(fēng)量對恒溫恒濕空調(diào)房間精度的影響也較大。一般溫度精度為±1℃的實(shí)驗(yàn)室,換氣次數(shù)為10次/h～15次/h，溫度精度在±0.5℃時(shí)，換氣次數(shù)在15次/h～30次/h之間。根據(jù)溫度精度要求,本工程換氣次數(shù)可取13次/h左右。考慮到較高的相對濕度精度要求，換氣次數(shù)取25次/h。由于陳列柜測試時(shí)，室內(nèi)無工作人員，且測試室門為潔凈室專用密封門、沒有窗戶，為了簡化設(shè)計(jì)、提高溫濕度精度,該系統(tǒng)采用全循環(huán)風(fēng)。
　　2.4恒溫恒濕機(jī)組的選配
　　恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組選用國產(chǎn)某品牌恒溫恒濕空調(diào)機(jī)，溫度精度可達(dá)±0.5℃，相對濕度精度為±3%。制冷量為6.3kW，總加熱量7.8kW，加濕量為2.3kg/h，風(fēng)量為1500m3/h。該機(jī)組的壓縮機(jī)為法國美優(yōu)樂活塞壓縮機(jī)，電加熱器為三相平衡的翅片管式電加熱器，加濕器為電極式加濕器，室內(nèi)風(fēng)機(jī)為多聯(lián)獨(dú)立安裝的離心式風(fēng)機(jī)。室外采用變頻風(fēng)機(jī)，以防冬季冷凝壓力過低，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行惡化，達(dá)不到溫濕度精度要求。
　　3系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試存在問題及原因分析和解決措施
　　3.1系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試存在的問題
　　在調(diào)試初期，恒溫恒濕房間的溫濕度均達(dá)不到所要求的精度。房間設(shè)定溫度為23℃±1℃,相對濕度為60%±3%,但房間實(shí)際的溫度在22.1℃～24.3℃之間波動，相對濕度在50%～69%之間變化。觀察測量數(shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定要求時(shí)，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，當(dāng)相對濕度也達(dá)到要求時(shí)，加濕器關(guān)閉。此時(shí)，整個(gè)空調(diào)器系統(tǒng)里只有風(fēng)機(jī)在運(yùn)行。繼續(xù)觀察相對濕度和溫度，卻發(fā)現(xiàn)溫度基本不變，但相對濕度繼續(xù)上升，當(dāng)相對濕度上升至67%左右時(shí)，壓縮機(jī)開始啟動實(shí)行除濕，此時(shí)相對濕度還會繼續(xù)上升，當(dāng)上升至69%左右時(shí)開始下降。隨著壓縮機(jī)的開啟，相對濕度及溫度都會繼續(xù)下降，當(dāng)溫度降至22.7℃左右時(shí)，加熱器開始運(yùn)行，進(jìn)行溫度補(bǔ)償。當(dāng)相對濕度降至58%左右時(shí)，加濕器開啟，壓縮機(jī)關(guān)閉。此時(shí)，相對濕度還會繼續(xù)下降，當(dāng)降至50%左右時(shí)開始上升。
　　3.2存在問題的原因分析
　　通過數(shù)據(jù)的整理分析及對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的觀察，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致精度達(dá)不到要求的原因主要有以下幾點(diǎn)，具體分析如下:
　　1)需要減濕時(shí)，制冷系統(tǒng)不運(yùn)行。查看濕度設(shè)定點(diǎn):加濕60%，減濕61%。查看控制靜區(qū):加濕靜區(qū)3%，減濕靜區(qū)2%。
　　當(dāng)相對濕度高于減濕設(shè)定點(diǎn)加上減濕靜區(qū)(即63%)時(shí)開始減濕。而實(shí)際情況卻是相對濕度達(dá)到67%左右才開啟壓縮機(jī)。觀察壓縮機(jī)停機(jī)與相對濕度達(dá)到63%的時(shí)間間隔,發(fā)現(xiàn)這是由于壓縮機(jī)的3min延時(shí)保護(hù)所引起的。
　　2)當(dāng)只有風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，空氣的相對濕度仍然上升。這是因?yàn)殡姌O式加濕器關(guān)閉后，加濕罐內(nèi)的水溫仍然很高，且加濕器放置在風(fēng)機(jī)的吸入口，導(dǎo)致電極關(guān)閉后仍產(chǎn)生部分蒸汽加濕空氣。
　　3)當(dāng)相對濕度低于濕度設(shè)定點(diǎn)減去加濕靜區(qū)(57%)時(shí)，加濕器開始啟動，但開啟后相對濕度仍然下降。這是因?yàn)閴嚎s機(jī)停機(jī)后，余留在蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑繼續(xù)蒸發(fā)減濕，而此時(shí)加濕器的加濕量較小，不能滿足補(bǔ)償減濕量及空氣的加濕要求。
　　4)當(dāng)回風(fēng)溫度接近溫度要求下限，而需啟動壓縮機(jī)進(jìn)行減濕時(shí)，系統(tǒng)啟動加熱器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。但由于補(bǔ)償熱量低于所需熱量，空氣溫度仍有小幅度下降，只有當(dāng)壓縮機(jī)關(guān)閉后，空氣溫度才開始上升。
　　5)當(dāng)相對濕度達(dá)到要求時(shí)，壓縮機(jī)停止工作，加熱器繼續(xù)加熱空氣。空氣溫度的升高導(dǎo)致相對濕度的降低，相對濕度低于57%時(shí)，加濕器開始加濕。由于空氣溫度仍在上升，加濕量相對不足，相對濕度增加較小甚至不增反降。當(dāng)溫度達(dá)到要求的上限，但壓縮機(jī)3min延時(shí)保護(hù)未滿足時(shí)，制冷系統(tǒng)不啟動，導(dǎo)致空氣溫度偏離要求值。
　　3.3解決措施
　　由于本空調(diào)系統(tǒng)選用的機(jī)組為機(jī)房專用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，而計(jì)算機(jī)房及程控機(jī)房的散濕量較小且沒有減濕設(shè)備，空調(diào)負(fù)荷基本上為顯熱負(fù)荷。所以在設(shè)計(jì)空調(diào)器時(shí)，沒有考慮到冷藏陳列柜的減濕功能，導(dǎo)致所選加濕器偏小，更換較大加濕量的加濕器后，房間的濕度下降幅度明顯減小。同時(shí)，將加濕靜區(qū)減小至1%后，房間的濕度下限能達(dá)到設(shè)定要求。改用變頻壓縮機(jī)，通過調(diào)節(jié)制冷機(jī)組出力，來降低制冷系統(tǒng)的冷惰性，并避免了由于壓縮機(jī)的延時(shí)保護(hù)而使制冷系統(tǒng)運(yùn)行不及時(shí)。此外，通過將溫度和濕度分別控制，以及采用比例積分控制系統(tǒng)，并把溫度的加熱靜區(qū)及制冷靜區(qū)調(diào)小至0.5℃等改進(jìn)措施后,房間的溫濕度能夠較好地滿足精度要求。
　　4結(jié)論
　　房間內(nèi)熱負(fù)荷的大小、熱源的位置、濕負(fù)荷的大小、有無減濕設(shè)備、照明負(fù)荷、工作區(qū)域、氣流組織等對房間溫濕度分布和精度的影響較大，在進(jìn)行恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮這些因素，以及盡量將回風(fēng)口布置在散熱量和散濕量大的設(shè)備附近，以便將熱量和濕量直接回至恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組，以減少其對房間溫濕度的影響。此外，設(shè)計(jì)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組時(shí)，要注重濕負(fù)荷和熱負(fù)荷的校核計(jì)算，考慮加濕器、加熱器、減濕和降溫設(shè)備的惰性，應(yīng)根據(jù)控制精度進(jìn)行調(diào)整，對精度要求較高的房間，要考慮變頻調(diào)節(jié)、比例積分控制以及溫濕度分布控制等。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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