????? 摘要 介紹了某高精度恒溫恒濕實驗室空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的選擇、氣流組織、自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。針對系統(tǒng)實際運行中的異常情況，提出了改進設(shè)計的一些措施。
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???????????????????????? air-conditioning design of a high precision and constant
????????????????????????? temperature and humidity laboratory
abstract describes the selection of cold and heat sources, air distribution, automatic control design of the laboratory. Puts forward some options on improving the design against the abnormal conditions in operation.
Keywords constant temperature and humidity, high precision, air-conditioning, design, operation
1系統(tǒng)設(shè)計
1.1 程概況
某省出入境檢驗檢疫局承擔(dān)全省出人境貨物、動植物及人員的檢驗檢疫工作。作為紡織品進出口大省，該局紡織品的檢驗工作十分重要，任務(wù)相當(dāng)繁重。為了保護貿(mào)易雙方的合法權(quán)，保證進出口紡織品質(zhì)量，該局作為法定檢驗機構(gòu)，必須從技術(shù)上保證檢驗的公正性、規(guī)范性和權(quán)威性。
檢測環(huán)境溫度、濕度的變化對紡織品的各項技術(shù)指標均有很大的影響，為此《紡織品的調(diào)濕和試驗用標準大氣》（ GB 6529- 86）對紡織品物理或性能測定之前的調(diào)濕和測定時的大氣條件作出了嚴格的規(guī)定，要求以試驗用溫帶標準大氣的一級標準即溫度為（2012）℃、相對濕度為（6512）％的大氣作為檢測時的環(huán)境條件。本工程共設(shè)有 3個恒溫恒濕試驗室，其中一個面積為200 mZ，另兩個為 100 mZ，分別位于該局辦公大樓的2，3，4層，均是按上述溫、濕度參數(shù)要求進行設(shè)計、施工和運行管理的。
1.2 設(shè)計條件
根據(jù)工程所處地理位置，室外計算參數(shù)按《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（ GBIg- 87）中標準氣象參數(shù)選用如下：
夏季 冬季
室外計算干球溫度/℃ 35.7 -4
室外計算相對濕度/% 65 77
室外計算濕球溫度/℃ 28.5
室外平均風(fēng)速 /m/s 2.2 2.3
室內(nèi)設(shè)計條件以3樓試驗室為例加以說明。
試驗室建筑面積 129 m2，層高 3．3m，有北窗及西、北面外墻，室內(nèi)檢測儀器功率為 1．5 kw，間歇使用，工作人員5～7人，工作時間為早上 8： 00至下午 5： 00。檢測規(guī)范要
求受檢紡織品進試驗室后必須進行24 h以上的存放，即所謂調(diào)濕，因此，空調(diào)機組實際上為24 h運轉(zhuǎn)，室內(nèi)計算參數(shù)按溫度(20+-)℃，相對濕度（65+-2)℃確定。經(jīng)設(shè)計計算，該試驗室最大余熱量為 12.75 kw，采用2℃送風(fēng)溫差時，再熱量為18．56 kw。由于本試驗室人員較少，新風(fēng)量按 100 m3／（人）取，已超出衛(wèi)生標準，但仍不足送風(fēng)量的10%.按10%計算，新風(fēng)空調(diào)機組盤管處理能力為32kw，空氣處理機組冷盤管處理能力為32kw，熱盤管處理能力則根據(jù)熱負荷確定為26.75 kw，可兼作夏季再熱盤管。空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量為18 000m3/h。
1.3 冷熱源
本工程因客觀條件所限，無法設(shè)置冷卻塔，故冷源采用了30GT－030風(fēng)冷式冷水機組，設(shè)計供回水溫度為7℃／12℃，實際供水平均溫度在7～8℃。
熱源采用了GES072Atolo型電熱蒸汽鍋爐，額定電功率為46 kw，額定產(chǎn)汽量75 kg/h。在實際運行中，鍋爐提供0．45 MPa的飽和蒸汽，一路經(jīng)管殼式汽一水換熱器，給加熱盤管提供熱水，一路經(jīng)減壓供至蒸汽噴射加濕器。
1.4 空氣處理系統(tǒng)
考慮到恒溫恒濕機組定型產(chǎn)品在控制精度上無法達到本工程的要求，故選擇定制產(chǎn)品。空氣處理機的組成有回風(fēng)段、過濾網(wǎng)、冷水盤管、風(fēng)機段、熱水盤管、蒸汽加濕段。新風(fēng)先經(jīng)新風(fēng)機組處理至回風(fēng)溫度即20℃后接人回風(fēng)段，新風(fēng)機組為一般常規(guī)空氣處理機，添加電加熱組，以控制新風(fēng)濕度，空氣處理過程參見圖1。
1．5氣流組織
氣流組織對保證房間內(nèi)溫、濕度的控制精度，不出現(xiàn)溫度、濕度梯度是非常重要的。本工程恒溫恒濕試驗室層高僅3．3m，給均勻布置送回風(fēng)管。送回風(fēng)口增加了難度。工程最終采用了吊頂靜壓箱散流器均布送風(fēng)、房間側(cè)邊均勻回風(fēng)的氣流組織形式。因無送風(fēng)管布置空間，故將整個房間吊頂密封成為一個送風(fēng)靜壓箱，共布置15只600mm X 600mm的方形散流器，其中1只位于緩沖區(qū)，其余的均布在房間內(nèi)，回風(fēng)口布置于房間南、北兩側(cè)下部，風(fēng)口尺寸為800mmX 500mm，共計 10只，其位置的選擇考慮了回風(fēng)均勻及消除最不利點渦流的要求。回風(fēng)口設(shè)手動調(diào)節(jié)風(fēng)閥，由于無法直接從吊頂上接回風(fēng)管回風(fēng)，回風(fēng)道采用50mm厚雙面彩鋼保溫板隔成回風(fēng)夾墻，集中回風(fēng)至空氣處理機組。運行結(jié)果證明，本試驗室的溫度、濕度控制精度達到了要求。
1.6 自控設(shè)計
本工程采用計算機自動監(jiān)測控制（ DDC）系統(tǒng)，分別對回風(fēng)溫、濕度，鍋爐的啟停，冷凍機的啟停，冷水閥開度，冷
水泵的啟停，風(fēng)機啟停，電熱器啟停，加濕器蒸汽閥門開度，室內(nèi)溫、濕度等進行了監(jiān)測并根據(jù)反饋信號進行控制。風(fēng)
機、冷凍機、冷水泵、鍋爐還設(shè)有手動／自動切換裝置，以利調(diào)試和維護保養(yǎng)。
2 系統(tǒng)調(diào)試
2.1 氣流組織的調(diào)節(jié)
為了保證氣流的均勻與平衡，在房間內(nèi)布置了10個測點，對應(yīng)于10個典型位置的氣流，通過調(diào)節(jié)回風(fēng)口風(fēng)閥的
開度，確保氣流的均勻穩(wěn)定，沒有死角。
2.2 冷熱盤管的調(diào)節(jié)
眾所周知，空氣的溫濕度參數(shù)是密切相關(guān)的，溫度精度控制在土℃與濕度精度控制在土1％相比，濕度控制難度更大，因此上1％濕度所對應(yīng)的溫度精度小于土1℃。這一點在空氣h－d圖上可以得到證實。換言之，控制了濕度精度就等于控制了溫度精度。因此在自控程序的設(shè)置以及系統(tǒng)的調(diào)試中，始終貫穿了濕度控制優(yōu)先的原則。為保證表冷器的去濕能力，設(shè)定冷水闊的最小開度為 52％，同時考慮到加熱盤管的加熱能力，并盡可能節(jié)能，根據(jù)反復(fù)調(diào)試， 又設(shè)定了冷水闊的最大開度，為 62％。加熱盤管水閥的開度根據(jù)冷水闊的開度范圍加以調(diào)節(jié)。在這一范圍內(nèi)，溫濕度得到了很好的控制。
2．3 自控程序的調(diào)試
自控程序調(diào)試的實質(zhì)是對DW內(nèi)各控制環(huán)節(jié)的PID參數(shù)進行設(shè)置，設(shè)置中考慮到溫、濕度參數(shù)的相關(guān)性以及冷'熱盤管水閥開度對被控參數(shù)的影響，筆者對各種溫、濕度情況加以分類，進行選擇性控制，然后-一確定PID的各個參數(shù)設(shè)定值。
本工程 1997年 5月竣工，同年 7月正式投人運行，經(jīng)全國造紙標準中心檢測，在任意一個10min內(nèi)5個測試點的溫度均在（20上1）℃，濕度均在（65土2）％的范圍內(nèi)，達到了設(shè)計要求，通過了交工驗收。
3 系統(tǒng)異常及處理
本試驗室在運行了一段時間后，于 1998年年初某天出現(xiàn)了溫、濕度偶爾大幅波動的現(xiàn)象，最大波動時相對濕度出現(xiàn)上偏 10％左右。停機檢測，系統(tǒng)中機組運行均無異常。然后聯(lián)機自動開機，數(shù)據(jù)恢復(fù)正常，而第二天上午再次出現(xiàn)溫濕度失控現(xiàn)象。經(jīng)對系統(tǒng)各運行組件詳細檢測，發(fā)現(xiàn)冷水溫度升高到15℃，高于機器露點溫度。最后，確定引發(fā)異常的設(shè)備為冷源--風(fēng)冷式冷水機組。經(jīng)分析，風(fēng)冷式冷水機組采用的延時開機電路是模塊式RC阻容電路，性能不穩(wěn)定，延時開機時間偶爾會過長，導(dǎo)致水溫上升。根據(jù)風(fēng)冷式冷水組控制原理，筆者將該延時開機電路模塊改換成數(shù)字式延時開機電路，系統(tǒng)即恢復(fù)正常，運行至今無問題出現(xiàn)。
