恒溫恒濕空調三種工況下自動控制研究

孫利敏

(黃岡職業技術學院，湖北 黃岡438002)

恒溫恒濕空調主要是用來將室內的溫度、適度以及各種相關的指標控制在室內所需要的范圍之內，來滿足工業生產等場所和環境對其的要求。恒溫恒濕空調是目前工業生產中普遍使用的一種控制空調，主要是一種控制溫度和濕度在既定范圍內的一種空調，恒溫恒濕空調的使用范圍及其廣泛，在工業生產的各個領域都發揮著重要的作用，在機械產品、電子產品、生物醫藥、化工原料、農產品、水產品等材料在不同的條件下的一種空調系統。

1 恒溫恒濕空調簡介

1.1 恒溫恒濕空調結構

目前常用的恒溫恒濕空調系統主要是具有新風預熱器、蒸汽加濕的一次回風空調系統,主要的結構為四管制恒溫恒濕空調系統。這種空調空調系統中的加熱器主要適用于冬季環境中，表冷器主要用于夏季，加濕器主要用于冬季和夏季工況下對混合風進行加濕處理。

1.2 恒溫恒濕空調的自動控制

恒溫恒濕空調的自動控制主要是通過計算機系統，按照事先設計開發的控制系統實現恒溫恒濕空調系統在不同季節和不同環境中的自動控制。其中，自動控制系統中的DDC為空調自動控制系統中的直接數字控制系統，PLC是自動控制系統中的主要環節，其主要是可編輯邏輯系統。DDC和PLC控制系統是空調自動控制系統中主要的核心部分，同時在控制系統中還有AO、AI、DI、DO等相關的數據參數。自動控制系統通過對這些數據參數的控制實現在不同季節以及不同環境中的控制。

2 三種條件下恒溫恒濕空調系統自動控制分析

2.1 恒溫恒濕空調系統在夏季的自動控制分析

在夏季條件下，室內空氣的溫度主要是通過表冷器來降低室內的溫度和濕度，從而將室內的溫度和濕度控制在一定的范圍之內。恒溫恒濕空調系統在夏季的控制原理主要如圖1所示：

圖1 夏季溫度綜合分析圖

2.2 恒溫恒濕空調系統在冬季的自動控制分析

相對于夏天來講，冬季室內的溫度和濕度明顯偏低，因此在冬季，恒溫恒濕空調系統自動控制的主要目的就是增加空氣中的濕度和溫度。恒溫恒濕空調自動控制系統在冬季的自動控制系統主要圖2所示：

圖2 冬季溫度綜合分析圖

冬季室內溫度的控制同樣屬于單回路閉環控制系統，在冬季的自動控制過程中，自動控制系統主要有兩種擾量，第一種是新風進出空調系統在工作的過程中產生的各種干擾；第二種是室內熱量在空調系統各個回路過程中的傳遞所產生的各種干擾。與夏季空調自動控制系統相比，冬季控制系統同樣能夠將室內的溫度和濕度調節在一需要的范圍之內，同樣也能夠在很大程度上提高空調系統控制的精度和準確度。整個控制系統屬于單回路開環控制系統。從自動控制角度來說,開環控制系統控制精度低、抗干擾能力差,說明了定露點調節法的不足。

2.3 恒溫恒濕空調系統在恒溫恒濕機過渡季節工況

過度季節的自動控制系統相比比較復雜，在過度季節，需要區分溫度的調節和濕度的條調節兩種情況。

（1）室內溫度的控制

圖3

上圖中所顯示的傳感器K2，在空調自動控制系統中能夠測得露點的相關溫度Hc,同時能夠測出Hg所給定的確定值的調節輸出。過度季節的空調系統室內溫度的控制通過加熱器和表冷器兩個關鍵的部分來完成，通過對各種數據指標的測試，通過這兩個部分來調節室內空氣中的溫度。在室內控制系統中，主要存在的干擾因素有新風冷負荷產生擾量和室外熱量通過圍護結構傳給室內產生冷負荷的波動擾量以及室內熱源直接將熱量散出形成/冷負荷擾量0。

圖4

（2）室內濕度的控制欲調節過度季節室內濕度的控制與調節同時樣通過傳感器K2來實現對露點溫度的測量與感受，通過對室內溫度的測量與傳感，能夠輸出室內濕度的相關指標，然后由空調系統自動控制系統來實現室內濕度的控制與調節。室內濕度控制系統的干擾主要有兩個方面，第一個方面是室外從新風濕負荷對系統室內濕度控制的干擾,室外濕度不同與會導致干擾的不同，也就是說室外濕度的大小決定了第一種干擾情況的大小；第二種干擾主要來自于系統結構自身引起的濕負荷對空調自動控制系統所產生的干擾量。

在過度季節，恒溫恒濕空調自動控制系統雖然相對比較復雜，但是恒溫恒濕空調控制系統同樣能夠根據室內溫度和濕度的要求來實現對室內溫度和濕度的自動控制，使得室內溫度和濕度通過自動控制系統的平衡和調節達到要求。

3 小結

恒溫恒濕空調主要是用來將室內的溫度、適度以及各種相關的指標控制在室內所需要的范圍之內，來滿足工業生產等場所和環境對其的要求。多變量、非線性、大時滯等特點是恒溫恒濕空調自動控制系統的主要特點，這些特點使得雖然空調自動控制系統的每個單回路能夠正常的工作，但是在回路交織在一起的時候，空調自動控制系統就會出現各種情況，這就會導致空調系統的工作狀態出現不穩定的狀態。本文通過對恒溫恒濕空調自動控制系統三種情況的分析，對不同情況下對其自動控制系統進行了較為詳細的分析，期望通過本文的分析有利于改善恒溫恒濕空調自控制系統。

［1］陳明.模糊控制技術在恒溫恒濕空調中的研究與應用[D].西安：西安建筑科技大學，2007.

［2］李強.空調系統多工況分區控制調節及實例[J].安裝，2005（10）：37-39.

［3］陳浩.恒溫恒濕車間空調設計[D].上海：同濟大學，2004.

［4］陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.

［5］楊獻勇.熱工過程自動控制[M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

［6］呂光磊.恒溫恒濕類空調系統的節能研究[J].鄭州工業學院報：自然科學版，2007，22（2）：132-134.

［7］朱順兵.建筑自動化系統空調節能優化控制策略分析[J].南京工業大學學報，2006，28（2）：59-62.

［8］張子慧，黃翔，張景春.空調自動控制[M].北京：科學技術文獻出版社，1999.