論文空調機組温濕度分區控制原理

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，其功能包含過濾、殺菌、冷卻、加熱、除濕、加濕等多種，在塗裝車間、醫藥車間、電子廠房等場合多有應用，根據實用需要，可自由選擇其功能，其中空氣的温濕度調節，是最常見的功能應用之一。

一、温濕度控制基礎理論

為了有效控制空氣温濕度，需要採用一定的方法對空氣處理過程進行分析。在工程上，為了使用方便，繪製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幹空氣）、含濕量d（g/kg幹空氣）、温度t （℃） 、相對濕度（%）和水蒸氣分壓力的值及其相互關係。焓濕圖可以根據兩個獨立的參數比較簡便的確定空氣的狀態點及其餘參數，更為重要的是它可以反映空氣狀態在熱濕交換作用下的變化過程。

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温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温度下水的飽和壓力之比。

1.3 乾球温度：用温度計在空氣中直接測出的温度。

1.4 濕球温度：等焓值狀態下，空氣中水蒸汽達到飽和時的空氣温度。

1.5 焓：濕空氣的焓為單位質量幹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`温度有關。

2.濕空氣經過各種調節後狀態的變化

2.1 加熱：濕空氣經過加熱後，狀態的變化是一樣的，都是沿着絕對含濕量線上升，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量不變，乾球温度上升，相對濕度減少，焓值增大。

2.2 表冷：濕空氣經過表冷後，狀態的變化分兩種情況：一是當降温較少時，降温未達到露點，沒有水凝結出來的情況，濕空氣的狀態沿着絕對含濕量線下降，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量不變，乾球温度下將，相對濕度增大，焓值減少；二是降温較大，降温達到露點，有水凝結出來的情況，濕空氣的狀態沿着絕對含濕量線下將到露點，然後開始有水凝結出來，沿着100%相對濕度線下將，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量減少，乾球温度下將，相對濕度增大（基本達到100%），焓值減少。但需注意，由於表冷器在換熱時空氣換熱不均，所以實際在表冷過程中無論降温多少，均會有水凝結出來。

2.3 加濕段：目前空氣調節加濕方式多為噴淋等焓加濕，空氣經過加濕後，在理論上是沿着等焓線移動的，由濕度較低的一點變化動到濕度較高的一點，在此過程中，濕空氣的絕對含濕量增加，乾球温度下降，相對濕度增大，焓值保持不變。但需注意，由於加濕水温的影響，實際噴淋加濕過程並不是完全沿着等焓線移動，而是根據水温高低而波動，只能説近似為等焓。

二、温濕度控制分區

焓濕圖基本涵蓋了濕空氣的所有狀態點，我們以此為依據，按照温濕度控制初始點與目標點的參數對比，將焓濕圖分為三個區，即為將待處理空氣按狀態分劃到三個不同的控制區間，區分對待。

當d初始 < d目標，h初始 < h目標時，初始空氣點位於1區；

當d初始 < d目標，h初始 > h目標時，初始空氣點位於3區；

當d初始 > d目標時，初始空氣點位於3區；

三、温濕度控制過程及方式

在空氣進風位置及送風位置分別設置温濕度儀，自動檢測空氣温濕度變化，並實時將數據反饋至PLC控制器，通過計算得出初始點與目標點空氣的“焓值”hm 和“含濕量”dm，通過比對判斷當前狀態位於哪個控制區間，並求出Δh、Δd、Δt。

1.當初始點位於1區時，此時一般是温度低、濕度小，需運行一次加熱和噴淋加濕，先通過升温，將狀態點移動到等焓線上，然後通過等焓加濕，即可達到目標點，該狀態基本都在冬季出現。

3.當初始點位於3區時，此時一般是温度高、濕度大，需運行表冷和二次加熱，先通過降温除濕，將狀態點移動到目標點下方，然後通過二次加熱回調，即可達到目標點，該狀態基本都在夏季出現。

4.根據分區，温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Δh，利用PID計算並控制一次加熱燃氣閥的開度；

製冷：通過Δh，利用PID計算並控制冷水閥的開度；

加濕：通過Δd，利用PID計算並控制加濕泵的頻率；

二次加熱：通過Δt，利用PID計算並控制二次加熱燃氣閥的開度；

四、温濕度分區的優點

由於温濕度自動控制採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，避免温濕度超調的出現和反覆的波動，可以大大縮短温濕度穩定所需的時間；

2.可以實時根據温濕度控制所需，對能源種類做出調整，比如當外界狀態點位於冬季狀態時，就不需要啟動中央製冷站，二次加熱也可以關閉，這樣既方便了設備的操作，同時也達到節能降耗的目的；

五、結語

空調温濕度分區控制，採用比較簡單清晰的控制思路，即避免了全自動狀態下，某些時段各控制功能相互掣肘，造成無端的能源消耗，又考慮了所有狀態的控制精度及穩定性，簡單實用，便與實現。