暖通空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

顧華超

摘要：近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民生活水平都在迅速提升，與此同時(shí)，空調(diào)設(shè)備已經(jīng)變成了國(guó)民生產(chǎn)生活的必備電器。空調(diào)設(shè)備的使用，大大提升了我們所處室內(nèi)空間的舒適度及生產(chǎn)條件，但隨之產(chǎn)生的危害也不容小覷，它關(guān)系著地球未來(lái)的整體生態(tài)。所以，人類(lèi)慢慢把專(zhuān)注力轉(zhuǎn)移到低碳環(huán)保的能源上，例如，風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等等。我國(guó)近些年來(lái)在能源上的花費(fèi)在不斷提高，尤其是建筑行業(yè)最是明顯。根據(jù)相關(guān)資料的分析表面，我國(guó)在建筑上對(duì)能源的耗損量占到了整個(gè)社會(huì)耗損量的百分之三十多。不可否認(rèn)，在二十世紀(jì)末期建筑上對(duì)能源的損耗只占到了社會(huì)整體耗損量的百分之十。在建筑上的所有能源損耗中，空調(diào)設(shè)備占到了百分之六十多。所以，空調(diào)設(shè)備的溫度調(diào)控非常關(guān)鍵，能夠在社會(huì)整體能源耗損的縮減上起到重要作用?；诖?，本篇文章對(duì)暖通空調(diào)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào);工藝性質(zhì)空調(diào);溫度控制;設(shè)計(jì)方法

引言

最近幾年，從建筑暖通空調(diào)的實(shí)際運(yùn)用效率角度而言，依舊存在著一些缺陷與不足，對(duì)其運(yùn)行效率造成不良影響。制冷系統(tǒng)的能源消耗大，和國(guó)內(nèi)可持續(xù)健康發(fā)展理念背道而馳，在一定程度上導(dǎo)致能源緊缺現(xiàn)象。所以，完善把控暖通空調(diào)制冷體系，做好空調(diào)系統(tǒng)溫控節(jié)能設(shè)計(jì)是我國(guó)節(jié)能減排保護(hù)環(huán)境的重要環(huán)節(jié)之一。

1暖通空調(diào)的常見(jiàn)類(lèi)型

暖通空調(diào)根據(jù)差異化的類(lèi)別劃分標(biāo)準(zhǔn)能夠分成較多不同的類(lèi)型，最為多見(jiàn)的包括：第一，會(huì)按照其應(yīng)用目的來(lái)劃分類(lèi)型，分為：工藝性質(zhì)的空調(diào)設(shè)備與舒適性質(zhì)的空調(diào)設(shè)備。其中舒適性較強(qiáng)的空調(diào)設(shè)備重點(diǎn)安置在辦公室、住宅樓、商場(chǎng)或者劇院等空間內(nèi)。而具有工藝性質(zhì)的空調(diào)設(shè)備重點(diǎn)安置在電子產(chǎn)品制造車(chē)間、精密設(shè)備制造車(chē)間、電腦機(jī)房、醫(yī)院手術(shù)室等對(duì)于封閉空間要求比較苛刻的環(huán)境中。此外，也可按照空調(diào)的整體布局將其劃分成三類(lèi)，分為：局部式空調(diào)設(shè)備、半集中式空調(diào)設(shè)備、集中式空調(diào)設(shè)備。本文主要研究對(duì)象為集中式的工藝性質(zhì)空調(diào)設(shè)備

2工藝性質(zhì)空氣調(diào)節(jié)簡(jiǎn)述

工藝性質(zhì)的空調(diào)設(shè)備的核心部件為輸送與調(diào)節(jié)空氣的集中式空調(diào)箱，該部件在運(yùn)轉(zhuǎn)中需要耗損的能量占到了整個(gè)空調(diào)設(shè)備耗損能量的近一半，所以溫濕度控制系統(tǒng)的優(yōu)良與否會(huì)直接影響到空調(diào)設(shè)備整體運(yùn)行能耗情況，想要排除集中式空調(diào)設(shè)備能量消耗高這一難題，則需要從溫濕度控制邏輯的改良上入手。在對(duì)集中式空調(diào)箱溫濕度控制邏輯進(jìn)行改良時(shí)需要根據(jù)已有技術(shù)與工作參數(shù)，對(duì)空調(diào)箱的運(yùn)行原理進(jìn)行詳細(xì)了解，另外，還需要掌握空調(diào)箱能量消耗多的起因，進(jìn)而達(dá)到對(duì)溫濕度控制邏輯改良的目的。

集中式空調(diào)箱產(chǎn)出冷氣主要是利用蒸發(fā)器外流動(dòng)的熱空氣與蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑進(jìn)行換熱來(lái)完成的，集中式的工藝性質(zhì)空調(diào)設(shè)備除具備必要的空氣降溫功能外，一般都具有再熱、加濕、過(guò)濾等功能。集中式空調(diào)箱是通過(guò)各個(gè)功能段協(xié)調(diào)處理，最終得到我們所需狀態(tài)的空氣后再送至室內(nèi)，各個(gè)功能段的運(yùn)行共同決定了空調(diào)系統(tǒng)的整體效率及能耗。

3空調(diào)溫度控制現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外諸如電子產(chǎn)品制造車(chē)間、精密設(shè)備制造車(chē)間、精密實(shí)驗(yàn)室、高端制藥車(chē)間等場(chǎng)所采用的工藝性質(zhì)空調(diào)，對(duì)于最終送入室內(nèi)的空氣狀態(tài)均具有較高要求：恒溫、恒濕抑或超凈要求。其中對(duì)于濕度及超凈空氣的處理及控制過(guò)程較為簡(jiǎn)單不再贅述，本文主要探討工藝性質(zhì)空調(diào)的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。針對(duì)具有恒溫要求的空調(diào)系統(tǒng)，溫度的控制設(shè)計(jì)方案一般有兩種：一次回風(fēng)+其他熱源再熱、二次回風(fēng)再熱。當(dāng)前工藝性質(zhì)的恒溫空調(diào)大多設(shè)計(jì)為一次回風(fēng)+其他熱源再熱形式，再熱熱源可采用電再熱或蒸汽再熱，此種溫度控制方案的優(yōu)點(diǎn)是溫控精準(zhǔn)、反應(yīng)迅速、控制邏輯簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低，主要缺點(diǎn)是冷熱直接對(duì)沖系統(tǒng)能耗很高。反之采取二次回風(fēng)再熱的空調(diào)系統(tǒng)則能耗會(huì)大大降低，但其溫度控制的邏輯更復(fù)雜，對(duì)于溫控技術(shù)要求也更高。因此，從優(yōu)化系統(tǒng)控制邏輯及溫度控制方法入手，降低工藝性質(zhì)空調(diào)的能耗是完全可行的。

4溫度控制方案

方法一：調(diào)節(jié)冷凍水的流速

在對(duì)空調(diào)箱表冷器內(nèi)冷凍水的交互熱量進(jìn)行控制的過(guò)程中，能夠達(dá)到對(duì)空調(diào)箱內(nèi)空氣溫度的有效調(diào)控。熱量交互的高低主要是由盤(pán)管內(nèi)冷凍水流動(dòng)的速度決定的。在空調(diào)開(kāi)啟制冷模式以后，如果室內(nèi)的冷負(fù)荷在提升，便可對(duì)供水電動(dòng)閥的打開(kāi)角度進(jìn)行加大，提升冷凍水的流量及流速，加劇表冷器內(nèi)外換熱。反之，則會(huì)產(chǎn)生相反的效果。當(dāng)室內(nèi)溫度值要求恒定但室內(nèi)負(fù)荷變化時(shí)，如果供水電動(dòng)閥開(kāi)度保持不變，勢(shì)必當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷較低時(shí)，就需要額外的再熱熱量進(jìn)行對(duì)沖抵消，造成了能源浪費(fèi)。因此，設(shè)計(jì)冷凍水閥門(mén)能夠根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的變化進(jìn)行快速的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，可以達(dá)到節(jié)能的目的

方法二：調(diào)節(jié)冷凍水的溫度

空調(diào)冷凍水機(jī)組壓縮機(jī)的能力輸出決定了冷凍水的溫度，如果提升了壓縮機(jī)的運(yùn)行能力，便能加大空調(diào)的制冷效果，這時(shí)冷凍水的溫度也會(huì)隨之下降，空調(diào)箱中表冷器的熱交互能量也會(huì)提升，經(jīng)過(guò)換熱后的空氣可以降到更低的溫度值;如果降低了壓縮機(jī)的運(yùn)行能力，也就降低了其輸出冷凍水的溫度，空調(diào)箱中的熱交互能量隨之降低，空調(diào)箱所能達(dá)到的。此外，冷凍水的溫度和與其換熱的空氣相對(duì)濕度也正相關(guān)，所以根據(jù)室內(nèi)溫濕度選取合適的冷凍水溫度，也可以節(jié)省冷凍水機(jī)組的能耗。

方法三：調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速

在調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣溫度時(shí)，可以利用對(duì)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)較高，便會(huì)隨之提升室內(nèi)送風(fēng)量;反之，如果送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)較低，那么室內(nèi)接收到的風(fēng)量就會(huì)比較少。這種方式比較直觀、見(jiàn)效快，溫度變化的速度也比較快，屬于空調(diào)設(shè)備中最多見(jiàn)的調(diào)控方式。

方法四：調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的開(kāi)度

對(duì)空調(diào)設(shè)備中風(fēng)門(mén)的打開(kāi)角度進(jìn)行調(diào)控，能夠達(dá)到對(duì)室內(nèi)溫度高低控制的目的。通常來(lái)講，不應(yīng)該對(duì)排風(fēng)閥與新風(fēng)閥的打開(kāi)角度設(shè)置的太大。如果一個(gè)大型空調(diào)系統(tǒng)中某一房間內(nèi)的冷負(fù)荷提升，便可加大此房間的送回風(fēng)閥的打開(kāi)角度。如果此房間室內(nèi)冷負(fù)荷降低，便可降低其送回風(fēng)閥的打開(kāi)角度。應(yīng)該關(guān)注的一點(diǎn)為：風(fēng)量的變化控制對(duì)于有潔凈度要求的場(chǎng)所不適用，調(diào)整送回風(fēng)量會(huì)給潔凈室氣體的干凈程度帶來(lái)較大影響，也就是說(shuō)潔凈室送風(fēng)量相對(duì)越高，室內(nèi)氣體的干凈程度越高，如果降低潔凈室的送風(fēng)量不能滿足其必要的換氣次數(shù)，則潔凈室內(nèi)的空氣潔凈度無(wú)法保證。

想要達(dá)成良好的溫度調(diào)控成效，一般會(huì)從上述4個(gè)方式中選出2種方式進(jìn)行綜合調(diào)控。例如，某一空調(diào)系統(tǒng)選擇了方式1與方式3相融合的調(diào)控方式。將PID調(diào)控算法當(dāng)作基礎(chǔ)，構(gòu)建出的外環(huán)與內(nèi)環(huán)溫度閉環(huán)調(diào)控模式。能夠獲得安全穩(wěn)定的調(diào)控系統(tǒng)。

5建議

針對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)來(lái)講，從建筑門(mén)窗中流失掉的能量，在空調(diào)整體的工作負(fù)荷中多占比重很高。建筑的施工架構(gòu)、密封程度與散熱能力會(huì)給能量的損失帶來(lái)較大影響，我們不能小覷流失的這些能量，應(yīng)該通過(guò)有效方式充分利用這些能量，可有效縮減空調(diào)工作過(guò)程中對(duì)能源的損耗量。所以，提升建筑整體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫水平，亦能夠?yàn)榭照{(diào)設(shè)備能源耗損量的降低做出貢獻(xiàn)。

結(jié)束語(yǔ)

總之，隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)加工水平以及人們生活水平的不斷提高，其對(duì)于空氣調(diào)節(jié)控制水平和精確度的要求也越來(lái)越高。而當(dāng)前隨著人們節(jié)能降耗意識(shí)的加強(qiáng)，不斷改進(jìn)暖通空調(diào)系統(tǒng)，提高運(yùn)作效率，降低耗能則勢(shì)在必行。在工藝性質(zhì)暖通空調(diào)行業(yè)中對(duì)于溫度的控制，最有效的方法就是全面提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的智能化，在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能夠根據(jù)收集到的室內(nèi)空氣溫度、濕度等指標(biāo)與空調(diào)內(nèi)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)情況，運(yùn)用精確的智能化技術(shù)系統(tǒng)發(fā)揮溫度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)功能，在提高空氣調(diào)節(jié)功能及室內(nèi)舒適度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)耗能降低。空調(diào)系統(tǒng)溫度控制設(shè)計(jì)的方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，仍有更大的發(fā)展空間，這就需要人們不斷的進(jìn)行深入研究，為建筑行業(yè)持續(xù)的節(jié)能環(huán)保提供技術(shù)支持。

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