高精度恒温恒湿中央空调的系统设计与控制方案

高精度恒温恒湿中央空调的系统设计与控制方案南京拓展科技有限公司随着现代工业的不断发展,生产技术的不断进步,对于产品的精度要求也不断提高,恒温恒湿空调（以下简称CRAC）的应用范围也越来越广,要求也越来越高。对于高精度CRAC，空调房间维护结构应满足《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中表7.1.8和表7.1.9的要求，在此基础上，高精度CRAC的关键在于空调系统的设计和自控系统的设计。一、送风温差的确定CRAC对送风温差和送风量都有一定的要求，因为大的送风量和小的送风温差可以使空调区域温度均匀、减少区域的温度偏差，同时使得气流分布比较稳定。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中表7.4.10-2给出了不同精度范围下的送风温差设计值。本文讨论的高精度温度参数允许波动范围≤0.1℃，其送风温差应＜1℃。二、气流组织形式与计算根据《实用供热空调设计手册》说明，当空调房间的层高较低，且有吊平顶可供利用，单位面积送风量很大，而空调区又需要保持较低的风速，或对区域温差有严格要求时，应采用孔板送风。孔板送风是利用吊顶上面的空间为稳压层，空气由送风管进入稳压层后，在静压作用下，通过在吊顶上开设的具有大量小孔的多孔板，均匀地进入空调区的送风方式，而回风口则均匀的布置在房间的下部。根据送风温差和房间热湿负荷可确定房间送风量，根据送风量和工作区最大风速限制（一般＜0.8m/s）可计算出微孔铝板的孔径。三、空气处理流程实验室的回风与部分室外新风进入空调机组的混风段进行混合后,气体通过表冷器冷却到机械露点温度进行除湿，之后通过一级电加热（或二次回风混合）对空气加热至接近室温，如湿度过低则对空气进行电极加湿（等温加湿），处理过的空气通过风机送入风道，空气进入末端控制区域房间后，经过风道上安装的SSR二级电加热对送风温度进行补偿后送入实验室末端控制区域。四、控制系统方案1、新风风速传感器、新风阀控制：PLC根据送风量与设定新风占送风量的比例得出新风量，已知新风口面积根据测得的风速自动调节新风阀开度，达到新风与送风占比衡定的目的。2、新风温湿度：新风温湿度不仅实时监视外界温湿度的变化情况，同时在PLC控制器中作为模式切换算法的一部分。3、回风温湿度：用于监视回风温湿度实时监测系统温湿度波动值，在启用温度波动模式时可作为实时波动值反馈给PLC。4、冷冻调节阀：此阀为模拟量控制二通阀，在制冷或除湿时PLC输出模拟量电压信号控制其开度调节冷媒水流量从而达到控制实验室温湿度的目的。5、一级加热一段、二段、三段：一级加热用于控制送风温度分三段它们的功率比为1：2：4，由三个固态继电器独立控制，在功率分配上可有多种组合，使控制更精准、合理同时也达到节能的目的。6、加湿器控制：系统判断进入加湿模式时PLC经PID回路输出模拟量信号控制加湿量。7、送风温湿度：送风温湿度包括送风温湿度实时检测、送风温度PID调节、送风温度给定值自设定三部分。（1）送风温湿度实时检测：PLC采集温湿度探头数据传送给上位机用于实时显示和数据保存。（2）送风温度PID调节：送风实时温度与送风温度给定值组成PID回路控制一级加热的输出，达到衡送风温度。（3）送风温度给定值自设定：送风温度是随季节变化的，冬季送风温度大于实验室内目标温度，而夏季送风温度小于实验室内目标温度，而且环境温度与送风温度成负相关的关系，为此为方便用户操作实现控制系统全智能化在PLC程序中自动跟踪并设定送风温度。8、进出水温度：PLC通过进出水传感器测得进水温度并上传上位机，上位机保存该数据。当进水温度高于设定时（冷水调节阀开度大于10%）输出至声光报警提示工作人员查找原因。此项和冷媒水压力可以查询冷源的质量，也是保证机组精准运行的基础。混合室外新风室内回风混风段表冷器一级加热加湿器风机二级加热二次回风段冷却再热加湿送风加热送入室内混合控制系统流程图五、结束语系统通过多级温湿度调节和高精度自控系统的使用，实现了房间温湿度的快速稳定精确调节。除此之外，系统的设计和调试及使用中综合利用多种节能策略与技术，降低了系统运行的能耗。