空调机组温湿度分区控制原理

摘要：本文主要介绍空调机组温湿度分区控制的基本原理，并对各种空气状态下的温湿度控制过程进行分析，在现有设备的基础上，实现温湿度自动控制，提高控制精度及稳定性同时提高能源利用效率。

空调机组是由各种空气处理功能段组装而成的一种空气处理调节设备，其功能包含过滤、杀菌、冷却、加热、除湿、加湿等多种，在涂装车间、医药车间、电子厂房等场合多有应用，根据实用需要，可自由选择其功能，其中空气的温湿度调节，是最常见的功能应用之一。

关键词：空调 温湿度 分区 控制

中图分类号：TB657 文献标识码： A

一、温湿度控制基础理论

为了有效控制空气温湿度，需要采用一定的方法对空气处理过程进行分析。在工程上，为了使用方便，绘制了湿空气的湿空气焓湿图。焓湿图表示一定大气压下，湿空气的各参数，即焓h（kJ/kg干空气）、含湿量d（g/kg干空气）、温度t （℃） 、相对湿度（%）和水蒸气分压力的值及其相互关系。焓湿图可以根据两个独立的参数比较简便的确定空气的状态点及其余参数，更为重要的是它可以反映空气状态在热湿交换作用下的变化过程，下图即为焓湿图。

图1：空气焓湿图

1.湿空气主要参数

1.1 相对湿度：是指空气中水汽压与饱和水汽压的百分比。湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比。也可表示为湿空气中水蒸气分压力与相同温度下水的饱和压力之比。

1.3 干球温度：用温度计在空气中直接测出的温度。

1.4 湿球温度：等焓值状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度。

1.5 焓：湿空气的焓为单位质量干空气的焓和其所带水蒸汽的焓之和，它与湿空气中水蒸汽的含量和湿空气当前的温度有关。

2.湿空气经过各种调节后状态的变化

2.1 加热：湿空气经过加热后，状态的变化是一样的，都是沿着绝对含湿量线上升，在此过程中，湿空气的绝对含湿量不变，干球温度上升，相对湿度减少，焓值增大。

2.2 表冷：湿空气经过表冷后，状态的变化分两种情况：一是当降温较少时，降温未达到露点，没有水凝结出来的情况，湿空气的状态沿着绝对含湿量线下降，在此过程中，湿空气的绝对含湿量不变，干球温度下将，相对湿度增大，焓值减少；二是降温较大，降温达到露点，有水凝结出来的情况，湿空气的状态沿着绝对含湿量线下将到露点，然后开始有水凝结出来，沿着100%相对湿度线下将，在此过程中，湿空气的绝对含湿量减少，干球温度下将，相对湿度增大（基本达到100%），焓值减少。但需注意，由于表冷器在换热时空气换热不均，所以实际在表冷过程中无论降温多少，均会有水凝结出来。

2.3 加湿段：目前空气调节加湿方式多为喷淋等焓加湿，空气经过加湿后，在理论上是沿着等焓线移动的，由湿度较低的一点变化动到湿度较高的一点，在此过程中，湿空气的绝对含湿量增加，干球温度下降，相对湿度增大，焓值保持不变。但需注意，由于加湿水温的影响，实际喷淋加湿过程并不是完全沿着等焓线移动，而是根据水温高低而波动，只能说近似为等焓。

二、温湿度控制分区

焓湿图基本涵盖了湿空气的所有状态点，我们以此为依据，按照温湿度控制初始点与目标点的参数对比，将焓湿图分为三个区，即为将待处理空气按状态分划到三个不同的控制区间，区分对待。

图2：焓湿图温湿度控制分区

・当d初始 < d目标，h初始 < h目标时，初始空气点位于1区；

・当d初始 < d目标，h初始 > h目标时，初始空气点位于3区；

・当d初始 > d目标时，初始空气点位于3区；

三、温湿度控制过程及方式

在空气进风位置及送风位置分别设置温湿度仪，自动检测空气温湿度变化，并实时将数据反馈至PLC控制器，通过计算得出初始点与目标点空气的“焓值”hm 和“含湿量”dm，通过比对判断当前状态位于哪个控制区间，并求出Δh、Δd、Δt。

1.当初始点位于1区时，此时一般是温度低、湿度小，需运行一次加热和喷淋加湿，先通过升温，将状态点移动到等焓线上，然后通过等焓加湿，即可达到目标点，该状态基本都在冬季出现。

3.当初始点位于3区时，此时一般是温度高、湿度大，需运行表冷和二次加热，先通过降温除湿，将状态点移动到目标点下方，然后通过二次加热回调，即可达到目标点，该状态基本都在夏季出现。

4.根据分区，温湿度控制对应也分以下三种操作模式

5.空气热湿处理各功能的控制方式

・一次加热：通过Δh，利用PID计算并控制一次加热燃气阀的开度；

・制冷：通过Δh，利用PID计算并控制冷水阀的开度；

・加湿：通过Δd，利用PID计算并控制加湿泵的频率；

・二次加热：通过Δt，利用PID计算并控制二次加热燃气阀的开度；

四、温湿度分区的优点

由于温湿度自动控制采用了分区控制的理念，在不同的区域，根据需要启用不同的能源和功能段。

1.有效的减少了系统的输入变量，避免温湿度超调的出现和反复的波动，可以大大缩短温湿度稳定所需的时间；

2.可以实时根据温湿度控制所需，对能源种类做出调整，比如当外界状态点位于冬季状态时，就不需要启动中央制冷站，二次加热也可以关闭，这样既方便了设备的操作，同时也达到节能降耗的目的；

五、结语

空调温湿度分区控制，采用比较简单清晰的控制思路，即避免了全自动状态下，某些时段各控制功能相互掣肘，造成无端的能源消耗，又考虑了所有状态的控制精度及稳定性，简单实用，便与实现。