恒温恒湿空调三种工况下自动控制研究

孙利敏

(黄冈职业技术学院，湖北 黄冈438002)

恒温恒湿空调主要是用来将室内的温度、适度以及各种相关的指标控制在室内所需要的范围之内，来满足工业生产等场所和环境对其的要求。恒温恒湿空调是目前工业生产中普遍使用的一种控制空调，主要是一种控制温度和湿度在既定范围内的一种空调，恒温恒湿空调的使用范围及其广泛，在工业生产的各个领域都发挥着重要的作用，在机械产品、电子产品、生物医药、化工原料、农产品、水产品等材料在不同的条件下的一种空调系统。

1 恒温恒湿空调简介

1.1 恒温恒湿空调结构

目前常用的恒温恒湿空调系统主要是具有新风预热器、蒸汽加湿的一次回风空调系统,主要的结构为四管制恒温恒湿空调系统。这种空调空调系统中的加热器主要适用于冬季环境中，表冷器主要用于夏季，加湿器主要用于冬季和夏季工况下对混合风进行加湿处理。

1.2 恒温恒湿空调的自动控制

恒温恒湿空调的自动控制主要是通过计算机系统，按照事先设计开发的控制系统实现恒温恒湿空调系统在不同季节和不同环境中的自动控制。其中，自动控制系统中的DDC为空调自动控制系统中的直接数字控制系统，PLC是自动控制系统中的主要环节，其主要是可编辑逻辑系统。DDC和PLC控制系统是空调自动控制系统中主要的核心部分，同时在控制系统中还有AO、AI、DI、DO等相关的数据参数。自动控制系统通过对这些数据参数的控制实现在不同季节以及不同环境中的控制。

2 三种条件下恒温恒湿空调系统自动控制分析

2.1 恒温恒湿空调系统在夏季的自动控制分析

在夏季条件下，室内空气的温度主要是通过表冷器来降低室内的温度和湿度，从而将室内的温度和湿度控制在一定的范围之内。恒温恒湿空调系统在夏季的控制原理主要如图1所示：

图1 夏季温度综合分析图

2.2 恒温恒湿空调系统在冬季的自动控制分析

相对于夏天来讲，冬季室内的温度和湿度明显偏低，因此在冬季，恒温恒湿空调系统自动控制的主要目的就是增加空气中的湿度和温度。恒温恒湿空调自动控制系统在冬季的自动控制系统主要图2所示：

图2 冬季温度综合分析图

冬季室内温度的控制同样属于单回路闭环控制系统，在冬季的自动控制过程中，自动控制系统主要有两种扰量，第一种是新风进出空调系统在工作的过程中产生的各种干扰；第二种是室内热量在空调系统各个回路过程中的传递所产生的各种干扰。与夏季空调自动控制系统相比，冬季控制系统同样能够将室内的温度和湿度调节在一需要的范围之内，同样也能够在很大程度上提高空调系统控制的精度和准确度。整个控制系统属于单回路开环控制系统。从自动控制角度来说,开环控制系统控制精度低、抗干扰能力差,说明了定露点调节法的不足。

2.3 恒温恒湿空调系统在恒温恒湿机过渡季节工况

过度季节的自动控制系统相比比较复杂，在过度季节，需要区分温度的调节和湿度的条调节两种情况。

（1）室内温度的控制

图3

上图中所显示的传感器K2，在空调自动控制系统中能够测得露点的相关温度Hc,同时能够测出Hg所给定的确定值的调节输出。过度季节的空调系统室内温度的控制通过加热器和表冷器两个关键的部分来完成，通过对各种数据指标的测试，通过这两个部分来调节室内空气中的温度。在室内控制系统中，主要存在的干扰因素有新风冷负荷产生扰量和室外热量通过围护结构传给室内产生冷负荷的波动扰量以及室内热源直接将热量散出形成/冷负荷扰量0。

图4

（2）室内湿度的控制欲调节过度季节室内湿度的控制与调节同时样通过传感器K2来实现对露点温度的测量与感受，通过对室内温度的测量与传感，能够输出室内湿度的相关指标，然后由空调系统自动控制系统来实现室内湿度的控制与调节。室内湿度控制系统的干扰主要有两个方面，第一个方面是室外从新风湿负荷对系统室内湿度控制的干扰,室外湿度不同与会导致干扰的不同，也就是说室外湿度的大小决定了第一种干扰情况的大小；第二种干扰主要来自于系统结构自身引起的湿负荷对空调自动控制系统所产生的干扰量。

在过度季节，恒温恒湿空调自动控制系统虽然相对比较复杂，但是恒温恒湿空调控制系统同样能够根据室内温度和湿度的要求来实现对室内温度和湿度的自动控制，使得室内温度和湿度通过自动控制系统的平衡和调节达到要求。

3 小结

恒温恒湿空调主要是用来将室内的温度、适度以及各种相关的指标控制在室内所需要的范围之内，来满足工业生产等场所和环境对其的要求。多变量、非线性、大时滞等特点是恒温恒湿空调自动控制系统的主要特点，这些特点使得虽然空调自动控制系统的每个单回路能够正常的工作，但是在回路交织在一起的时候，空调自动控制系统就会出现各种情况，这就会导致空调系统的工作状态出现不稳定的状态。本文通过对恒温恒湿空调自动控制系统三种情况的分析，对不同情况下对其自动控制系统进行了较为详细的分析，期望通过本文的分析有利于改善恒温恒湿空调自控制系统。

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