隨著化工裝置自動化水平的不斷提高，越來越多的化工控制室對空氣調(diào)節(jié)提出了更高的要求，如何選擇一個(gè)合適的空氣調(diào)節(jié)方案來滿足設(shè)備、人員的要求就成了暖通設(shè)計(jì)人員所必須面對的一個(gè)問題。

1. 恒溫恒濕機(jī)房空調(diào)

概述

恒溫恒濕空調(diào)是指對室內(nèi)空氣溫濕度允許波動范圍均有嚴(yán)格要求的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其區(qū)別于一般舒適性空調(diào)的主要不同點(diǎn)在于：1、對相對濕度提出了嚴(yán)格的要求；2、對空調(diào)的溫濕度允許波動范圍（空調(diào)精度）提出了嚴(yán)格的要求。

1.1.1 相對濕度的控制

相對濕度的控制有很多方法，空調(diào)系統(tǒng)中采用的較為普遍的是冷卻除濕法。其原理大致如下：夏季工況下，由表冷器先將空氣處理到相應(yīng)的露點(diǎn)溫度，以減少空氣中的含濕量，然后再通過再熱來控制空氣的相對濕度；冬季工況下，則通過加熱器控制溫度，加濕器控制相對濕度。

1.1.2 空調(diào)精度的控制

空調(diào)精度是空調(diào)控制系統(tǒng)中的一個(gè)很重要的指標(biāo)，它反映了空氣調(diào)節(jié)結(jié)果偏離設(shè)定值的程度。空調(diào)系統(tǒng)中，影響控制精度的因素很多，包括了從對象特性（包括傳感器、執(zhí)行器和被控對象）到控制器特性的幾乎整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)。

常用的空調(diào)處理方法

1.2.1 水冷表冷器定露點(diǎn)溫度控制方式

下圖1為采用該種方式的空氣處理流程，圖2為其對應(yīng)的夏季空氣處理過程的焓濕圖。對于冬季處理過程的焓濕圖本文不再贅述（下同）。

這種控制方式中，在室內(nèi)設(shè)有溫、濕度傳感器，分別控制加熱器和加濕器閥門的開度。另外在表冷器后設(shè)有露點(diǎn)溫度傳感器，以控制冷水閥的開度。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，房間內(nèi)的相對濕度只是在冬季才由相應(yīng)的濕度傳感器進(jìn)行控制。夏季運(yùn)行時(shí)，則控制由控制目標(biāo)參數(shù)而確定的露點(diǎn)溫度，進(jìn)而采用再熱的方式控制送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。從圖1中可以看出，室內(nèi)相對濕度傳感器的信號并沒有直接用于控制表冷器，此時(shí)露點(diǎn)溫度的控制采用的是開環(huán)控制方式，所以此種固定露點(diǎn)溫度的控制方式對相對濕度的控制能力就較為有限了。

從圖2中可以看出，室內(nèi)熱濕負(fù)荷變化時(shí)（假定冷負(fù)荷不變，僅濕負(fù)荷變化），ε會如圖變?yōu)?epsilon;’，由于空氣的露點(diǎn)溫度恒定，當(dāng)采取再熱措施時(shí)，加熱器閥門的開度又只由室內(nèi)溫度傳感器控制，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O不變，此時(shí)，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N必然會偏移到N’。所以這種控制方式只能適用在室內(nèi)濕負(fù)荷很小或很穩(wěn)定的場合，一般來說，其相對濕度控制精度是可以達(dá)到±5%的。

1.2.2 水冷表冷器變露點(diǎn)溫度控制方式

下圖3為采用該種方式的空氣處理流程，圖4為夏季室內(nèi)負(fù)荷變化時(shí)空氣處理過程的焓濕圖。

從圖3中可以看出，此種控制方式與上種方式相比，取消了露點(diǎn)溫度傳感器，取而代之的是由溫度傳感器和相對濕度傳感器共同控制表冷器以達(dá)到相應(yīng)的露點(diǎn)溫度，以兼顧表冷器降溫和去濕的兩種功能。加熱器和加濕器的控制則同上種方式相同。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)溫濕度傳感器的信號先通過選擇器經(jīng)過比較，再從兩者偏差信號中選取其中大值，作為有效信號來控制表冷器的運(yùn)行，以補(bǔ)償室內(nèi)負(fù)荷的變化，達(dá)到恒定室內(nèi)相對濕度的目的。

圖4是室內(nèi)熱濕負(fù)荷變化時(shí)（同樣假定僅濕負(fù)荷變化），空調(diào)系統(tǒng)是如何通過改變露點(diǎn)以滿足要求的。當(dāng)濕負(fù)荷變小時(shí)，由于冷負(fù)荷不變，濕度偏差信號加強(qiáng)，選擇器采用濕度信號作為控制信號，此時(shí)冷水閥開度減小，空氣的露點(diǎn)溫度由L升至L’，然后再通過加熱器將空氣加熱到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O’，以滿足室內(nèi)熱濕負(fù)荷的需要。同樣，當(dāng)室內(nèi)冷負(fù)荷也變化時(shí)，選擇器亦會采用偏差信號大者來控制表冷器冷水閥開度。顯然，這種控制方式較上種方式有著更廣闊的應(yīng)用范圍和更高的控制精度，一般其相對濕度的控制能力可以達(dá)到±2%。

1.2.3 中、小型恒溫恒濕機(jī)組

這種控制方式亦是采用冷卻除濕原理，也是屬于固定露點(diǎn)溫度的控制方式。與上兩種方式相比，對空氣的冷卻和除濕，恒溫恒濕機(jī)組用直接蒸發(fā)的蒸發(fā)器代替了水冷表冷器。而空氣的加熱和加濕則是通過電加熱器和電加濕器來完成。其在H-D圖上表現(xiàn)出來的空氣處理過程與上兩種方式也基本相同。

這種控制方式中，蒸發(fā)器后并沒有設(shè)置專門的露點(diǎn)溫度傳感器，其對蒸發(fā)壓力和溫度并不做主動控制，機(jī)組降溫和除濕通常是通過啟停壓縮機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。由于蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度與蒸發(fā)壓力、進(jìn)出口空氣參數(shù)、制冷劑流量、制冷劑含油量等諸多因素有關(guān)，存在著不確定性，其表面溫度并不像冷水盤管那樣易于控制，所以其處理的露點(diǎn)溫度也無法精確控制。但是，對于一定蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)和新風(fēng)比的機(jī)組而言，通過蒸發(fā)器處理后的空氣露點(diǎn)溫度必然會落在一定的范圍內(nèi)，這也是恒溫恒濕機(jī)組的控制原理。從以上敘述來看，由于機(jī)器露點(diǎn)不易穩(wěn)定，對相對濕度的控制能力較低，所以，這種控制方式一般適用于相對濕度控制精度在±5%以上的場合。

2、化工控制室恒溫恒濕空調(diào)的設(shè)計(jì)

控制室空調(diào)系統(tǒng)對溫濕度的設(shè)計(jì)方案有很多種，但歸結(jié)起來，大致有如下三種：

2.1 冷風(fēng)降溫機(jī)

這里所說的冷風(fēng)降溫機(jī)是指沒有濕度控制措施的柜式空調(diào)、多聯(lián)機(jī)等我們常見的直接蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)。其一般適用于對溫度要求不高，而對相對濕度不做要求的場合。

從化工控制室設(shè)計(jì)規(guī)定可以看到，對于控制室，即便是DCS控制室，其溫度基數(shù)和控制精度的要求并不高，一般的冷風(fēng)降溫機(jī)就能滿足要求了。此時(shí)，由于表冷器同時(shí)具有降溫和除濕的功能，冷風(fēng)降溫機(jī)也是具有一定的除濕能力的。但是有除濕能力，并不代表其對濕度有控制能力，特別是冬季工況下，由于缺少加濕器，控制室內(nèi)的濕度常常會達(dá)不到要求。而且，這種空調(diào)方式對DCS控制室還有很多不能達(dá)到的功能，如通常不設(shè)專門的新風(fēng)處理措施；通常不易設(shè)置空氣凈化過濾措施；通常不易設(shè)置室內(nèi)壓力控制措施等。所以，這種空調(diào)方式通常可適用于常規(guī)儀表控制室。

2.2 恒溫恒濕機(jī)房空調(diào)機(jī)組

這種空調(diào)方式是我們在化工控制室最常見的一種空調(diào)方式，其空氣處理過程前文已經(jīng)敘述過了。由前文來看，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組式是可以滿足DCS控制室±2℃，±10%的空調(diào)精度要求的。這種空調(diào)方式靈活方便，既可以僅用作循環(huán)處理控制室空氣，也可以集中處理新、回風(fēng)混合空氣，從而滿足控制室對空氣品質(zhì)、壓力控制等的要求。而且，此種空調(diào)方式并不需要冷凍水，這對常常沒有專門空調(diào)冷源的化工廠來說是尤為合適的。

恒溫恒濕機(jī)房空調(diào)機(jī)組也有許多缺點(diǎn)，如機(jī)組風(fēng)機(jī)的選型通常會受到限制，其提供的風(fēng)壓往往有限，不能滿足空調(diào)系統(tǒng)對空氣凈化過濾、較大系統(tǒng)空氣輸送等的要求；機(jī)組通常是整合式的，這就造成了一些功能段的設(shè)置受到限制；機(jī)組容量有限，對大型控制室，往往要使用很多機(jī)組，造成設(shè)備分散，維護(hù)管理不便。所以，其一般適用于中、小型的控制室中。

2.3 水冷表冷式集中空調(diào)

從前面的敘述來看，該種空調(diào)方式，無論是采用定露點(diǎn)還是變露點(diǎn)均能夠滿足化工控制室對溫濕度精度的要求。與恒溫恒濕機(jī)組相比，它可以解決恒溫恒濕機(jī)組余壓小、功能段設(shè)置受限制等缺點(diǎn)，也較為方便實(shí)現(xiàn)新風(fēng)單獨(dú)處理、二次回風(fēng)、室內(nèi)壓力控制等過程，但是其初投資通常較高，需要較大的機(jī)房，還需要另設(shè)空調(diào)冷源制備裝置。所以，其通常適用于有空調(diào)冷源的要求較高的大型控制室。

3．結(jié)論

從以上的敘述來看，不同的溫、濕度控制精度要求的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，其采用的空氣處理方法是不盡相同的。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)做到因地制宜，根據(jù)要求合理選用，既要避免空調(diào)系統(tǒng)不能滿足要求，也要避免空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過于浪費(fèi)。

來源：機(jī)房空調(diào) http://mygoldentreasures.com/

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