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药厂生产车间温湿度控制的特性以及常见问题



药厂生产车间不同于一般的舒适性空调房间,室内的温湿度控制要求精度较高,一般要求温度在22℃±2℃,相对湿度在55%±5%以内,同时对空气的洁净度也有较高要求,使得换气次数较多,新风量大,甚至有直排系统。因为外界的温湿度变化对室内温湿度影响较大,所以只有选择合理的温湿度控制方案,才能确保室内的温湿度达到设计要求。本文主要针对采用传统控制方法的工业用空调系统经常出现的问题,提出了一套控制方案,并有助于提高空调系统的运行效果和经济性。

温湿度控制的特性以及常见问题

温湿度控制的特性

对湿空气单纯地加热或制冷过程,是含湿量保持不变的过程,即绝对湿度保持不变的过程。湿空气经过盘管加热,温度升高而相对湿度下降;相反,对冷却过程,温度下降而相对湿度相应升高,因此我们可以得出,温度和相对湿度是两个不同方向的控制量,要使温湿度同时向相同的趋势变化,则单纯靠加热/冷却过程是不能实现的。冷却去湿过程是湿空气经冷却达到饱和后继续制冷的过程,湿空气经过冷却盘管析出水滴从而降低了绝对湿度,起到降湿的作用。因而我们可以将空气处理过程分为加热、加热加湿、制冷、制冷再热和制冷加湿等5个部分,如图1所示。

图1中,横坐标为含湿量,即每千克干空气所含有的水蒸汽量;纵坐标为温度。由目标状态绝对湿度线、目标温度和目标湿度线以及机器露点的危险警戒湿度线(相对湿度为95%),可以划分为5个控制状态,详见表1。

根据当地气候,我们划分了不同的区域,分别为远离工作区(阴影外的区域)、工作区(阴影所示区域)和容限区。在远离工作区将使用大步距逼近的控制方法,工作区将采用本文所讲的智能控制策略,容限内保持各阀门状态。

实际过程中所采用的方法以及常见问题

冷热水阀的控制问题
温度变化的方向与冷/热水阀的动作方向相反,通常是采用冬夏季分开的运行模式。这样的做法在过度季节会难以判断和确定运行模式,很容易造成室内温湿度的失调。

常规的处理方法及问题
为了解决除湿问题,通常采用湿度优先的方法,冷水阀主要用来除湿,同时也造成温度的下降,然后通过热水阀的再热,使温湿度均能达到所要求的值,这样的做法虽然可以满足设计要求,但在相当多的时候,冷热水阀使能量相互抵消,造成了能源的浪费。据统计,目前在我国,空调系统的能耗占整个建筑物能耗的50%~60%,因此对空调设备进行优化控制,选择合理的控制方法,对建筑节能具有重要的意义。

单纯地采用回风温度闭环控制冷/热水阀以控制室内温度的做法,其PID参数难以整定在合适的范围内,很难保证系统的稳定性和精度。如果调节动作慢,造成提前开机时间过长,调节动作快,则很容易造成系统的超调,甚至产生震荡现象。

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