一、采用水冷表冷器和定露點(diǎn)溫度控制方式
圖1．4所示為采用水冷表冷器和固定露點(diǎn)溫度控制方式的空氣處理流程。其空氣處理過程與上述噴水室相類似，主要的不同在于水冷表冷器因是通過傳熱面的間接冷卻，在相同的供冷溫度條件下所能處理達(dá)到的機(jī)器露點(diǎn)溫度顯然高于噴水室。所以，在采用這種空氣冷卻設(shè)備時(shí)，需注意室內(nèi)要求保持的基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)相對濕度所確定的露點(diǎn)溫度不得太低。過低了，標(biāo)準(zhǔn)的制冷冷水機(jī)組即使供送5℃的冷水，也可能會(huì)顯得不夠。在這種情況下，有時(shí)不得不采用低溫乙二醇介質(zhì)，或者昂貴的化學(xué)吸收或物理吸附式除濕機(jī)組。圖1．5所示為夏季工況下相應(yīng)的各點(diǎn)空氣狀態(tài)。
 

 
 
 
 


 
 
二、采用水冷表冷器和無露點(diǎn)溫度控制方式
圖1．6所示是我國自80年代后開始比較流行的一種恒溫恒濕空調(diào)工程的空氣處理方式和自動(dòng)控制原理。在圖1．6中，表示為了有效地控制室內(nèi)的干球溫度和相對濕度于所要求的控制精度范圍內(nèi)，室內(nèi)裝有干球溫度傳感器T和電容式相對濕度傳感器H。由于加熱器和加濕器的功能單一，只是分別與溫度和濕度相關(guān)，故可分別單獨(dú)由溫度顯示調(diào)節(jié)器TIC和濕度顯示調(diào)節(jié)器HIC進(jìn)行控制。但是由于表冷器兼具降溫和去濕兩種功能，其運(yùn)行既關(guān)系到室內(nèi)的干球溫度，又牽涉到室內(nèi)的相對濕度，所以，需同時(shí)由兩者信號控制，通過選擇器經(jīng)過比較，從兩者信號中選取其中之大者，作為有效信號來控制表冷器的運(yùn)行。這無異表明，如此控制的結(jié)果，干球溫度和相對濕度兩者的控制要求都將得到滿足。否則，只要其中任一參數(shù)得不到滿足，其相應(yīng)的控制信號便會(huì)克服另一參數(shù)控制器的輸出信號，而接手對表冷器施行符合其要求的控制。
 
 
 

 
 
 
顯然，這樣的控制圖式較之于前述幾種進(jìn)步得多。其控制的精度、可靠性也高得多。在相對濕度控制方面由于采用的是無露點(diǎn)控制，不必不問青紅皂白地一律把送風(fēng)空氣處理到露點(diǎn)溫度，因而所需的再熱量和冷熱抵消量在某些情況下可能會(huì)較之于前述各種方式小些，但卻不可能完全避免。其實(shí)，只要稍微深入一些分析，即可看到，在上述控制原理圖中，選擇器在絕大多數(shù)情況下總必然會(huì)選擇濕度控制信號的，因?yàn)樗惋L(fēng)空氣通過表冷器處理進(jìn)入房間后，室內(nèi)溫度總不會(huì)過高，除非室內(nèi)顯熱負(fù)荷較大。所以，其實(shí)際結(jié)果，冷熱抵消現(xiàn)象在多數(shù)情況下不會(huì)比定露點(diǎn)溫度控制方式好多少。有些文獻(xiàn)給出了恒溫恒濕類空調(diào)工程的空氣處理新方式，圖1．7所示為推薦采用的恒溫恒濕類空調(diào)工程的空氣處理新方式流程。圖1．8為其相應(yīng)的空氣處理過程中的各點(diǎn)狀態(tài)。圖中左側(cè)為其理論上的空氣處理過程，右側(cè)為基于工程實(shí)踐的簡化圖。
另外一些學(xué)者從空調(diào)設(shè)備方面提出恒溫恒濕制冷空調(diào)節(jié)能優(yōu)化方案：本改進(jìn)方案中，制冷壓縮機(jī)采用變頻壓縮機(jī)，由蒸發(fā)器出口溫度控制壓縮機(jī)頻率，同時(shí)再熱段的熱負(fù)荷由制冷機(jī)組的部分冷凝負(fù)荷承擔(dān)，加熱段的風(fēng)冷式換熱器與室外風(fēng)冷式冷凝器處于并聯(lián)狀態(tài)，由室內(nèi)溫度傳感器控制在冷凝器和風(fēng)冷式換熱器兩個(gè)支路上的流量控制器，兩流量控制器處于反向聯(lián)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)冷負(fù)荷變小需要增加再熱量時(shí)，同時(shí)調(diào)節(jié)兩流量控制器，增大風(fēng)冷換熱器管路制冷劑流量，減小空冷式冷凝器管路流量。我們把這種恒溫恒濕空調(diào)裝置稱為冷熱同源裝置，具體示意圖如圖1．9所示：
 
 


 
 
這種方法的主要特點(diǎn)是：首先由于用冷凝器的部分負(fù)荷替代了電加熱器，減少了冷熱抵消所需要的額外能耗，減少了總能耗，顯著的提高了COP；其次隨著室外溫度的降低，造成再熱量增大的原因?yàn)閮煞矫妫篴．室內(nèi)負(fù)荷降低，需提高送風(fēng)溫度；b．制冷量增大，露點(diǎn)溫進(jìn)一步降低。對于原因a因采用冷熱同源空調(diào)后，提高送風(fēng)溫度所需的熱量由部分制冷劑冷凝提供，不消耗額外能源，故隨著室外溫度降低冷熱同源空調(diào)的能耗并不增加，而傳統(tǒng)恒溫恒濕空調(diào)則為了提高送風(fēng)溫度加入更多的能量，因此冷熱同源空調(diào)節(jié)能效果愈加明顯；基于原因b采用變頻式壓縮機(jī)，由蒸發(fā)器出口空氣溫度傳感器發(fā)出信號來控制變頻壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的冷量輸出，減少壓縮機(jī)耗功，進(jìn)一步降低恒溫恒濕制冷空調(diào)整體系統(tǒng)能耗。由以上原因可知隨著室外溫度的降低，冷熱同源空調(diào)比傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)能耗更小，實(shí)際性能系數(shù)更高。還有文獻(xiàn)指出在排風(fēng)管道旁設(shè)置熱回收裝置，用排風(fēng)的能量來預(yù)處理新風(fēng)，可以減少引進(jìn)新風(fēng)所需的能耗。在夏季，室外空氣溫度一般都高于空調(diào)房間設(shè)定溫度，新風(fēng)量的引入是以增加空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷為代價(jià)的，此時(shí)應(yīng)取最小新風(fēng)量。其他季節(jié)，在保證最小新風(fēng)量的前提下，應(yīng)根據(jù)室內(nèi)熱濕負(fù)荷、設(shè)定溫濕度及室外空氣狀況選擇合適的新風(fēng)量及風(fēng)系統(tǒng)形式(一次回風(fēng)、二次回風(fēng)、全新風(fēng))。由于恒溫恒濕空調(diào)控制系統(tǒng)具有多變量、非線性、大時(shí)滯等特點(diǎn)，在許多工程案例中，每個(gè)回路單獨(dú)運(yùn)行都較正常，但是所有回路同時(shí)工作，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)不穩(wěn)定。這是由于空調(diào)系統(tǒng)的各控制回路之間相互耦合、相互影響、相互干擾。普通的恒溫恒濕機(jī)組因?yàn)橐燃骖櫆囟染扔忠骖櫹鄬穸染?，往往在控制上?huì)出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。
 


 
 
在控制方面，PID(比例一積分一微分)控制器作為較早實(shí)用化的控制器已有多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用較廣泛的工業(yè)控制器。由于PID控制器有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，對模型的適用性好等特點(diǎn)，因而成為較為廣泛的控制器。但是PID控制要求對系統(tǒng)建立的數(shù)學(xué)模型，由于空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)多輸入多輸出、干擾大、高度非線性、不確定性的系統(tǒng)，而且各個(gè)回路之間的耦合強(qiáng)烈，運(yùn)用PID控制在靜、動(dòng)特性上往往滿足不了性能的要求。鑒于傳統(tǒng)的PID控制的不足，國內(nèi)外的學(xué)者開始嘗試運(yùn)用智能控制，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及各種混合控制方法，來代替PID控制。但由于都是在單回路上的應(yīng)用，在單回路上達(dá)到理想性能，在全局上卻達(dá)不到理想性能，同時(shí)由于各個(gè)回路之間的調(diào)節(jié)溫濕度有抵消作用，造成能耗的增加。有些學(xué)者運(yùn)用一些優(yōu)化方法進(jìn)行全局上的優(yōu)化控制或者用大系統(tǒng)理論進(jìn)行全局協(xié)調(diào)控制，來確定各個(gè)單回路的給定值，但它們也是基于系統(tǒng)的模型比較確定的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)很難建模的情況下，運(yùn)用這些控制方法有很大的難度，而且達(dá)不到全局性能的理想。在控制方面，模糊控制正在被應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)控制中來。模糊控制是一種不依于被控過程數(shù)學(xué)模型的仿人思維的控制技術(shù)。它可以利用領(lǐng)域?qū)＜业牟僮鹘?jīng)驗(yàn)或知識(shí)建立被控系統(tǒng)的模糊規(guī)則，有較好的知識(shí)表達(dá)能力。模糊控制是一種從屬于智能控制的范疇的非線性控制。它直接采用語言型控制規(guī)則，出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)場操作人員的控制經(jīng)驗(yàn)或相關(guān)專家的知識(shí)在設(shè)計(jì)中不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型。模糊控制按照被控對象可以分為三種結(jié)構(gòu)形式，即一般結(jié)構(gòu)形式、雙模式結(jié)構(gòu)形式和自組織結(jié)構(gòu)形式。如模糊控制與PID控制結(jié)合的模糊PID控制為雙模式結(jié)構(gòu)，自適應(yīng)模糊控制為自組織結(jié)構(gòu)等。
將模糊控制和PID控制結(jié)合起來應(yīng)用到恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的控制中，使空調(diào)控制系統(tǒng)具有易于熟悉，可靠性高，適用性強(qiáng)，能獲得專家知識(shí)和熟練操作經(jīng)驗(yàn)的良好自動(dòng)化效果等特點(diǎn)。
 


 
 
 
國內(nèi)在模糊控制方面的研究雖然起步較晚，但是發(fā)展很快，取得了一些令人鼓舞的成就。盡管如此，其應(yīng)用成果的數(shù)量和質(zhì)量均有待進(jìn)一步提高。上世紀(jì)90年代初，國內(nèi)一些空調(diào)生產(chǎn)廠家率先從國外(尤其是日本)引進(jìn)了模糊控制技術(shù)，目前已有一些產(chǎn)品問世。但是這些產(chǎn)品和國外先進(jìn)技術(shù)相比還存在一定差距。表現(xiàn)在智能化程度不高、控制效果不太理想等，要解決這些問題，不但需要控制領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，更重要的是需要制冷學(xué)科的知識(shí)，因此作者認(rèn)為應(yīng)用研究的不深入是造成國產(chǎn)模糊控制器在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用效果不理想的主要原因，結(jié)合空調(diào)系統(tǒng)本身來研究模糊控制是提高家用空調(diào)性能的重要措施之一，總之，空調(diào)控制自動(dòng)化是暖通工藝與控制自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合的統(tǒng)一體，二者是相互促進(jìn)的?？照{(diào)專業(yè)領(lǐng)域的迅速發(fā)展和不斷更新，為控制自動(dòng)化提供了廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)控制自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也為空調(diào)領(lǐng)域的開發(fā)提供了強(qiáng)有力的手段。http://www.dgzhenghang.cn