论文部分内容阅读
摘要 本文通过新、回风温湿度等参数实时计算其余热、余湿，尽可能的利用新风中的余热或余湿来除去回风中的余热或余湿，以最节能或最快速的方法来达到目标点温湿度。
关键词 节能 余热 余湿 焓值 控制器
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
前言
目前對于带新风的恒温恒湿机组，很多厂家只根据焓值控制，简单比较新、回风焓值的大小，另外有些厂家不但能够根据焓值控制，还能通过新风阀的开度变化来控制回风温度或湿度，但只能调节温度或湿度，不能根据新、回风温湿度的变化情况做出动态最佳选择。本文克服了上述缺点，通过比较新、回风中的余热、余湿的大小，尽可能利用新风中的余热或余湿来除去回风中的余热或余湿，既能快速达到目标点温湿度，又能达到节能的目的。
1.机组介绍
如图1所示，包括回风温湿度变送器1、回风机2、排风风阀3、混风风阀4、风压差变送器5、新风风阀6、新风温湿度变送器7、送风机8、送风温湿度变送器9、控制器、冷源10、热源11和加湿器12；排风阀、混风阀和新风阀均为模拟量，开度均可在0～100％范围内任意调节，风压差变送器用来测量混风阀之后的空气和新风的压差，通过控制器来调节混风阀的开度，使该压差为一个固定的负值，以保证新风能够进入机组。由于恒温恒湿机组运行温度范围较广，下面分为制冷和制热两种控制介绍。
2.机组制冷控制
如图2和图3所示，在制冷工况下根据目标点温度、含湿量、新风和回风焓值把焓湿图分为A、B、C三个区域，A区域为新风焓值大于回风焓值，C区域为新风含湿量、温度均小于回风，B区域为新风介于A、C区域之外的部分，其中N为回风点，W为新风点，S为目标点。制冷工况时的新风阀控制过程如下：
（1）首先根据新、回风温湿度变送器检测新风温度、湿度、回风温度、湿度，分别计算出新风绝对湿度、新风焓值、回风绝对湿度和回风焓值，载根据目标温度和湿度，分别计算出目标绝对湿度和目标焓值；
（2）判断是否新风焓值大于或等于回风焓值，如是，则新风温湿度落在A区，则新风阀、排风阀开到最小开度（预设10%），机组以最小新风量运行，混风阀进行调节以维持进入混风阀后的空气和外界空气的压差不变，即保持风压差变送器的压力为10Pa；如不是，则进入下一步；
（3）判断是否新风温度大于或等于目标温度，且新风绝对湿度大于或等于目标绝对湿度，即新风焓值小于回风焓值，如是，即新风温湿度落在B区，则排风阀和新风阀开到最大，混风风阀关闭，采用全新风方式最节能；如不是，则进入下一步；
(4)当新风温湿度落在C区，由于新风温度、绝对湿度不但低于回风温度、绝对湿度，而且也低于目标温度、绝对湿度，这时新风既可以降低回风的温度，也可以降低回风湿度，但新风在C区的不同位置时相对于目标点来说具有不同的余热和余湿，同样，回风在B区相对于目标点来说也具有不同的余热和余湿，如果回风中的余热很多，而余湿较少，尽可能利用新风中的余热来去除回风中的余热；如果回风中余湿很多，而余热较少，尽可能利用新风中的余湿来去除回风中的余湿。下面根据回风中的余热、余湿，再结合新风中的余热和余湿，来判断满足回风温度或湿度时哪个最节能、最快速。对于以通风方式来降低回风温湿度的情况，从图2中N点到S点的变化可以等效为从N到M点先等温降湿，然后再从M点到S点再等湿降温，最终到达S点。
从N点到M点为等温降湿，降低回风中的绝对湿度，N点相对于S点所具有的多余的湿量称为回风余湿（为正值），由于该过程温度不变，即，且，
由公式：
其中：为水蒸汽的定压比热，为干空气的定压比热，i为空气焓值；
可以演变为下式：
从M点到S点为等湿降温过程，降低回风中温度时，N点相对于S点所具有的多余的热量称为回风余热（为正值），由于该过程湿度不变，即，且，
同理，从W点到S点的变化可以等效为先从W点等湿升温到P点，然后再从P点等温加湿到S点，W点相对于S点所缺少的热量称为新风余热（为负值），W点相对于S点所缺少的湿量称为新风余湿（为负值），计算公式分别如下：
当，说明回风中的余热大于余湿，则判断是否，如是，说明新风中的余热也大于余湿，可以利用新风中的余热来去除回风中的余热，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求；如不是，说明新风中的余热小于余湿，再判断是否，如是，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求；如不是则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，同时兼顾相对湿度，逐渐满足回风湿度要求；在
上述调节过程中，没有被调节的回风温度或回风湿度只能慢慢降低或通过启动制冷来快速达到温度或湿度要求，最终满足恒温恒湿的要求，此过程中排风阀和新风阀保持联动，混风阀进行调节以维持风压差变送器的压差为定值10Pa。
（5）当，说明回风中的余湿大于余热，则判断是否，如是，说明新风中的余湿也大于余热，可以利用新风中的余湿来除去回风中的余湿，则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，同时兼顾相对湿度，逐渐满足回风湿度要求，回风温度慢慢降低或通过启动制冷来达到温度要求；如不是，则新风中余热大于余湿时，再判断是否，如是，则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，同时兼顾相对湿度，逐渐满足回风湿度要求；如不是，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求；在上述调节过程中，没有被调节的回风温度或回风湿度慢慢降低或通过启动制冷来快速达到温度或湿度要求，最终满足恒温恒湿的要求。新风阀能够根据新风和回风余热、余湿计算结果不断调整其开度，使回风温度或湿度不断接近目标值，此过程中排风阀和新风阀保持联动，混风阀进行调节以维持风压差变送器的压力为定值10Pa。
3.机组制热控制
如图4和图5所示，制热工况下把焓湿图分为A、B、C三个区域，N为回风点，W为新风点，S为目标点。制热过程的新风阀控制过程如下：
（1）首先利用新风、回风温湿度变送器检测：新风温度、湿度、回风温度、湿度，目标温度和湿度，分别计算得到新风绝对湿度、新风焓值、回风绝对湿度、回风焓值、目标绝对湿度和目标焓值；
（2）判断是否新风焓值小于或等于回风焓值，如是，新风温湿度落在A区，则新风阀和排风阀开到最小开度，机组以最小新风量运行，混风阀进行调节以维持进入混风阀后的空气和外界空气的压力差不变，即风压差变送器的压力为10Pa；如不是，则进入下一步；
（3）判断是否新风温度小于或等于目标温度，且新风绝对湿度小于或等于目标绝对湿度，新风焓值大于回风焓值，如是，新风温湿度落在B区，采用全新风方式最节能，则排风阀和新风阀开到最大，混风阀关闭；如不是，则进入下一步；
（4）当新风温湿度落在C区，由于新风温度、绝对湿度不但高于回风温、绝对湿度，而且也高于目标温度、绝对湿度，这时新风既可以提高回风温度，也可以提高回风湿度，但在C区域的不同位置时所具有的余热和余湿不同，如果回风中的余热很少，而余湿较多，尽可能利用新风中的余热来提高回风中的余热；如果回风中余湿很多，而余热较少，尽可能利用新风中的余湿来提高回风中的余湿。下面根据回风中的余热、余湿，再结合新风中的余热和余湿，来判断满足回风温度或湿度时哪个最节能、最快速。
（5）当，说明回风中余湿比余热更少，则判断是否，如是，说明新风中的余湿大于余热，可以利用新风中的余湿来提高回风中的余湿，则新风风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，逐渐满足回风湿度要求，如不是，说明新风中余热大于余湿，再判断是否，如是则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，逐渐满足回风湿度要求，如不是，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求。在上述调节过程中，没有被调节的回风温度或湿度慢慢提高或通过启动加热或加湿来快速达到温度或湿度要求，最终满足恒温恒湿的要求,此过程中排风阀和新风阀保持联动，混风阀进行调节以维持风压差变送器的压力为定值10Pa。
结语
通过上述比较可以看出，通过计算比较新、回风中的余热、余湿，在满足目标温湿度的过程中，本控制方法最节能或最快速，同时在现有的设备基础上几乎不增加新硬件，只需增加软件控制算法即可达到节能的目的。
图1
图2 图3
图4
图5
参考文献
[1]房小军，杨娟，等.一种具有新风能量补偿节能型恒温恒湿机组及其控制方法：中国，201110168295.X[P].2012-01-04.
[2]彦启森主编.空气调节用制冷技术（第二版）.北京：中国建筑工业出版社
[3]南京五洲制冷集团公司. 屋顶式空调机组样本，2012年版
[4]南京五洲制冷集团公司. 组合式空调机组样本，2012年版
关键词 节能 余热 余湿 焓值 控制器
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
前言
目前對于带新风的恒温恒湿机组，很多厂家只根据焓值控制，简单比较新、回风焓值的大小，另外有些厂家不但能够根据焓值控制，还能通过新风阀的开度变化来控制回风温度或湿度，但只能调节温度或湿度，不能根据新、回风温湿度的变化情况做出动态最佳选择。本文克服了上述缺点，通过比较新、回风中的余热、余湿的大小，尽可能利用新风中的余热或余湿来除去回风中的余热或余湿，既能快速达到目标点温湿度，又能达到节能的目的。
1.机组介绍
如图1所示，包括回风温湿度变送器1、回风机2、排风风阀3、混风风阀4、风压差变送器5、新风风阀6、新风温湿度变送器7、送风机8、送风温湿度变送器9、控制器、冷源10、热源11和加湿器12；排风阀、混风阀和新风阀均为模拟量，开度均可在0～100％范围内任意调节，风压差变送器用来测量混风阀之后的空气和新风的压差，通过控制器来调节混风阀的开度，使该压差为一个固定的负值，以保证新风能够进入机组。由于恒温恒湿机组运行温度范围较广，下面分为制冷和制热两种控制介绍。
2.机组制冷控制
如图2和图3所示，在制冷工况下根据目标点温度、含湿量、新风和回风焓值把焓湿图分为A、B、C三个区域，A区域为新风焓值大于回风焓值，C区域为新风含湿量、温度均小于回风，B区域为新风介于A、C区域之外的部分，其中N为回风点，W为新风点，S为目标点。制冷工况时的新风阀控制过程如下：
（1）首先根据新、回风温湿度变送器检测新风温度、湿度、回风温度、湿度，分别计算出新风绝对湿度、新风焓值、回风绝对湿度和回风焓值，载根据目标温度和湿度，分别计算出目标绝对湿度和目标焓值；
（2）判断是否新风焓值大于或等于回风焓值，如是，则新风温湿度落在A区，则新风阀、排风阀开到最小开度（预设10%），机组以最小新风量运行，混风阀进行调节以维持进入混风阀后的空气和外界空气的压差不变，即保持风压差变送器的压力为10Pa；如不是，则进入下一步；
（3）判断是否新风温度大于或等于目标温度，且新风绝对湿度大于或等于目标绝对湿度，即新风焓值小于回风焓值，如是，即新风温湿度落在B区，则排风阀和新风阀开到最大，混风风阀关闭，采用全新风方式最节能；如不是，则进入下一步；
(4)当新风温湿度落在C区，由于新风温度、绝对湿度不但低于回风温度、绝对湿度，而且也低于目标温度、绝对湿度，这时新风既可以降低回风的温度，也可以降低回风湿度，但新风在C区的不同位置时相对于目标点来说具有不同的余热和余湿，同样，回风在B区相对于目标点来说也具有不同的余热和余湿，如果回风中的余热很多，而余湿较少，尽可能利用新风中的余热来去除回风中的余热；如果回风中余湿很多，而余热较少，尽可能利用新风中的余湿来去除回风中的余湿。下面根据回风中的余热、余湿，再结合新风中的余热和余湿，来判断满足回风温度或湿度时哪个最节能、最快速。对于以通风方式来降低回风温湿度的情况，从图2中N点到S点的变化可以等效为从N到M点先等温降湿，然后再从M点到S点再等湿降温，最终到达S点。
从N点到M点为等温降湿，降低回风中的绝对湿度，N点相对于S点所具有的多余的湿量称为回风余湿（为正值），由于该过程温度不变，即，且，
由公式：
其中：为水蒸汽的定压比热，为干空气的定压比热，i为空气焓值；
可以演变为下式：
从M点到S点为等湿降温过程，降低回风中温度时，N点相对于S点所具有的多余的热量称为回风余热（为正值），由于该过程湿度不变，即，且，
同理，从W点到S点的变化可以等效为先从W点等湿升温到P点，然后再从P点等温加湿到S点，W点相对于S点所缺少的热量称为新风余热（为负值），W点相对于S点所缺少的湿量称为新风余湿（为负值），计算公式分别如下：
当，说明回风中的余热大于余湿，则判断是否，如是，说明新风中的余热也大于余湿，可以利用新风中的余热来去除回风中的余热，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求；如不是，说明新风中的余热小于余湿，再判断是否，如是，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求；如不是则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，同时兼顾相对湿度，逐渐满足回风湿度要求；在
上述调节过程中，没有被调节的回风温度或回风湿度只能慢慢降低或通过启动制冷来快速达到温度或湿度要求，最终满足恒温恒湿的要求，此过程中排风阀和新风阀保持联动，混风阀进行调节以维持风压差变送器的压差为定值10Pa。
（5）当，说明回风中的余湿大于余热，则判断是否，如是，说明新风中的余湿也大于余热，可以利用新风中的余湿来除去回风中的余湿，则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，同时兼顾相对湿度，逐渐满足回风湿度要求，回风温度慢慢降低或通过启动制冷来达到温度要求；如不是，则新风中余热大于余湿时，再判断是否，如是，则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，同时兼顾相对湿度，逐渐满足回风湿度要求；如不是，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求；在上述调节过程中，没有被调节的回风温度或回风湿度慢慢降低或通过启动制冷来快速达到温度或湿度要求，最终满足恒温恒湿的要求。新风阀能够根据新风和回风余热、余湿计算结果不断调整其开度，使回风温度或湿度不断接近目标值，此过程中排风阀和新风阀保持联动，混风阀进行调节以维持风压差变送器的压力为定值10Pa。
3.机组制热控制
如图4和图5所示，制热工况下把焓湿图分为A、B、C三个区域，N为回风点，W为新风点，S为目标点。制热过程的新风阀控制过程如下：
（1）首先利用新风、回风温湿度变送器检测：新风温度、湿度、回风温度、湿度，目标温度和湿度，分别计算得到新风绝对湿度、新风焓值、回风绝对湿度、回风焓值、目标绝对湿度和目标焓值；
（2）判断是否新风焓值小于或等于回风焓值，如是，新风温湿度落在A区，则新风阀和排风阀开到最小开度，机组以最小新风量运行，混风阀进行调节以维持进入混风阀后的空气和外界空气的压力差不变，即风压差变送器的压力为10Pa；如不是，则进入下一步；
（3）判断是否新风温度小于或等于目标温度，且新风绝对湿度小于或等于目标绝对湿度，新风焓值大于回风焓值，如是，新风温湿度落在B区，采用全新风方式最节能，则排风阀和新风阀开到最大，混风阀关闭；如不是，则进入下一步；
（4）当新风温湿度落在C区，由于新风温度、绝对湿度不但高于回风温、绝对湿度，而且也高于目标温度、绝对湿度，这时新风既可以提高回风温度，也可以提高回风湿度，但在C区域的不同位置时所具有的余热和余湿不同，如果回风中的余热很少，而余湿较多，尽可能利用新风中的余热来提高回风中的余热；如果回风中余湿很多，而余热较少，尽可能利用新风中的余湿来提高回风中的余湿。下面根据回风中的余热、余湿，再结合新风中的余热和余湿，来判断满足回风温度或湿度时哪个最节能、最快速。
（5）当，说明回风中余湿比余热更少，则判断是否，如是，说明新风中的余湿大于余热，可以利用新风中的余湿来提高回风中的余湿，则新风风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，逐渐满足回风湿度要求，如不是，说明新风中余热大于余湿，再判断是否，如是则新风阀的开度以回风绝对湿度和目标绝对湿度的差值作为控制量，逐渐满足回风湿度要求，如不是，则新风阀的开度以回风温度和目标温度的差值作为控制量，逐渐满足回风温度要求。在上述调节过程中，没有被调节的回风温度或湿度慢慢提高或通过启动加热或加湿来快速达到温度或湿度要求，最终满足恒温恒湿的要求,此过程中排风阀和新风阀保持联动，混风阀进行调节以维持风压差变送器的压力为定值10Pa。
结语
通过上述比较可以看出，通过计算比较新、回风中的余热、余湿，在满足目标温湿度的过程中，本控制方法最节能或最快速，同时在现有的设备基础上几乎不增加新硬件，只需增加软件控制算法即可达到节能的目的。
图1
图2 图3
图4
图5
参考文献
[1]房小军，杨娟，等.一种具有新风能量补偿节能型恒温恒湿机组及其控制方法：中国，201110168295.X[P].2012-01-04.
[2]彦启森主编.空气调节用制冷技术（第二版）.北京：中国建筑工业出版社
[3]南京五洲制冷集团公司. 屋顶式空调机组样本，2012年版
[4]南京五洲制冷集团公司. 组合式空调机组样本，2012年版