%$$\"475%8$#4$\"\"#4$7文章编号：（!$$#）
河南科学
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&’()(*+,’(+’节能中央空调系统的温湿度控制
熊安然%，王留运!，熊滨生!，张治国!
（%$中原工学院，郑州
摘
\"6$$$9；!$郑州大学机械工程学院，郑州
\"6$$$!）
要!介绍了工业用中央空调控制系统的设计!用自动控制实现空气处理设备各个环节的节能，说明空调系统
的控制思想及控制对象，对温湿度自动控制系统的工艺流程及二线制传感变送器的信号传输进行分析!结合对纺织厂中央空调系统的技术改造实例，说明节能中央空调系统的温湿度控制整机设计过程!
关键词!节能；中央空调系统；空气处理；温湿度控制中图分类号!
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文献标识码!)
随着国民经济的迅速发展，对高精度的工业用中央空调系统的需求不断增加!由于中央空调系统具有
恒温、控湿以及净化空气等功能，故它可为精密仪器、标准计量、检定测试等提供要求的温湿度!随着可编程控制技术的发展，微机可编程控制系统<%=张立伟，李玉霞对中央空调的冷源优化配制进行了研究<%=，(.>.?@，ABCDEB对空调系统效果进行研究<\"=，F@3.G?2H，IB/J@>?-，K@LEBGHM，2?@/对湿度传感器进行性能分析<6=，FBGNO@GP对供排风系统进行了研究<#=，熊滨生、熊安然等对二线制湿度变送器进行研究!中央空调系统主要是通过敏感元件、调节器、执行机构的运行工作，达到对温度、相对湿度等空调参数的整体调控，满足对工作环境的要求!空调器中采用高精度的微机可编程控制系统进行控制和调节，提高了被控对象的控制精度，减少能量消耗!
中央空调系统耗电量较大，采用计算机、高精度温湿度变送器进行控制，满足了对中央空调系统的MF+、工艺要求，节能效果明显!
\"空调系统的型式
对空调系统的基本要求是维持空调房间内的空气达到要求的空调参数，并且允许在微小范围内波动!以空调房间为主要调节对象，空调自动控制的任务是对空调系统的温湿度及其它参数进行自动检测、自动调节，完成有关信号报警、联锁保护控制，制冷系统的自动控制!按设备不同，空调系统可分为中央式、局部式及混合式三种型式!对于电厂、棉纺厂等，它们的各车间相对比较集中，需求空调面积大，最适宜采用中央空调!这种型式节省能源，可以实现高精度的恒温恒湿控制!以纺织厂空气的温湿度控制为例!在借鉴国外先进技术的基础上，根据我们对纺织厂中央空调系统的技术改造经验，提出节能中央空调系统设计!该系统以变频调速风机、二线制传感变送器等为核MF+控制、心设备，对原传统空调器进行技术改造，完成全功能的空气调节系统!通过理论分析和系统设计，改变了纺织厂原传统空调风机送风，喷淋处理空气的老模式，新控制系统采用MF+编程，实现了喷淋水泵适时化或减少水泵容量及开启时间，实现了中央空调系统的节电、节水状态运行!运行结果表明，采用适时喷淋处理，春、秋两季比传统空调节能!$Q&\"$Q，平均年节能达7$Q!纺织厂空气调节主要有以下要求：（%）车间的温湿度必须达到工艺要求，以保证产品质量!（!）满足工作人员的劳保、卫生条件!（7）考虑系统节能!
针对纺织厂生产工艺对相对湿度要求高的特点，本系统采用直接控制方法，即根据室内相对湿度的变化，不同季节采用变结构多工况、控制不同的执行机构，从而保持车间全年温湿度恒定!
#空气处理
采用中央式空调系统，将空气按要求集中处理，然后由送风机把处理后的空气经风道输送到各空调房
收稿日期!!$$#4$#4%%
作者简介!熊安然（%56\"!），男，河南郑州人，中原工学院电子信息学院实验师!研究方向为控制理论及应用等!
!\"\"#年$!月节能中央空调系统的温湿度控制
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间!此系统运行可靠、室内参数稳定、控制精度高!该系统主要由两部分组成，空气处理设备和空气输送设备!
空气处理设备对空气进行加热、冷却、加湿、干燥和净化处理，空气处理设备包括以下几部分：（$）新风采入段：设置相应设施和新风阀门!当空调系统送风机停止运行，自动联动锁系统发生作用将新风阀门关闭!运行中的新风阀的开度由自动控制装置或人工操作来实现，以达到节能!（!）回风混合段：设置该段的目的是为了冬季节省热量，夏季可实现减少能量损失的目的，以实现综合节能!（%）空气过滤段：为满足空调车间对空气洁净度的要求而设置，对新风和回风一般必须经空气过滤器净化!（&）喷淋处理段：是空调机的核心部分，空气要在该段按照不同工况及要求分别进行减焓、冷却、加湿、降湿等处理!这一段是空调自动控制的主要对象!（’）加湿段：主要针对空气较为干燥的季节而设计，采用蒸汽加湿!
中央空调系统控制流程图，如图(所示!
图(空调系统控制流程图
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!控制思想及控制对象
根据自动控制原理，要达到比较满意的温湿度控制，必须设计一单闭环控制回路，即只针对一个被控对象，采用测量变送器监测被控过程，采用控制)调节*器来保持一个被控参数恒定+或在很小的范围内变化,，输出只控制执行机构)调节阀,，组成闭环回路!仅以本系统中湿度控制为例，被控对象为车间的相对湿度，采用湿度变送器对其进行监测，将给定（期望值）与反馈（检测到厂房的实际湿度值）进行比较，得到偏差值，经过-./调节器把偏差信号进行放大，通过/01转换，再通过执行器进行控制!输出信号对调节机构进行相应控制，达到湿度控制目的!单闭环控制回路方框图见图!!温湿度自动控制系统工艺流程，如图%所示!该系统分为两个回路，一个回路由湿度变送器23、湿度调节器2.4、工况转换系统5-4及执行机构组成，完成湿度控制；另一回路由温度传感器63、温度变送器66以及-74和变频器组成，完成温度控制!
图%自动控制系统工艺流程图
当室内空气相对湿度偏离设定值时，其偏差信号输
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入湿度调节器，经运算放大后得到指令信号输出给执行机构，执行控制机构动作，调整相应机构和参数，使被控对象保持恒湿；其中湿度调节器2.4、工况转换系统
图!
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单闭环控制回路方框图
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5-4均由-74实现!
\"变送器
现代工业过程控制的信号采集，多用四线制变送器和二线制变送器89:!控制室用的四线制变送器有相互隔离的两条电源线和两条输出线!这类型式的变送器电路设计、器件选用、制造工艺要求严格!四线制变送器线路较复杂，为提高变送器寿命及可靠性，必须提高器件等级，使成本增加!二线制变送器在检测现场将微小的湿度信号放大，将其转换为&!!\";1的大信号传输出去!二线制变送器的输出线和供电电源线为同一根线，变送器的输出信号即直接由电源供给的电流，它表征了被测量的大小!与四线制变送器相比，二线制变送器有如下特点<
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河南科学
第!\"卷第#期
（$）减少了信号线用量，减小了非工作信号干扰，克服了线路电阻带来的测量误差!（!）工作信号为\"!!%&’的电流传输，传输距离远，不怕损耗、干扰，对传输线没有特殊要求!两线制变送器线路简单，使用器件少，功耗低，能保证在规定范围
图\"\"%!%&’二线制变送器传输原理内的测量、转换精度!
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\"!!%&’二线制湿度传感变送器的传输原理如图\"表示!
该变送器感湿元件采用高分子膜湿敏电容!该电容在相对湿度$%(时容值为\")土*+,，灵敏度为%-$!%-$*\",.(/0，全湿度段范围内变化量为$%!$*+,，线性度好，响应时间快，稳定性强!当环境相对湿度变化
时，湿敏电容基本呈线性变化，经1.2转换电路成线性电压变化，再经2.3变换以电流形式输出，由电流输出的大小即可确定环境相对湿度的大小!本文例中的二线制湿度传感变送器将环境中%!$%%(/0的相对湿度变化以\"!!%&’标准电流形式传输出来!
由于二线制变送器的这些优点，在空气调节控制系统中这种变送器被普遍用于温度、湿度、压力等参数的控制!两线制变送器扩大了工作环境温度范围，提高了机械性能!为保证系统工作安全可靠，输入、输出必须隔离!目前，虽然四线制变送器和两线制变送器都在使用，从发展的观点看，两线制变送器是技术发展的必然趋势!
!结语
节能中央空调系统的研究，已产生巨大社会经济效益，尤其在环保方面起到积极作用!本文作者根据技术改造经验，对纺织厂空调系统控制流程、自动控制系统工艺流程进行了讨论，对控制思想及主要元件二线制湿度传感变送器进行了分析!空调技术的发展和各种相关科学技术的发展密切相关，电子、材料、纺织等制造业对环境的要求更加严格，这就需要中央空调系统完成高精度的温湿控制，也将进一步促进中央空调系统的发展!参考文献：
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