摘要：本文主要针对恒温恒湿空调系统进行了着重的阐述，并结合其在生产车间中的应用情况，提出一些节能优化设计措施，以便进一步提高恒温恒湿空调系统的应用性能，满足生产车间的长期运行需求，提供可靠的参考依据。
关键词：生产车间；恒温恒湿空调系统；节能优化设计
随着社会经济的不断发展，对于生产车间环境的要求也提出了较高的要求，尤其是温度场、湿度场的精度要求，必须能够完全符合生产工艺所需的温湿度要求。基于此，要想实现这一目标，就要在生产车间中安装具有节能降耗性能的恒温恒湿空调系统，并在长期实践中，对其进行不断的优化设计，以便可以最大化提升空调系统的应用性能，全面促进生产车间的高效率生产和高效益生产。
1.恒温恒湿空调系统的发展现状
现如今，恒温恒湿空调系统的应用范围十分宽泛，尤其是在工业领域中的应用，更是取得了较大的成效，其可以完全满足生产工艺所需的温湿度要求。从工作原理来看，恒温恒湿空调系统运的运行方式主要以连续运行方式为主，所以其所产生的能耗量也是忽高忽低。而随着近年来我国能源短缺居面的不断发展，生产企业对于节能工作也是给予了高度的重视，但是一般维持室内温湿度的空调系统都具有高能耗特征，所以，即使运用恒温恒湿空调系统，也要对其进行节能优化设计，以期更好的降低系统的运行能耗，保证生产车间内的温度和湿度。
与其他空调系统相比，恒温恒湿中央空调系统对于室内温湿度的稳定性要求十分之高，不仅会将一些温度的波动范围控制在1℃以内，而且对于湿度要求也是极为严格。但由于车间内的温湿度会受到外界因素以及室内条件和温湿度之间的因素所影响，所以当温度波动变化达到10℃时，也会导致车间内的湿度变化加速到40 ℃以上。而随着我国机械加工工艺技术水平的不断提升，对于恒温恒湿空调系统的温、湿度控制要求也越来越高，不仅要将车间内的温湿度控制在最小化，而且还要有效降低空调系统的能耗量，因此，要想实现最终的运行目标，就要对恒温恒湿空调系统进行全面的节能优化设计。因为现在市面上所出售的恒温恒湿空调系统，都是采用全空气系统来营造高精度的恒温恒湿室，但是由于全空气系统在进行空气处理上会存有冷热量相抵消的现象，所以很容易会加大系统的能耗量。并且空调机组的设计模式是按照传统设计方案来进行的，很少会按照高效变制冷剂流量集中空调系统的设计模式来进行设计，所以根本无法满足生产车间的节能化发展，所以，只有对其进行全方位的节能优化设计，这样才能提高生产车间的生产效益，实现最终的发展目标。
2.恒温恒湿空调系统在生产车间中的优化设计
2.1表冷器的优化设计
在对表冷器进行优化设计时，可以通过在表冷器上加装热湿独立控制装置来实现，具体如图一所示。可以将热湿独立装置安装在表冷器前后位置上，并配备电动可控三通阀1和2，如图二所示。其中可控三通阀1主要负责冷冻水流量的动态控制，以便可以有效调节表冷器的换热量，使其温度控制效果达到最佳状态；而可控三通阀2则负责将返同的表冷器同水与冷冻水进行充分混合，以便可以根据实际需要的除湿量来调整进入表冷器中的冷冻水和同水比例，使其在表冷器冷水流量不变的情况下，来实现动态露点温度控制，从而保障湿度的单独控制效果。
图一 图二
2.2空调系统工作模式的优化设计
基于不同季节生产车间对温湿度控制的需求，应对恒温恒湿空调系统的工作模式进行全面的优化，可以通过采用PID调节器的输出信号来分程控制系统工作模式来实现。
首先，要利用温度PID调节器的输出信号来控制电动三通阀1及加热器。即当PID信号值由0升至0.5时，电动三通阀1的开度则会由1降到0.2，这样就会有效减少表冷器中的冷冻水流量，保证加热器中的输出信号值可以始终保持在0范围内；相对，当PID信号值由0.5升至到1时，电动三通阀1的开度始终维持在0.2范围内，而加热器的输出值则会由0增大到100%。
其次，要利用湿度PID调节器来控制电动三通阀2及加湿器。即当PID信号值由0升至0.5时，电动三通阀2的开度就会由1降到0.2，这样就会大大减少冷冻水比例，提高表冷器中的冷冻水温度，保证加湿器中的输出信号值可以始终保持在0范围内；相对，当PID信号值由0.5升至到1时，电动三通阀2开度也会始终维持在0.2范围内，进而使得加湿器输出值由0增大到100%。
2.3主系统的优化设计
首先，冷源系统的优化设计。即将冷水机组额定制冷量设定在400KW、恒温水箱温度设定在3.2t。并且冷水机组的启停要根据恒温水箱水温情况来进行确定，以保证在设定的温度下，可以最大环降低恒温水箱的误差范围；其次，空气处理机组的优化设计。即将整个机组细分成多个功能段，如：表冷器段、加热段、加湿段、送风风机段、同风风机段、空段、排风口、进风口等，且由恒温水箱统一提供表冷器的冷冻水；最后，控制系统的优化设计。即构建完善的监控软件平台，以便可以实现计算机与DDC控制器的数据交互功能以及自动报警功能，从而对控制系统的运行情况进行实时的监督和管控。另外，还要详细编写系统监控程序，这样才能保证系统的安全稳定运行，使其节能降耗功能达到最大化。
3.新的恒温恒湿空调系统在生产车间的应用情况
以某生产企业为例，其生产车间总面积为652m2、车间内的室内温度设定在26℃、相对湿度设定在66%。且温度和相对湿度之间的最大波动值不得超过±1.1℃和±3.1%。在节能方面，其全面采用了节能优化后的恒温恒湿空调系统。虽然该企业生产车间内的照明设备虽然整体负荷变化较小，但由于生产设备的运行模式为24小时不间断运行模式，所以其产生的生产能耗也是极为显著。如图三所示，该企业生产车间的温湿度值在130分钟运行时间内的变化情况，通过采用新的恒温恒湿系统，该车间内温度已由原有温度控制到25.8℃，而湿度变化值也由原有的数值控制到67.1％。
据相关专家分析，该系统在车间全年运行时段内，虽未从根本上消除热湿补偿损失，但和传统恒温恒湿空调系统相比，总的节能效果十分明显，完全能够满足车间对温湿度的控制需求。具体节能情况如图四所示。
图四
4.新恒温恒湿空调系统的应用结论
新恒温恒湿空调系统的优化设计主要体现在以下几个方面：第一，表冷器优化设计。为其加装了热湿独立控制装置；第二，空调系统工作模式的优化设计。采用PID调节器的输出信号来分程控制系统工作模式；第三，主系统的优化设计。分别对冷源系统、空气处理机组以及控制系统进行了全面的优化。
通过上述几方面优化措施，不仅能够满足生产车间对温湿度精度控制需求，而且在工况发生变化时，热湿独立控制装置配合PID信号分程控制方法，也能够根据所编写的控制工艺，来对表冷器、加湿器、加热器的运行情况进行自动控制，以便可以确保整个空调机组在全年段内的运行节能效果，使其保持在20%-40%标准范围内。因此，该生产企业在生产车间中安装新恒温恒湿空调系统，十分可行，其不仅可以提高企业的生产效益，而且还能节约大量的能源，降低生产成本。
结束语
综上所述，在现代生产车间中，恒温恒湿空调系统是实现其温湿度调节的最佳载体。为了实现高精度控制目标，满足车间的长期运行需求，还要对空调机组进行全面的优化设计，以便使其节能控制效果以及各项应用性能达到最高标准，从而进一步推进我国生产企业的持久稳定发展。
参考文献：
[1]马长捷，朱凤.浅谈实验室用恒温恒湿空调系统的节能优化方案[J].应用能源技术，2017（05）：35-37.
[2]张学军.恒温恒湿空调系统的优化控制与性能模拟[J].制冷学报，2018，（01）：22-23.
论文作者:梁勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/29
标签：恒温论文; 空调系统论文; 优化设计论文; 生产车间论文; 温湿度论文; 节能论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第4期论文;