摘要:恒溫恒濕空調主要用于將室內的溫度、濕度、潔凈度及氣流速度控制在一定的波動范圍內，以滿足工業生產、科學研究等特殊場合對室內環境的要求。恒溫恒濕空調系統的設計和運行必須考慮在室外氣象條件和室內熱濕負荷變化時，既能滿足室內溫濕度要求，又能達到經濟運行的目的。
　　關鍵詞:恒溫恒濕；系統設計；調試；問題
　　0楔言
　　本工程為冷藏陳列柜的測試室，房間長4.2m，寬3.6m，高3.6m，房間的圍護結構為夾心彩鋼板，保溫材料為厚7cm的聚苯乙烯。根據陳列柜測試標準EN441-4，房間內的干球溫度為25℃±1℃，相對濕度60%±3%，垂直方向上的溫度梯度不超過2℃/m，總梯度不超過6℃。在陳列柜不運行時，其前縱平面內水平風速必須保持在0.1m/s～0.2m/s之間。
　　1恒溫恒濕空調系統的概念
　　空調系統都具有對房間的溫度、濕度有一定的調節性能，但是對于一般的舒適性空調或工藝性空調，它們對溫度、濕度變化偏差和區域之間的偏差的調節要求并不嚴格。只有一些特殊的工藝過程或科學實驗，要求溫度、濕度變化偏差和區域之間的偏差很小。通常我們把對室內溫度、濕度波動和區域偏差控制要求嚴格的空調稱之為恒溫恒濕空調，它是工藝性空調的一種。
　　2恒溫恒濕空調系統設計
　　2.1熱濕負荷的研究
　　1)熱負荷的特點。測試室的冷藏陳列柜為整體式，由陳列柜柜體、制冷系統和風循環系統三部分組成。制冷系統的冷凝器放置在陳列柜的底部，陳列柜運行時,制冷系統的冷凝器散發大量的熱量，是測試室內較大的熱源，且隨著冷藏時間的推移，冷凝器的散熱量不斷變化，即冷凝器的散熱量不是恒定值。此外，當制冷系統運行一段時間后，其蒸發器的表面會結霜，為了保證制冷系統的正常運行，必須定期對其進行除霜。此時，控制系統會發出融霜指令，運行加熱設備來進行融霜，加熱設備產生的熱量部分用以融霜，其他部分散失到測試室內，這部分熱量不容忽視。另外，BSEN441-4標準要求在離地板1m處測試室內的照度為600lx±100lx,則室內的照明負荷需進行詳細計算。
　　2)濕負荷的特點。食品冷藏陳列柜內的設定溫度一般為0℃～5℃，溫度較低,其制冷系統的蒸發器表面溫度低于0℃，陳列柜內空氣中的水蒸氣易在蒸發器的表面結霜，所以陳列柜在運行時具有減濕功能，減濕量由一個融霜周期內的融化水量進行確定。
　　2.2氣流組織設計
　　氣流組織對恒溫恒濕房間精度的影響較大。文獻[1]指出高精度恒溫恒濕空調房間的氣流組織應遵從以下原則：合理的氣流組織流程，應充分發揮送風氣流的冷卻或加熱作用；建立一個穩定均勻的溫度場，以保證氣流到達工作區時，其平均溫度與工作區的溫度差不超過允許的溫度波動值。為了保證陳列柜前縱平面內的水平風速要求、室內良好的溫度場及流場，本設計主要采用全面孔板送風、架空活動地板回風的上送下回式氣流組織，另外采用支流風道連接狹長型風口(風口內部要設有整流葉片，保證氣流均勻)，來滿足水平風速要求。由于水平風速要求為0.1m/s～0.2m/s,所以在設計孔板送風面積時必須使工作區的垂直風速低于0.1m/s，同時，在支流風道上裝設插板來控制水平風速。陳列柜底部的冷凝器為集中熱源，陳列柜制冷系統運行時，軸流風機將熱量傳至陳列柜的后部下方。為了有效保證室內良好的溫度分布，除了增加陳列柜后上部空調送風孔板的送風面積外，還要增加后部回風口的面積，即增加局部送回風面積。
　　2.3風量的確定
　　送風的風量對恒溫恒濕空調房間精度的影響也較大。一般溫度精度為±1℃的實驗室,換氣次數為10次/h～15次/h，溫度精度在±0.5℃時，換氣次數在15次/h～30次/h之間。根據溫度精度要求,本工程換氣次數可取13次/h左右。考慮到較高的相對濕度精度要求，換氣次數取25次/h。由于陳列柜測試時，室內無工作人員，且測試室門為潔凈室專用密封門、沒有窗戶，為了簡化設計、提高溫濕度精度,該系統采用全循環風。
　　2.4恒溫恒濕機組的選配
　　恒溫恒濕空調機組選用國產某品牌恒溫恒濕空調機，溫度精度可達±0.5℃，相對濕度精度為±3%。制冷量為6.3kW，總加熱量7.8kW，加濕量為2.3kg/h，風量為1500m3/h。該機組的壓縮機為法國美優樂活塞壓縮機，電加熱器為三相平衡的翅片管式電加熱器，加濕器為電極式加濕器，室內風機為多聯獨立安裝的離心式風機。室外采用變頻風機，以防冬季冷凝壓力過低，導致系統運行惡化，達不到溫濕度精度要求。
　　3系統運行調試存在問題及原因分析和解決措施
　　3.1系統運行調試存在的問題
　　在調試初期，恒溫恒濕房間的溫濕度均達不到所要求的精度。房間設定溫度為23℃±1℃,相對濕度為60%±3%,但房間實際的溫度在22.1℃～24.3℃之間波動，相對濕度在50%～69%之間變化。觀察測量數據和設備運行情況，發現當溫度達到設定要求時，壓縮機停止運行，當相對濕度也達到要求時，加濕器關閉。此時，整個空調器系統里只有風機在運行。繼續觀察相對濕度和溫度，卻發現溫度基本不變，但相對濕度繼續上升，當相對濕度上升至67%左右時，壓縮機開始啟動實行除濕，此時相對濕度還會繼續上升，當上升至69%左右時開始下降。隨著壓縮機的開啟，相對濕度及溫度都會繼續下降，當溫度降至22.7℃左右時，加熱器開始運行，進行溫度補償。當相對濕度降至58%左右時，加濕器開啟，壓縮機關閉。此時，相對濕度還會繼續下降，當降至50%左右時開始上升。
　　3.2存在問題的原因分析
　　通過數據的整理分析及對設備運行狀態的觀察，發現導致精度達不到要求的原因主要有以下幾點，具體分析如下:
　　1)需要減濕時，制冷系統不運行。查看濕度設定點:加濕60%，減濕61%。查看控制靜區:加濕靜區3%，減濕靜區2%。
　　當相對濕度高于減濕設定點加上減濕靜區(即63%)時開始減濕。而實際情況卻是相對濕度達到67%左右才開啟壓縮機。觀察壓縮機停機與相對濕度達到63%的時間間隔,發現這是由于壓縮機的3min延時保護所引起的。
　　2)當只有風機運行時，空氣的相對濕度仍然上升。這是因為電極式加濕器關閉后，加濕罐內的水溫仍然很高，且加濕器放置在風機的吸入口，導致電極關閉后仍產生部分蒸汽加濕空氣。
　　3)當相對濕度低于濕度設定點減去加濕靜區(57%)時，加濕器開始啟動，但開啟后相對濕度仍然下降。這是因為壓縮機停機后，余留在蒸發器內的制冷劑繼續蒸發減濕，而此時加濕器的加濕量較小，不能滿足補償減濕量及空氣的加濕要求。
　　4)當回風溫度接近溫度要求下限，而需啟動壓縮機進行減濕時，系統啟動加熱器進行溫度補償。但由于補償熱量低于所需熱量，空氣溫度仍有小幅度下降，只有當壓縮機關閉后，空氣溫度才開始上升。
　　5)當相對濕度達到要求時，壓縮機停止工作，加熱器繼續加熱空氣。空氣溫度的升高導致相對濕度的降低，相對濕度低于57%時，加濕器開始加濕。由于空氣溫度仍在上升，加濕量相對不足，相對濕度增加較小甚至不增反降。當溫度達到要求的上限，但壓縮機3min延時保護未滿足時，制冷系統不啟動，導致空氣溫度偏離要求值。
　　3.3解決措施
　　由于本空調系統選用的機組為機房專用恒溫恒濕空調機組，而計算機房及程控機房的散濕量較小且沒有減濕設備，空調負荷基本上為顯熱負荷。所以在設計空調器時，沒有考慮到冷藏陳列柜的減濕功能，導致所選加濕器偏小，更換較大加濕量的加濕器后，房間的濕度下降幅度明顯減小。同時，將加濕靜區減小至1%后，房間的濕度下限能達到設定要求。改用變頻壓縮機，通過調節制冷機組出力，來降低制冷系統的冷惰性，并避免了由于壓縮機的延時保護而使制冷系統運行不及時。此外，通過將溫度和濕度分別控制，以及采用比例積分控制系統，并把溫度的加熱靜區及制冷靜區調小至0.5℃等改進措施后,房間的溫濕度能夠較好地滿足精度要求。
　　4結論
　　房間內熱負荷的大小、熱源的位置、濕負荷的大小、有無減濕設備、照明負荷、工作區域、氣流組織等對房間溫濕度分布和精度的影響較大，在進行恒溫恒濕空調系統設計時要綜合考慮這些因素，以及盡量將回風口布置在散熱量和散濕量大的設備附近，以便將熱量和濕量直接回至恒溫恒濕空調機組，以減少其對房間溫濕度的影響。此外，設計恒溫恒濕空調機組時，要注重濕負荷和熱負荷的校核計算，考慮加濕器、加熱器、減濕和降溫設備的惰性，應根據控制精度進行調整，對精度要求較高的房間，要考慮變頻調節、比例積分控制以及溫濕度分布控制等。
　　
　　參考文獻
　　[1]張和平,毛春玲.某實驗樓恒溫恒濕空調改造工程設計、安裝及調試[J].中國建設信息供熱制冷,2005(7):46249.
　　[2]趙榮義.空氣調節[M].北京:中國建筑工業出版社,2002.