根據(jù)紡織研究所纖維測(cè)試具體要求,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)四種工況,它們分別是工況1室內(nèi)溫度10℃,相對(duì)濕度50%;工況2:室內(nèi)溫度15℃,相對(duì)濕度30%;工況3:室內(nèi)溫度20℃,相對(duì)濕度20%;工況4:室內(nèi)溫度30℃,相對(duì)濕度15%;要求控制精度溫度為±1℃,相對(duì)濕度為±5%。
這四種工況均為低濕要求,在一年四季大部處于除濕狀態(tài),以滿足紡織纖維處于吸濕平衡后進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)要求。
空氣除濕主要有四種方式,通風(fēng)除濕、冷卻除濕、液體吸濕劑除濕和固體吸附劑除濕。在空調(diào)除濕系統(tǒng)中,冷卻除濕和固體吸附劑除濕是主要手段。冷卻除濕在環(huán)境對(duì)濕度要求不是很高(RH>60~65%)的條件下效果較好,性能穩(wěn)定且能耗也比較低,目前應(yīng)用比較廣泛。但當(dāng)要求低濕(RH<45±5%)環(huán)境時(shí),空氣露點(diǎn)降低,水冷系統(tǒng)能耗顯著增加。轉(zhuǎn)輪除濕不受空氣露點(diǎn)影響,且除濕量大,特別適用于低濕條件下,但如果全部除濕僅采用固態(tài)吸附原理的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)進(jìn)行,其再生耗能量也比較大。本項(xiàng)目將轉(zhuǎn)輪除濕和冷卻除濕技術(shù)有機(jī)結(jié)合,通過(guò)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用,更好的發(fā)揮綜合效能。
本項(xiàng)目采用的組合式空調(diào)機(jī)組該機(jī)組由混風(fēng)段、一次表冷段、轉(zhuǎn)輪除濕段、二次表冷段、加熱段、加濕段和送風(fēng)段組成。為了滿足室內(nèi)溫度10℃的工況要求,二次表冷由低溫機(jī)組提供2~3℃乙二醇和水的混合液制冷劑。由于系統(tǒng)比較小,加熱段采用電加熱器進(jìn)行加熱。
加濕段采用電極加濕器,電極加濕器具控制精度高和性價(jià)比好的優(yōu)點(diǎn)。
混風(fēng)段將一次回風(fēng)與新風(fēng)進(jìn)行混合,送初效過(guò)濾器過(guò)濾。經(jīng)過(guò)濾后的空氣進(jìn)入一次表冷,一次表冷通以7℃冷水,由于空氣在不同的溫度及能量下,空氣所能容納的水分是不同的,空氣中的水分含量隨著空氣溫度的降低而減小。當(dāng)空氣通過(guò)表冷器時(shí),空氣被表冷盤管冷卻降溫,空氣隨著溫度的降低,空氣中的水蒸汽逐漸凝結(jié),并達(dá)到飽和狀態(tài),空氣的中的水蒸汽就變成凝結(jié)水并析出,從而空氣中的絕對(duì)含水量得到降低,
組合式空調(diào)的一次表冷段、轉(zhuǎn)輪除濕段和電加濕段實(shí)現(xiàn)空氣的濕度處理;二次表冷和加熱段實(shí)現(xiàn)空氣的溫度處理。由溫濕度傳感器對(duì)試驗(yàn)室的溫濕度進(jìn)行采樣并送控制器,控制器對(duì)采樣的溫濕度進(jìn)行空氣含濕量的計(jì)算,并與試驗(yàn)室設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算,當(dāng)需要除濕時(shí),根據(jù)除濕量對(duì)一次表閥開度、轉(zhuǎn)輪再生溫度進(jìn)行控制,以滿足試驗(yàn)室濕度要求;采樣新風(fēng)溫濕度與試驗(yàn)室和設(shè)定值的溫濕度并進(jìn)行比較判斷,控制新風(fēng)閥、回風(fēng)閥的開度,以滿足節(jié)能的目的;經(jīng)過(guò)濕度處理好的空氣再進(jìn)行溫度調(diào)節(jié),當(dāng)需要冷卻處理時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)二次表冷閥的開度進(jìn)行降溫的控制;當(dāng)需要加熱處理時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)加熱模塊的電源電壓進(jìn)行升溫的控制。
含濕量計(jì)算要求控制器具有計(jì)算功能,本控制系統(tǒng)選用西門子S7-200系列的PLC作為本系統(tǒng)的控制器,該系統(tǒng)具有邏輯判斷功能、功能指令強(qiáng)大、性價(jià)比高等特點(diǎn)。該控制系統(tǒng)由CPU224主模塊、EM235模擬量輸入/輸出擴(kuò)展模塊和EM232模擬量擴(kuò)展模塊組成。采用威綸的人機(jī)界面(HMI)作為本系統(tǒng)的參數(shù)顯示和參數(shù)設(shè)定單元,用以顯示各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的溫度和濕度,顯示各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出狀
本實(shí)驗(yàn)每相隔5分鐘做一次數(shù)據(jù)采集,該曲線數(shù)據(jù)表明,通過(guò)合理設(shè)定濕度控制環(huán)、溫度控制環(huán)和轉(zhuǎn)輪再生溫度環(huán)的PID參數(shù)值,本系統(tǒng)溫、濕度控制的精度、穩(wěn)定性符合項(xiàng)目初期設(shè)計(jì)要求,且實(shí)際運(yùn)行中控制精度優(yōu)于設(shè)計(jì)要求,說(shuō)明技術(shù)組合應(yīng)用的綜合效果顯著。運(yùn)行曲線波形圖表明,本系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后相對(duì)濕度的變化在±2.5左右,溫度的控制精在±0.5℃左右,系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能效果良好。
本系統(tǒng)由于采用了合理空調(diào)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化的控制方案,實(shí)現(xiàn)了對(duì)紡織特殊工況的低濕高精度溫濕度的控制,該空調(diào)在用戶運(yùn)行二年多來(lái),運(yùn)行穩(wěn)定,控制精度達(dá)到并優(yōu)于預(yù)期要求,得到了用戶好評(píng)。該項(xiàng)目成功經(jīng)驗(yàn),具有推廣應(yīng)用價(jià)值。