隨著化工裝置自動化水平的不斷提高，越來越多的化工控制室對空氣調節提出了更高的要求，如何選擇一個合適的空氣調節方案來滿足設備、人員的要求就成了暖通設計人員所必須面對的一個問題。

1. 恒溫恒濕機房空調

概述

恒溫恒濕空調是指對室內空氣溫濕度允許波動范圍均有嚴格要求的空氣調節系統。其區別于一般舒適性空調的主要不同點在于：1、對相對濕度提出了嚴格的要求；2、對空調的溫濕度允許波動范圍（空調精度）提出了嚴格的要求。

1.1.1 相對濕度的控制

相對濕度的控制有很多方法，空調系統中采用的較為普遍的是冷卻除濕法。其原理大致如下：夏季工況下，由表冷器先將空氣處理到相應的露點溫度，以減少空氣中的含濕量，然后再通過再熱來控制空氣的相對濕度；冬季工況下，則通過加熱器控制溫度，加濕器控制相對濕度。

1.1.2 空調精度的控制

空調精度是空調控制系統中的一個很重要的指標，它反映了空氣調節結果偏離設定值的程度。空調系統中，影響控制精度的因素很多，包括了從對象特性（包括傳感器、執行器和被控對象）到控制器特性的幾乎整個空調系統的各個環節。

常用的空調處理方法

1.2.1 水冷表冷器定露點溫度控制方式

下圖1為采用該種方式的空氣處理流程，圖2為其對應的夏季空氣處理過程的焓濕圖。對于冬季處理過程的焓濕圖本文不再贅述（下同）。

這種控制方式中，在室內設有溫、濕度傳感器，分別控制加熱器和加濕器閥門的開度。另外在表冷器后設有露點溫度傳感器，以控制冷水閥的開度。系統運行時，房間內的相對濕度只是在冬季才由相應的濕度傳感器進行控制。夏季運行時，則控制由控制目標參數而確定的露點溫度，進而采用再熱的方式控制送風狀態點。從圖1中可以看出，室內相對濕度傳感器的信號并沒有直接用于控制表冷器，此時露點溫度的控制采用的是開環控制方式，所以此種固定露點溫度的控制方式對相對濕度的控制能力就較為有限了。

從圖2中可以看出，室內熱濕負荷變化時（假定冷負荷不變，僅濕負荷變化），ε會如圖變為ε’，由于空氣的露點溫度恒定，當采取再熱措施時，加熱器閥門的開度又只由室內溫度傳感器控制，送風狀態點O不變，此時，室內狀態點N必然會偏移到N’。所以這種控制方式只能適用在室內濕負荷很小或很穩定的場合，一般來說，其相對濕度控制精度是可以達到±5%的。

1.2.2 水冷表冷器變露點溫度控制方式

下圖3為采用該種方式的空氣處理流程，圖4為夏季室內負荷變化時空氣處理過程的焓濕圖。

從圖3中可以看出，此種控制方式與上種方式相比，取消了露點溫度傳感器，取而代之的是由溫度傳感器和相對濕度傳感器共同控制表冷器以達到相應的露點溫度，以兼顧表冷器降溫和去濕的兩種功能。加熱器和加濕器的控制則同上種方式相同。系統運行時，室內溫濕度傳感器的信號先通過選擇器經過比較，再從兩者偏差信號中選取其中大值，作為有效信號來控制表冷器的運行，以補償室內負荷的變化，達到恒定室內相對濕度的目的。

圖4是室內熱濕負荷變化時（同樣假定僅濕負荷變化），空調系統是如何通過改變露點以滿足要求的。當濕負荷變小時，由于冷負荷不變，濕度偏差信號加強，選擇器采用濕度信號作為控制信號，此時冷水閥開度減小，空氣的露點溫度由L升至L’，然后再通過加熱器將空氣加熱到送風狀態點O’，以滿足室內熱濕負荷的需要。同樣，當室內冷負荷也變化時，選擇器亦會采用偏差信號大者來控制表冷器冷水閥開度。顯然，這種控制方式較上種方式有著更廣闊的應用范圍和更高的控制精度，一般其相對濕度的控制能力可以達到±2%。

1.2.3 中、小型恒溫恒濕機組

這種控制方式亦是采用冷卻除濕原理，也是屬于固定露點溫度的控制方式。與上兩種方式相比，對空氣的冷卻和除濕，恒溫恒濕機組用直接蒸發的蒸發器代替了水冷表冷器。而空氣的加熱和加濕則是通過電加熱器和電加濕器來完成。其在H-D圖上表現出來的空氣處理過程與上兩種方式也基本相同。

這種控制方式中，蒸發器后并沒有設置專門的露點溫度傳感器，其對蒸發壓力和溫度并不做主動控制，機組降溫和除濕通常是通過啟停壓縮機來實現的。由于蒸發器的蒸發溫度與蒸發壓力、進出口空氣參數、制冷劑流量、制冷劑含油量等諸多因素有關，存在著不確定性，其表面溫度并不像冷水盤管那樣易于控制，所以其處理的露點溫度也無法精確控制。但是，對于一定蒸發器結構和新風比的機組而言，通過蒸發器處理后的空氣露點溫度必然會落在一定的范圍內，這也是恒溫恒濕機組的控制原理。從以上敘述來看，由于機器露點不易穩定，對相對濕度的控制能力較低，所以，這種控制方式一般適用于相對濕度控制精度在±5%以上的場合。

2、化工控制室恒溫恒濕空調的設計

控制室空調系統對溫濕度的設計方案有很多種，但歸結起來，大致有如下三種：

2.1 冷風降溫機

這里所說的冷風降溫機是指沒有濕度控制措施的柜式空調、多聯機等我們常見的直接蒸發式空調機。其一般適用于對溫度要求不高，而對相對濕度不做要求的場合。

從化工控制室設計規定可以看到，對于控制室，即便是DCS控制室，其溫度基數和控制精度的要求并不高，一般的冷風降溫機就能滿足要求了。此時，由于表冷器同時具有降溫和除濕的功能，冷風降溫機也是具有一定的除濕能力的。但是有除濕能力，并不代表其對濕度有控制能力，特別是冬季工況下，由于缺少加濕器，控制室內的濕度常常會達不到要求。而且，這種空調方式對DCS控制室還有很多不能達到的功能，如通常不設專門的新風處理措施；通常不易設置空氣凈化過濾措施；通常不易設置室內壓力控制措施等。所以，這種空調方式通常可適用于常規儀表控制室。

2.2 恒溫恒濕機房空調機組

這種空調方式是我們在化工控制室最常見的一種空調方式，其空氣處理過程前文已經敘述過了。由前文來看，恒溫恒濕空調機組式是可以滿足DCS控制室±2℃，±10%的空調精度要求的。這種空調方式靈活方便，既可以僅用作循環處理控制室空氣，也可以集中處理新、回風混合空氣，從而滿足控制室對空氣品質、壓力控制等的要求。而且，此種空調方式并不需要冷凍水，這對常常沒有專門空調冷源的化工廠來說是尤為合適的。

恒溫恒濕機房空調機組也有許多缺點，如機組風機的選型通常會受到限制，其提供的風壓往往有限，不能滿足空調系統對空氣凈化過濾、較大系統空氣輸送等的要求；機組通常是整合式的，這就造成了一些功能段的設置受到限制；機組容量有限，對大型控制室，往往要使用很多機組，造成設備分散，維護管理不便。所以，其一般適用于中、小型的控制室中。

2.3 水冷表冷式集中空調

從前面的敘述來看，該種空調方式，無論是采用定露點還是變露點均能夠滿足化工控制室對溫濕度精度的要求。與恒溫恒濕機組相比，它可以解決恒溫恒濕機組余壓小、功能段設置受限制等缺點，也較為方便實現新風單獨處理、二次回風、室內壓力控制等過程，但是其初投資通常較高，需要較大的機房，還需要另設空調冷源制備裝置。所以，其通常適用于有空調冷源的要求較高的大型控制室。

3．結論

從以上的敘述來看，不同的溫、濕度控制精度要求的恒溫恒濕空調系統，其采用的空氣處理方法是不盡相同的。設計時，應做到因地制宜，根據要求合理選用，既要避免空調系統不能滿足要求，也要避免空調系統設計過于浪費。

來源：機房空調 http://lbjsjzl.com/

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