1.简单温度控制系统

(1)热水加热器的加热量调节

对热水加热量的控制一般采用比例调节和比例积分调节。

1)对于热水加热器的温度调节系统,常采用调节通过加热器的水量(即量调节)和调节通过加热器的水温(即质调节)两种方式。

图3-1所示为量调节的控制方法。图3-1b所示为采用分流三通阀的加热量调节方式；图3-1c所示为采用电动双通调节阀的量调节方式。

图3-1 量调节的控制方法

a)采用合流三通阀的调节方式 b)采用分流三通阀的加热量调节 c)采用双通阀的调节方式

采用三通调节阀进行调节时,通过三通调节阀的热水总流量不变,而只是改变两个通路的热水流量的比例,以达到温度调节的目的。这种调节方式可以使供水干管的静压保持稳定。但由于流量的恒定,热水输送系统的动力消耗也保持一定。采用电动双通调节阀进行调节时,是以调节进入加热器的水流量来达到调节出风温度的目的。由于在改变热水流量的同时,将使供水干管的总流量发生变化,导致干管的静压也发生变化,由此将会影响同一水路系统内其他热水加热器的正常工作,使热水的供水系统处于不稳定工作状态。为了克服这种调节方法的缺点,采用压力调节器来保持水路系统的静压稳定。

2)采用调节进入热水加热器水温的方式来实现空气加热量的调节。此种调节方式中一般使用电动三通调节阀作为调节系统中的执行调节机构,如图3-2所示。在调节过程中,通过调节器的指令信号驱动三通调节阀,使进入加热器内两种水温的水量比例发生变化,即改变了进入加热器内的热水温度,实现出风温度的调节。

3)调节通过空气加热器的风量来实现出风温度的调节目的。这种调节方式一般是在空气加热段设定一旁通风门,在加热器的运行过程中,根据加热段空气出口处温度与设定值的偏差,由温度调节器发出调节指令,以调节加热带旁通风门开启的大小(即通过旁通风门风量的多少),来达到加热段出口处空气温度调节的目的,如图3-3所示。此方式既可用于热水加热器出口空气温度的调节,又可用于蒸汽加热器出口处空气温度的调节。

图3-2 热水加热器的加热量调节(质调节)

图3-3 带旁通风门的热水加热器的加热量调节

(2)蒸汽加热器的加热量调节

蒸汽加热器的加热量调节一般是采用调节进入空气加热器蒸汽量多少来实现的,即量调节,如图3-4所示。

图3-4 蒸汽加热器的加热量调节

蒸汽加热器的加热量调节,根据其调节阀安装的位置不同,有两种控制方法。一种方法是,在蒸汽加热器的热媒入口处安装蒸汽调节阀,如图3-4a所示。采用这种方法,加热器的热惯性小,反应灵敏。但由于蒸汽疏水器安装在加热器的出口处凝结水管上,而疏水器在运行中要求有一定的背压,因此在某种情况下,当调节阀开度较小时,疏水器将会产生间歇排水现象,容易使调节参数产生振荡。第二种方法是,将调节阀装在蒸汽加热器的出口,即凝结水管路上,如图3-4b所示,这种方法实际上是通过改变加热器的散热面积来进行加热量调节的。采用此种方法,疏水器可以实现连续排水,避免了调节参数的振荡,但由于加热器的热惯性大,不够灵敏。

蒸汽加热器的加热量调节一般采用比例调节和比例积分调节,可使用等百分比流量特性的调节阀。

(3)电加热器的加热量调节

用调节电加热器功率的方法来实现加热量的调节,其原理如图3-5所示。图3-5a所示为两位调节系统,它同样由测温元件TE、位式温度调节器TC-01及电接触器闭合或断开,以控制电加热器的开或停,改变出风口处空气温度,达到调节的目的。由于室温位式控制只能使电加热器处于全开或全停状态,加热处于非连续状态,因此易造成室温波动幅度偏大,故多用于一般精度的空调系统中。

图3-5b所示是室温PID调节方式,它也是由温度传感器TE、PID调节器TC-01和ZK(图中未标出)晶闸管电压调整器组成,实现室温的PID控制。由于电加热器是在连续的变电压条件下工作,室温波动的幅度较小,因此该控制方案多用于空调控制精度较高的场所。

图3-5 调节电加热器功率的室温调节

a)两位调节 b)PID调节

(4)采用喷水室冷却处理的温度调节

图3-6所示是采用喷水室冷却处理的温度调节系统示意图。一般是采用调节冷水与回水的混合比,保持喷水量不变,来改变喷水温度,从而实现出口处气温的调节。喷水室冷却的温度调节方式,一般采用比例调节或比例积分调节的方法。

图3-6 采用喷水室冷却处理的温度调节系统

(5)采用水冷式表面冷却器的温度调节

采用水冷式表面冷却器的温度调节方式与采用热水加热器的温度方式基本相同,其区别仅在于通过表面冷却器(简称表冷器)的水为冷水。同样也有采用改变通过表面冷却器的冷水流量和改变表面冷却器的水温(即量调节和质调节)两种调节方式。

常用室温调节系统组合方案见表3-1。

表3-1 常用室温调节系统组合方案

(续)

(续)

①各种风量混合比指新、回风量混合比,一、二次回风量混合比及旁通风、直通风风量混合比。

注：表中电动调节阀及电动调节风门可以用气动薄膜调节阀及气动薄膜调节风门来代替,此时要增设电-气动转换器,但不适用于位式调节,因气动调节阀处于位式工作状态,一般是不允许的。

2.简单温度控制系统

对空调系统中相对温度的调节,我们知道采用的是定露点间接控制法和不定露点(无露点)的直接控制法。常用室内空气相对湿度自动控制组成方案见表3-2。

表3-2 常用室内空气相对湿度自动控制组合方案

(续)

(www.daowen.com)

图3-7 直流喷水室集中空调系统定露点控制原理图

a)电动式 b)电—气动式

(1)定露点的间接控制法

如果空调房间的余湿量不变或变化较微小,对于具有喷水室或喷水表冷器式空气处理环节的空调系统,采用使空气经喷水室后或喷水表冷器后露点温度相对恒定的方法,使室内空气的相对湿度保持在某一范围内。这种控制室内空气相对湿度的方法称为定露点间接控制法。自动调节控制点的露点一般是设计时确定的。由于定露点不能反映室内余湿量或相对湿度的变化,存在室内相对湿度的偏差,故此种方法一般用于室内余湿量变化幅度较小及室内相对湿度要求波动范围较大的场合。根据空调系统空气处理方法的不同,定露点间接控制法有以下两种自动控制方式：

1)直流喷水室集中空调系统的定露点控制,其原理如图3-7所示。此自动控制系统由设置在喷水室后的测温元件TE(露点温度)、调节喷淋水温用的三通调节阀TV₁或调节一次加热器水量(或蒸汽量)用的三通(或直通)调节阀TV₂和温度调节器TIC-01组成。自动控制系统在调节过程中,当控制点空气露点偏离整定值时,在夏季通过自动控制来调节进入喷水室的水温,控制露点；在冬季则通过调节一次加热器的加热量,改变一次加热后的空气温度,来达到控制露点的目的。

2)具有一、二次回风的喷淋式集中空调系统定露点控制喷淋式集中空调系统定露点控制原理如图3-8所示。此自动控制系统由温度传感器TE、温度调节器TIC-01、调节喷淋水温用的电动(或气动)三通调节阀TV₁、新风调节阀WV₃、一次回风调节阀WV_RA1、二次回风调节阀WV_RA2和排风调节风阀WV_EXA组成。在自动控制系统的调节过程中,当露点温度偏离给定值时,在夏季(或过渡季全新风处理过程)调节三通调节阀改变喷水温度,以维持露点温度的恒定；在冬季或过渡季调节新、回风混合比,同时进行循环水喷淋,使露点温度恒定。

图3-8 喷淋式集中控制系统定露点控制原理图

(2)直接控制法

用装在空调房间工作区内回风口或回风管道内的湿度传感器来测量和调节空调系统中相对应的执行调节机构,达到控制室内空气相对湿度的方法,称为不定露点或无露点直接控制法。

根据空调系统中处理空气的方式不同有：

1)直流喷淋式集中空调系统室内相对湿度的控制,其原理如图3-9所示。

图3-9 直流喷淋式集中空调系统室内相对湿度控制原理图

2)具有一、二次回风的喷淋式集中空调系统室内相对湿度的控制,如图3-10所示。

图3-10 具有一、二次回风的喷淋式集中空调系统室内相对湿度的控制原理图

3)水冷式表面冷却器空调系统室内相对湿度控制,其原理如图3-11所示。

图3-11 水冷式表面冷却器空调系统室内相对湿度控制原理图

(3)喷水旁通式空气处理过程的控制

喷水旁通式空气处理方法是一种节能处理方法。喷水旁通式空气处理过程的自动控制原理如图3-12所示。图3-13所示为其空气处理过程的h(焓)-d(湿度)图。

图3-12 喷水旁通式空气处理过程的自动控制原理图

图3-13 喷水旁通式空气处理过程的h—d图

如果空调房间内要求状态点的空气处理至O点,一般的处理方法为：首先将H状态点的空气,采用水温高于H的露点温度t₁,而低于H的湿球温度t₂的冷水进行喷淋处理至L点,然后再用空气加热器对其升温处理至O(送风)状态点,即可进入房间,即

但在淋水旁通式空气处理过程中,处于H状态点的空气分为两路,一路进入喷淋室采用循环水喷淋处理至L₁状态点,另一路从旁通通路通过与经过喷淋处理至L₁状态点混合后至O状态点,然后送入室内,即

由此可知,采用此种处理方式,对经喷淋处理后的空气可以不必再进行再热处理,同时喷淋水也可以不必再进行冷冻处理,既可以减少制冷运行的时间,又减少了热量的再消耗。

图3-14 喷蒸汽加湿的控制系统

(4)喷蒸汽加湿的控制

图3-14所示为喷蒸汽加湿的控制系统,它由相对湿度传感器变送器ME、电动双通调节阀MV及相对湿度调节器MC-01组成。它在调节过程中是根据传感变送器所测得的相对湿度值,由调节器进行比较、放大,发出调节信号,使电动双通阀动作,改变喷入空气中的蒸汽量,达到湿度调节目的。一般采用比例调节方式。

3.简单空调间内静压控制方法

一些恒温恒湿房间、洁净室内都有静压要求,洁净室一般为正静压,而恒温、恒湿房间内有些要求为正静压,也有一些要求保持为负静压。总之都有一个室内静压控制问题。

空调房间内静压控制分单风机空调系统室内静压自动控制方法和双风机空调系统室内静压自动控制方法,如图3-15和图3-16所示。

图3-15 单风机空调系统室内静压自动控制原理图

图3-16 双风机空调系统室内静压自动控制原理图

空调系统中房间内静压控制由压力传感器PE、差压变送器PT-01、压力调节器PC-01和压力显示器PI-01及回风机入库调节阀WV₁(或系统新风调节阀WV_OA)组成。

对于单风机空调系统室内静压的控制是：由压力传感器PE将室内外的差压信号经差压变送器PT转换成电信号(DC0～10mA或DC0～10V),一路传给压力显示器PI-01,另一路传给压力调节器PC-01,在压力调节器中此信号与设定值进行比较、放大输出调节信号,以驱动系统新风调节阀WV₁,使新风调节阀开大或关小,以增加(或减小)系统的新风量。由于系统送风量为一定数,在增加(或减小)系统新风的同时,势必会减少(增大)系统的回风量,从而达到调节室内静压的目的。

对于双风机空调系统,室内静压的控制与单风机系统室内静压控制基本相似,所不同的是：压力调节器的输出调节信号不是驱动空调系统的新风调节阀来改变系统运行中新风量的多少,而是驱动空调系统中回风机入口调节阀,在系统送风量不变调节下,来改变系统回风量的大小,以达到调节空调房间内静压的目的。