计量恒温恒湿实验室空调系统自动控制

       由于计量实验室对振动极为敏感，故所有高精度实验室的空调机集中设置在一层与主楼基础脱开的独立空调机房内。又由于该检测楼内高精度恒温实验室数量较多，温度允许波幅相同的房间均成分散状，且机房面积及吊顶空间均有限，除超长实验室及超高压实验室因风量或建筑条件影响，各单独成1个空调系统外，其余均为1个空调系统服务多个（2～3个）实验室，共计有5个空调系统。

       计量恒温恒湿实验室温湿度标准20±0.1℃，RH≤60%。要实现标准实验室空调环境，首先要在实验室外界充分创造条件：房屋建设方面，要求高精度恒温实验室的围护结构传热系数较低，由围护结构引起的冷、热负荷较小，并将该实验室设于温度要求相对较低（20±0.2℃）的实验室之内，从而可降低人员进出实验室时外界对其温度的干扰；在空调系统方面，高精度恒温恒湿实验室的空调气流组织采用全面孔板顶送风，为不影响孔板出风的均匀性，采取静压箱风管上部微孔送风方式，回风则采用带滤网的架空地板风口加回风夹道底回方式，从而使其气流组织保持相对均匀的垂直气流。

       计量实验室空调系统采用组合式空调机组，配置由一次回风段、初效过滤段、表冷盘管段、二次回风段和风机段组成，机房内送风总管上设一次电加热器，房间送风支管上设末端电加热器。

       计量恒温恒湿实验室空调系统自动控制采用DDC控制系统，并通过三级控制方式来实施：首先调节空调箱表冷盘管（常年供冷）冷冻水量来满足其湿度要求；其次控制送风总管上的一次电加热器（送风温度粗）；三是控制房间送风支管上的末端电加热器（送风温度精调）的三级控制处理方式来实现高精度恒温实验室的温湿度控制要求。

       第一级控制原来设想采用调节参数的选择调节：先根据湿度和温度的偏差值，取其中偏差较小的参数，选择调节表冷器水阀；再根据温度或湿度参数调节电加热器加热量。后来考虑到空气调节过程中，温度和湿度是两个密切相关的参数，温度精度控制在±0.1℃，与相对湿度控制在±1%相比，湿度控制难度更大。因此最后在空调自动控制设计过程中，采取了湿度优先的原则。由于冷却同时具有去湿作用，故在夏季首先根据露点温度PID调节表冷器的出水电动阀开度（此时对温度而言，可能产生超调），将空调机组的送风湿度控制在规定的范围内；其次根据送风温度PID调节送风总管上的电加热装置（粗调），使送风温度基本保持恒定（比设定温度略低1~2℃）；三是根据被控房间的温度PID调节送风支管上的电加热装置（细调），从而使实验室温度保持恒定（±0.1℃）。考虑到冬季湿度不会太大，表冷器的出水电动阀不需调至露点温度，因而改为根据回风温度PID调节表冷器的出水电动阀开度。

       为了恒温恒湿实验室系统稳定调节，电加热装置采用连续可调方式，在电加热管前增加可控硅电压调整器。DDC控制器输出0～10VDC连续信号给可控硅电压调整器，由其根据0～10V信号控制电加热装置的加热量。为降低投资成本，设想采用分级调节，即把大功率的电加热器分成若干段，每段功率不超过7.5kW。