一、設(shè)計概況
該圖書館庫房位于浙江省杭州市，需要進(jìn)行恒溫恒濕控制的區(qū)域有兩塊，即善本書庫和閱覽室，如圖2-1所示。善本庫房面積為582 m2，高度為3m：閱覽室面積為193m，高度為3m。善本書庫及其閱覽室內(nèi)的溫度在20--22℃連續(xù)可調(diào)，波動范圍不超過士10℃；相對濕度在5060%連續(xù)可調(diào)，波動范圍不超過士5%。
二、主要節(jié)能措施
1、采用熱濕獨立控制裝置
(一)熱濕獨立控制裝置原理
前面在緒論章節(jié)已經(jīng)討論過，在傳統(tǒng)型的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)中，由于采用固定露點溫度的除濕方法，表冷器一直工作在其最大設(shè)計負(fù)荷下，被處理的空氣全部被冷卻至露點溫度以下，然后再使用電加熱器和電加濕器對被處理空氣進(jìn)行再熱和加濕，造成能量的大量浪費。本文在表冷器冷凍水循環(huán)回路上增加了一套熱濕獨立控制裝置，如圖2-2和圖2-3所示。水溫為Tw的冷凍水箱的水在循環(huán)水泵的作用下，進(jìn)入到第一個電動可控三通閥的主要作用是調(diào)節(jié)水溫為Tw的冷凍水箱的水和水溫為Tw.：的表冷器回水的混合比例，從而改變進(jìn)入表冷器中與被處理空氣進(jìn)行換熱的冷凍水的溫度。
當(dāng)進(jìn)入到表冷器的冷凍水的流量不發(fā)生改變時，通過調(diào)節(jié)RH-PID的輸出信號可以達(dá)到改變表冷器的除濕量，從而控制被調(diào)空間的相對濕度。經(jīng)過第一個電控可控三通閥混合后水溫為Tw.l的冷凍水進(jìn)入到第二個電控三通閥1#}1#將qm，w的冷凍水分為兩支，一支qm，w，3進(jìn)入到表冷器，另一支qm，w，4與表冷器回水混合后進(jìn)入下一次循環(huán)。同樣，電控三通閥1#的旁通量由T-PID的輸出信號控制。如果進(jìn)入到表冷器的冷凍水的水溫不發(fā)生變化，改變T-PID信號，可以改變進(jìn)入表冷器的冷凍水流量，從而達(dá)到控制被處理空氣溫度的目的。因此只需要通過改變兩個電控三通閥的開度就可以達(dá)到同時控制進(jìn)入表冷器的冷凍水的溫度和流量。
(二)PID分程控制
1、溫度PID信號控制
為了使整個系統(tǒng)能實現(xiàn)自動控制而且能夠達(dá)到設(shè)計參數(shù)要求，熱濕獨立控制裝置中兩個電控三通閥的開度需要使用PID分程控制。如圖2-4所示，當(dāng)溫度PID的輸入信號在o}o.s之間時，即系統(tǒng)采集回來的溫度高于設(shè)定值，這個時候加熱器的輸出為零，同時電控三通閥CTV1的輸出量減少，也就是旁通掉的冷凍水流量減少，使得進(jìn)入表冷器的冷凍水流量增加，因此送風(fēng)溫度降低；當(dāng)PID的輸入信號在0.0-1.0之間時，系統(tǒng)采集回來的溫度低于設(shè)定值，這個時候加熱器的輸出開始增大，同時電控三通閥CTV1#的輸出量維持在0.2不變，保證有一定流量的冷凍水流過表冷器對空氣進(jìn)行除濕，送風(fēng)溫度總體升高。
2、相對濕度PID信號控制
相對濕度PID控制原理和溫度PID是一樣的，當(dāng)相對濕度PID的輸入信號在0^-0.5之間時，即采集回來的相對濕度高于設(shè)定值，這個時候加濕器的輸出量為零，CTV2#的輸出量增大，使得旁通流量增大，根據(jù)式2-2可得，當(dāng)旁通量增大時，冷凍水的溫度降低，因而表冷器的除濕量增大，送風(fēng)相對濕度降低；當(dāng)PID的輸入信號在0.5-1.0之間時，此時采集回來的相對濕度低于設(shè)定值，加濕器開始工作，輸出量逐漸增大，CTV2#的輸出量維持0.8不變，因此送風(fēng)相對濕度升高。
2、壓縮機溫度步進(jìn)控制
傳統(tǒng)的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)對于壓縮機的控制往往是統(tǒng)一開閉，這樣容易造成被控制的參數(shù)超調(diào)，造成能源浪費。而采用多級溫度步進(jìn)控制，多臺室外壓縮機根據(jù)回水溫度自動開啟或關(guān)閉。這種控制方式有利于提高系統(tǒng)控制參數(shù)的穩(wěn)定性，同時也具備明顯的節(jié)能效果。該圖書館庫房恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)一共有八臺冷機，以冷凍水箱的設(shè)為目標(biāo)溫度7℃為例，開啟和關(guān)閉規(guī)律如表2-1所示，采用LabVIEW和PLC編程實現(xiàn)冷機自動控制。值得指出的是，在實際的工作當(dāng)中，為了避免某一臺冷機頻繁的開停，需要在自動控制軟件中設(shè)置算法，使每一臺壓縮機的工作時間均衡。http://www.xintiancheng.cn
