一、采用水冷表冷器和定露點溫度控制方式
圖1．4所示為采用水冷表冷器和固定露點溫度控制方式的空氣處理流程。其空氣處理過程與上述噴水室相類似，主要的不同在于水冷表冷器因是通過傳熱面的間接冷卻，在相同的供冷溫度條件下所能處理達到的機器露點溫度顯然高于噴水室。所以，在采用這種空氣冷卻設備時，需注意室內要求保持的基準溫度和基準相對濕度所確定的露點溫度不得太低。過低了，標準的制冷冷水機組即使供送5℃的冷水，也可能會顯得不夠。在這種情況下，有時不得不采用低溫乙二醇介質，或者昂貴的化學吸收或物理吸附式除濕機組。圖1．5所示為夏季工況下相應的各點空氣狀態。
 
 


 
 
二、采用水冷表冷器和無露點溫度控制方式
圖1．6所示是我國自80年代后開始比較流行的一種恒溫恒濕空調工程的空氣處理方式和自動控制原理。在圖1．6中，表示為了有效地控制室內的干球溫度和相對濕度于所要求的控制精度范圍內，室內裝有干球溫度傳感器T和電容式相對濕度傳感器H。由于加熱器和加濕器的功能單一，只是分別與溫度和濕度相關，故可分別單獨由溫度顯示調節器TIC和濕度顯示調節器HIC進行控制。但是由于表冷器兼具降溫和去濕兩種功能，其運行既關系到室內的干球溫度，又牽涉到室內的相對濕度，所以，需同時由兩者信號控制，通過選擇器經過比較，從兩者信號中選取其中之大者，作為有效信號來控制表冷器的運行。這無異表明，如此控制的結果，干球溫度和相對濕度兩者的控制要求都將得到滿足。否則，只要其中任一參數得不到滿足，其相應的控制信號便會克服另一參數控制器的輸出信號，而接手對表冷器施行符合其要求的控制。
 
 
 


 
 
 
顯然，這樣的控制圖式較之于前述幾種進步得多。其控制的精度、可靠性也高得多。在相對濕度控制方面由于采用的是無露點控制，不必不問青紅皂白地一律把送風空氣處理到露點溫度，因而所需的再熱量和冷熱抵消量在某些情況下可能會較之于前述各種方式小些，但卻不可能完全避免。其實，只要稍微深入一些分析，即可看到，在上述控制原理圖中，選擇器在絕大多數情況下總必然會選擇濕度控制信號的，因為送風空氣通過表冷器處理進入房間后，室內溫度總不會過高，除非室內顯熱負荷較大。所以，其實際結果，冷熱抵消現象在多數情況下不會比定露點溫度控制方式好多少。有些文獻給出了恒溫恒濕類空調工程的空氣處理新方式，圖1．7所示為推薦采用的恒溫恒濕類空調工程的空氣處理新方式流程。圖1．8為其相應的空氣處理過程中的各點狀態。圖中左側為其理論上的空氣處理過程，右側為基于工程實踐的簡化圖。
另外一些學者從空調設備方面提出恒溫恒濕制冷空調節能優化方案：本改進方案中，制冷壓縮機采用變頻壓縮機，由蒸發器出口溫度控制壓縮機頻率，同時再熱段的熱負荷由制冷機組的部分冷凝負荷承擔，加熱段的風冷式換熱器與室外風冷式冷凝器處于并聯狀態，由室內溫度傳感器控制在冷凝器和風冷式換熱器兩個支路上的流量控制器，兩流量控制器處于反向聯動狀態。當室內冷負荷變小需要增加再熱量時，同時調節兩流量控制器，增大風冷換熱器管路制冷劑流量，減小空冷式冷凝器管路流量。我們把這種恒溫恒濕空調裝置稱為冷熱同源裝置，具體示意圖如圖1．9所示：
 
 


 
 
這種方法的主要特點是：首先由于用冷凝器的部分負荷替代了電加熱器，減少了冷熱抵消所需要的額外能耗，減少了總能耗，顯著的提高了COP；其次隨著室外溫度的降低，造成再熱量增大的原因為兩方面：a．室內負荷降低，需提高送風溫度；b．制冷量增大，露點溫進一步降低。對于原因a因采用冷熱同源空調后，提高送風溫度所需的熱量由部分制冷劑冷凝提供，不消耗額外能源，故隨著室外溫度降低冷熱同源空調的能耗并不增加，而傳統恒溫恒濕空調則為了提高送風溫度加入更多的能量，因此冷熱同源空調節能效果愈加明顯；基于原因b采用變頻式壓縮機，由蒸發器出口空氣溫度傳感器發出信號來控制變頻壓縮機轉速，從而調節制冷系統的冷量輸出，減少壓縮機耗功，進一步降低恒溫恒濕制冷空調整體系統能耗。由以上原因可知隨著室外溫度的降低，冷熱同源空調比傳統的恒溫恒濕空調能耗更小，實際性能系數更高。還有文獻指出在排風管道旁設置熱回收裝置，用排風的能量來預處理新風，可以減少引進新風所需的能耗。在夏季，室外空氣溫度一般都高于空調房間設定溫度，新風量的引入是以增加空調系統冷負荷為代價的，此時應取最小新風量。其他季節，在保證最小新風量的前提下，應根據室內熱濕負荷、設定溫濕度及室外空氣狀況選擇合適的新風量及風系統形式(一次回風、二次回風、全新風)。由于恒溫恒濕空調控制系統具有多變量、非線性、大時滯等特點，在許多工程案例中，每個回路單獨運行都較正常，但是所有回路同時工作，整個系統就會不穩定。這是由于空調系統的各控制回路之間相互耦合、相互影響、相互干擾。普通的恒溫恒濕機組因為要既兼顧溫度精度又要兼顧相對濕度精度，往往在控制上會出現顧此失彼的現象。
 



 
 
在控制方面，PID(比例一積分一微分)控制器作為最早實用化的控制器已有多年歷史，現在仍然是應用非常廣泛的工業控制器。由于PID控制器有結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便，對模型的適用性好等特點，因而成為較為廣泛的控制器。但是PID控制要求對系統建立的數學模型，由于空調系統是一個多輸入多輸出、干擾大、高度非線性、不確定性的系統，而且各個回路之間的耦合強烈，運用PID控制在靜、動特性上往往滿足不了性能的要求。鑒于傳統的PID控制的不足，國內外的學者開始嘗試運用智能控制，如神經網絡以及各種混合控制方法，來代替PID控制。但由于都是在單回路上的應用，在單回路上達到較優性能，在全局上卻達不到較優性能，同時由于各個回路之間的調節溫濕度有抵消作用，造成能耗的增加。有些學者運用一些優化方法進行全局上的優化控制或者用大系統理論進行全局協調控制，來確定各個單回路的給定值，但它們也是基于系統的模型比較確定的基礎上，在系統很難建模的情況下，運用這些控制方法有很大的難度，而且達不到全局性能的較優。在控制方面，模糊控制正在被應用到空調系統控制中來。模糊控制是一種不依于被控過程數學模型的仿人思維的控制技術。它可以利用領域專家的操作經驗或知識建立被控系統的模糊規則，有較好的知識表達能力。模糊控制是一種從屬于智能控制的范疇的非線性控制。它直接采用語言型控制規則，出發點是現場操作人員的控制經驗或相關專家的知識在設計中不需要建立被控對象的數學模型。模糊控制按照被控對象可以分為三種結構形式，即一般結構形式、雙模式結構形式和自組織結構形式。如模糊控制與PID控制結合的模糊PID控制為雙模式結構，自適應模糊控制為自組織結構等。
將模糊控制和PID控制結合起來應用到恒溫恒濕空調系統的控制中，使空調控制系統具有易于熟悉，可靠性高，適用性強，能獲得專家知識和熟練操作經驗的良好自動化效果等特點。
 


 
 
 
國內在模糊控制方面的研究雖然起步較晚，但是發展很快，取得了一些令人鼓舞的成就。盡管如此，其應用成果的數量和質量均有待進一步提高。上世紀90年代初，國內一些空調生產廠家率先從國外(尤其是日本)引進了模糊控制技術，目前已有一些產品問世。但是這些產品和國外先進技術相比還存在一定差距。表現在智能化程度不高、控制效果不太理想等，要解決這些問題，不但需要控制領域的相關知識，更重要的是需要制冷學科的知識，因此作者認為應用研究的不深入是造成國產模糊控制器在空調系統中應用效果不理想的主要原因，結合空調系統本身來研究模糊控制是提高家用空調性能的重要措施之一，總之，空調控制自動化是暖通工藝與控制自動化技術相結合的統一體，二者是相互促進的。空調專業領域的迅速發展和不斷更新，為控制自動化提供了廣闊的應用前景，同時控制自動化技術的發展也為空調領域的開發提供了強有力的手段。http://www.gfllh.cn