一种节能型恒温恒湿实验舱设计1.doc

节能型热泵热水器性能检测用恒温恒湿实验舱设计
(潘宗岭喻莉)
安徽省产品质量监督检验研究院
中文摘要：本文结合安徽省国家建筑节能中心恒温恒湿环境实验舱项目实例，针对该实试验室投入使用后的被检对象的运行特性，提出一种节能型恒温恒湿环境实验舱设计方法，并阐述了该实验舱控制系统的控制原理。
关键词：恒温恒湿节能控制原理
Abstract:Aimedtotheoperatingcharacteristicsofthetestedobjectioninthelaboratory,thispaperproposesamethodofenergy-savingconsistenttemperatureandhumidityenvironmentcombinedwiththeconstantenvironmentalconditionsprojectexamplesofNationalBuildingEnergyConservationCenterofAnhuiProvince,andelaboratethecontrolsystemPrincipleofthelaboratory.
Keywords:consistenttemperatureandhumidityenergy-savingcontrolprinciple.
1概述
恒温恒湿环境在很多行业特别是检测领域中作为测试环境的基本要求，热泵热水器的检测环境依据相关标准要求在热水器运行测试期间温度20±1℃，相对湿度60±5%，而热泵热水器运行原理是吸收空气中大量的热量产生热水，同时释放出大量的冷空气。传统的检测实验舱常常是将冷风直接回到空气调节器中进行热能补充，以达到环境温湿度稳定的要求，但检测时能耗很高。随着能源形势日益紧张，“节能减排”已成为当前我国各行各业面对的首要问题。
本文结合恒温恒湿试验室项目实例，较为详细的阐述了恒温恒湿实验舱控制原理及节能理念，根据在本试验室中被检设备-空气源热泵的工作原理，提出一种创新型节能理念，以期能达到理想的节能效果。
2空调系统的设计
2.1工程概况
该恒温恒湿地处地下室一层，建筑面积约为30㎡，舱体设计高度为2.8m，有西面外墙，室内有被检设备会产生冷量，最大为10KW，照明散热为400W，实验室检测人员最多为两位。
2.2设计条件、参数
根据工程所处的地理位置，参数按《参数通风与空气调节设计规范》中标准气象参数选用室内设计参数：温度20±1℃，相对湿度60±5%。
2.3系统方案设计
根据GB/T23137-3008《家用和类似用途热泵热水器》名义工况要求，本方案采用一个空气调节箱进行温度调节，电极加湿器和表冷去湿进行湿度调整；采用冷、热水源和带有比例调节阀的表冷器控制系统，以及采用变频风机对环境温度进行调节时。空调箱内设有新回风混合段、初效过滤，冷却除湿，加湿段、再热段、中效过滤段。舱内空气采取上进风下回风的方式循环。
本案温度控制系统采取双闭环控制，首先通过实时采集室内温度，与设定温度进行比较，通过PID算法调节输出AO信号，可以实时通过控制空调箱的送风机频率并最终控制送风机电机转速，改变送风量进行实时室内温度粗调。其次计算机也通过PID算法调节输出AO信号实时控制水路系统中热水比例调节阀和冷水比例调节阀调节表冷器的冷热水流量进行温度细调。
相对湿度的调节也是双环控制，首先计算机通过检测舱内温度，与设定温度进行比较，通过PID算法调节输出AO信号控制电极加湿器控制加湿量。同时电极式加湿器自身带有PID调节器进行给定和输出的线性控制，最终可以实现高制精度控制，系统响应快速。
2.4节能设计方案
在系统设计中针对被检设备-空气源热泵制热水时产生冷负荷的工作特性，该特性会改变热泵机组试验中运行时名义工况的环境条件。本方案设置一个室外环境和热泵热水器冷风口温湿度检测点，按照以下方式控制：
1.当室外环境温度低于热水器释放的冷空气温度时，此时由空调箱直接补充热能；
2.当室外环境温度高于热水器释放的冷空气温度，且低于试验环境温度（20℃）时，热水器排放的冷风直接外排，通过调节室外新风温湿度进行舱内空气补充；
3.当室外环境温度高于热水器释放的冷空气温度，且高于试验环境温度（20℃）时，采用热交换设备，将室外空气温度与空气源热泵运行时产生的冷空气进行热量交换后，再回到空气调节箱进行精细温湿度调节。该设计能有效提升冷风温度，从而可以有效减少系统对热泵机组工作时所产生冷负荷的温度补偿，并且由于不引进新风设备，不会涉及除湿过程，从而可以精确控制空气源热泵工作时要求工况。这样尤其在夏季，可大大降低了运行的能耗。
此方案的示意图为：

图1方案设计图
2.5系统控制构成
恒温恒湿空调的控制系统由以下单元构成：
检测单元：室内温湿度、外界环境温湿度