精密机械加工车间超高精度空调设计的探讨(2)

　　4 空调技术措施
　　一般采用中央空调+自控系统方式。由组装式空调机处理空气，根据需要配置功能段和相应的自控装置，空气处理通常采用水冷式表面冷却器冷却，蒸汽、热水或电加热，蒸汽加湿，由冷冻站集中供给冷热源。集中式系统全能处理空气，配置灵活，适用于大小不同的恒温室。
　　（1）对室外新风进行预处理（预冷、预热）。新风预冷、预热处理，使得新风温度恒定在5-15度区域，减少外界负荷变化对空调系统的影响。
　　（2）温湿度独立控制系统。温湿度独立控制空调系统的基本组成为：处理显热的系统与处理潜热的系统。两个系统独立调节、分别控制室内的温度和湿度，即利用湿度控制系统承担建筑全部的潜热负荷，实现对室内湿度的控制；利用温度控制系统，处理剩余的建筑冷（热）负荷，实现温度控制。
　　温湿度独立控制可以满足不同房间热湿比变化的要求，克服了常规空调系统温湿度难以同时满足、室内湿度偏高或偏低的现象。室内温度控制系统采用显热处理方式，消除了冷凝水盘提高了室内空气品质。
　　（3）冷冻水温度的恒定。来自能源中心的冷水（7℃/12℃）会受到诸多因素的影响而变得不稳定，使得空调机组夏季处理的冷量、湿量也变的相对不稳定。
　　空调系统采用板式换热器，将去往空调系统的冷水与来自能源中心的冷水分隔开，彼此通过换热器进行能量的传递，此举能够有效避免能源中心的冷水的不稳定而给系统的温湿度带来干扰。
　　（4）送风温差。恒温空调系统的送风温差大小，除与恒温精度直接有关外，还与送风方式、送风口形式和安装高度有关。机工工业恒温室的送风温差可参照下表取用（表1）。
　　（5）送风均匀性。恒温室气流组织的基本形式有三种，即上送下回、侧送侧回和上送上回，可根据恒温精度要求、恒温室高度、风管布置状况、美观要求以及投资费用等综合考虑取用。各种恒温精度要求的气流组织形式推荐如下：
　　①恒温精度±2～3℃，根据建筑情况并结合系统布置方便，可采用任何一种气流组织形式。
　　②恒温精度±0.5～1.0℃，不宜采用上送上回形式，应单侧上部送风，同侧下部回风。送风射流作用距离7～9m，一般不大于12m，并对射流的温、速度衰减用精确计算，保证工作区处于回流区。恒温精度±0.5时，最好不采用侧送侧回形式，如采用，气流宜贴附，并对射流进行计算。
　　③恒温精度±0.2～0.5℃，采用上送下回形式，如恒温室吊顶较高时，可采用散流器、双层百叶式风口和孔板送风，顶送、下部回风，吊顶较低或恒温精度±0.1℃时，根据具体情况，采用贴附型散流器或孔板顶送、下部均匀回风。精度±0.1～0.2℃的恒温室应设置回风隔套或处于高精度恒温室的包围之中（±0.5℃）。
　　④恒温精度<±0.1℃的超高精度恒温室，需设置恒温套间，采用孔板顶送，回风隔套下部均匀回风。恒温套间单独设置恒温空调系统，保持恒温精度±0.5℃。
　　⑤末端电加热、SCR控制精度，在空调系统的送风支管（靠近风口处）设置末端电加热器（无级调节），能够精确调节送风温度，对于送风温度的精确控制是必不可少的。SCR在20%～80%之间具有良好的特性，因此在选择末端电加热器的时候要放有一定的余量，尽量使得落在20%～80%这个区间范围内。
　　5 高精度控制策略
　　实现恒温要求除涉及建筑热工和空气调节外，高精度控制策略是非常非常重要的环节。引起恒温室温度波动的原因是来自各种扰动，如围护物不稳定传热，送风温度波动（以上为外扰），内部发热量（设备、人员、灯光）的变化（内扰）等等。自控的任务是消除各种扰动，保持室温稳定在允许的波动范围内。对于高精度恒温室，建筑和空调已采取多种措施减少外扰影响，采取相应措施（如引流局部热源，采用隔热罩等）减少内扰影响也十分重要，而高精度控制策略是保证恒温的关键，根据恒温精度要求，采用调节性能与之相适应的自控装置。必要时，亦可采用分区控制方式，以保证恒温区温度场的均匀性。
　　5.1 系统误差的概念
　　任何精密的控制系统都会存在一定的误差，系统误差是一个累积误差，主要由以下几个方面组成：测量误差、传感器转换误差、开关切换误差、A/D转换误差等。由于控制误差实际为累积误差，因此只有当传感器的误差+信号转输的误差+A/D转换模块的误差以及控制误差之总和小于±0.1℃（控制精度）的情况下才能算达到控制要求。如当传感器（Moore的TDY室内温度传感器）在20℃的误差为0.009℃；由于为电流信号（恒流源），在电缆及显示面板的总阻抗小于500欧姆的情况下，误差为0；由于选择的A/D转换为12位，其分辨率为1/4096=0.0002441；如此时计算机上显示的室内温度为 20.05℃。则其总误差为：控制误差=0.009+0.0002441+0.05= 0.0592441≤0.1满足控制要求。
　　解决系统误差应从以下三个方面着手：（1）减少外界环境的影响；（2）减少硬件系统的影响；（3）优化控制策略。