一、采用水冷表冷器和定露点温度控制方式
图1．4所示为采用水冷表冷器和固定露点温度控制方式的空气处理流程。其空气处理过程与上述喷水室相类似，主要的不同在于水冷表冷器因是通过传热面的间接冷却，在相同的供冷温度条件下所能处理达到的机器露点温度显然高于喷水室。所以，在采用这种空气冷却设备时，需注意室内要求保持的基准温度和基准相对湿度所确定的露点温度不得太低。过低了，标准的制冷冷水机组即使供送5℃的冷水，也可能会显得不够。在这种情况下，有时不得不采用低温乙二醇介质，或者昂贵的化学吸收或物理吸附式除湿机组。图1．5所示为夏季工况下相应的各点空气状态。
 
 


 
 
二、采用水冷表冷器和无露点温度控制方式
图1．6所示是我国自80年代后开始比较流行的一种恒温恒湿空调工程的空气处理方式和自动控制原理。在图1．6中，表示为了有效地控制室内的干球温度和相对湿度于所要求的控制精度范围内，室内装有干球温度传感器T和电容式相对湿度传感器H。由于加热器和加湿器的功能单一，只是分别与温度和湿度相关，故可分别单独由温度显示调节器TIC和湿度显示调节器HIC进行控制。但是由于表冷器兼具降温和去湿两种功能，其运行既关系到室内的干球温度，又牵涉到室内的相对湿度，所以，需同时由两者信号控制，通过选择器经过比较，从两者信号中选取其中之大者，作为有效信号来控制表冷器的运行。这无异表明，如此控制的结果，干球温度和相对湿度两者的控制要求都将得到满足。否则，只要其中任一参数得不到满足，其相应的控制信号便会克服另一参数控制器的输出信号，而接手对表冷器施行符合其要求的控制。
 
 
 


 
 
 
显然，这样的控制图式较之于前述几种进步得多。其控制的精度、可靠性也高得多。在相对湿度控制方面由于采用的是无露点控制，不必不问青红皂白地一律把送风空气处理到露点温度，因而所需的再热量和冷热抵消量在某些情况下可能会较之于前述各种方式小些，但却不可能完全避免。其实，只要稍微深入一些分析，即可看到，在上述控制原理图中，选择器在绝大多数情况下总必然会选择湿度控制信号的，因为送风空气通过表冷器处理进入房间后，室内温度总不会过高，除非室内显热负荷较大。所以，其实际结果，冷热抵消现象在多数情况下不会比定露点温度控制方式好多少。有些文献给出了恒温恒湿类空调工程的空气处理新方式，图1．7所示为推荐采用的恒温恒湿类空调工程的空气处理新方式流程。图1．8为其相应的空气处理过程中的各点状态。图中左侧为其理论上的空气处理过程，右侧为基于工程实践的简化图。
另外一些学者从空调设备方面提出恒温恒湿制冷空调节能优化方案：本改进方案中，制冷压缩机采用变频压缩机，由蒸发器出口温度控制压缩机频率，同时再热段的热负荷由制冷机组的部分冷凝负荷承担，加热段的风冷式换热器与室外风冷式冷凝器处于并联状态，由室内温度传感器控制在冷凝器和风冷式换热器两个支路上的流量控制器，两流量控制器处于反向联动状态。当室内冷负荷变小需要增加再热量时，同时调节两流量控制器，增大风冷换热器管路制冷剂流量，减小空冷式冷凝器管路流量。我们把这种恒温恒湿空调装置称为冷热同源装置，具体示意图如图1．9所示：
 
 


 
 
这种方法的主要特点是：首先由于用冷凝器的部分负荷替代了电加热器，减少了冷热抵消所需要的额外能耗，减少了总能耗，显著的提高了COP；其次随着室外温度的降低，造成再热量增大的原因为两方面：a．室内负荷降低，需提高送风温度；b．制冷量增大，露点温进一步降低。对于原因a因采用冷热同源空调后，提高送风温度所需的热量由部分制冷剂冷凝提供，不消耗额外能源，故随着室外温度降低冷热同源空调的能耗并不增加，而传统恒温恒湿空调则为了提高送风温度加入更多的能量，因此冷热同源空调节能效果愈加明显；基于原因b采用变频式压缩机，由蒸发器出口空气温度传感器发出信号来控制变频压缩机转速，从而调节制冷系统的冷量输出，减少压缩机耗功，进一步降低恒温恒湿制冷空调整体系统能耗。由以上原因可知随着室外温度的降低，冷热同源空调比传统的恒温恒湿空调能耗更小，实际性能系数更高。还有文献指出在排风管道旁设置热回收装置，用排风的能量来预处理新风，可以减少引进新风所需的能耗。在夏季，室外空气温度一般都高于空调房间设定温度，新风量的引入是以增加空调系统冷负荷为代价的，此时应取最小新风量。其他季节，在保证最小新风量的前提下，应根据室内热湿负荷、设定温湿度及室外空气状况选择合适的新风量及风系统形式(一次回风、二次回风、全新风)。由于恒温恒湿空调控制系统具有多变量、非线性、大时滞等特点，在许多工程案例中，每个回路单独运行都较正常，但是所有回路同时工作，整个系统就会不稳定。这是由于空调系统的各控制回路之间相互耦合、相互影响、相互干扰。普通的恒温恒湿机组因为要既兼顾温度精度又要兼顾相对湿度精度，往往在控制上会出现顾此失彼的现象。
 



 
 
在控制方面，PID(比例一积分一微分)控制器作为最早实用化的控制器已有多年历史，现在仍然是应用非常广泛的工业控制器。由于PID控制器有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，对模型的适用性好等特点，因而成为较为广泛的控制器。但是PID控制要求对系统建立的数学模型，由于空调系统是一个多输入多输出、干扰大、高度非线性、不确定性的系统，而且各个回路之间的耦合强烈，运用PID控制在静、动特性上往往满足不了性能的要求。鉴于传统的PID控制的不足，国内外的学者开始尝试运用智能控制，如神经网络以及各种混合控制方法，来代替PID控制。但由于都是在单回路上的应用，在单回路上达到较优性能，在全局上却达不到较优性能，同时由于各个回路之间的调节温湿度有抵消作用，造成能耗的增加。有些学者运用一些优化方法进行全局上的优化控制或者用大系统理论进行全局协调控制，来确定各个单回路的给定值，但它们也是基于系统的模型比较确定的基础上，在系统很难建模的情况下，运用这些控制方法有很大的难度，而且达不到全局性能的较优。在控制方面，模糊控制正在被应用到空调系统控制中来。模糊控制是一种不依于被控过程数学模型的仿人思维的控制技术。它可以利用领域专家的操作经验或知识建立被控系统的模糊规则，有较好的知识表达能力。模糊控制是一种从属于智能控制的范畴的非线性控制。它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识在设计中不需要建立被控对象的数学模型。模糊控制按照被控对象可以分为三种结构形式，即一般结构形式、双模式结构形式和自组织结构形式。如模糊控制与PID控制结合的模糊PID控制为双模式结构，自适应模糊控制为自组织结构等。
将模糊控制和PID控制结合起来应用到恒温恒湿空调系统的控制中，使空调控制系统具有易于熟悉，可靠性高，适用性强，能获得专家知识和熟练操作经验的良好自动化效果等特点。
 


 
 
 
国内在模糊控制方面的研究虽然起步较晚，但是发展很快，取得了一些令人鼓舞的成就。尽管如此，其应用成果的数量和质量均有待进一步提高。上世纪90年代初，国内一些空调生产厂家率先从国外(尤其是日本)引进了模糊控制技术，目前已有一些产品问世。但是这些产品和国外先进技术相比还存在一定差距。表现在智能化程度不高、控制效果不太理想等，要解决这些问题，不但需要控制领域的相关知识，更重要的是需要制冷学科的知识，因此作者认为应用研究的不深入是造成国产模糊控制器在空调系统中应用效果不理想的主要原因，结合空调系统本身来研究模糊控制是提高家用空调性能的重要措施之一，总之，空调控制自动化是暖通工艺与控制自动化技术相结合的统一体，二者是相互促进的。空调专业领域的迅速发展和不断更新，为控制自动化提供了广阔的应用前景，同时控制自动化技术的发展也为空调领域的开发提供了强有力的手段。http://www.zhsysb.com