淺談紡織品 恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室節(jié)能管理

　　恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)又稱為周密空調(diào)系統(tǒng)，具有周密恒溫恒濕及空氣過濾等特性。它的操縱系統(tǒng)采納高智能化的微處理操縱裝置，反應(yīng)速度快，精度高，可靠性好。主要功能是將室內(nèi)的溫度、濕度操縱在肯定的波動(dòng)范圍內(nèi)（一般來說，溫度精度可操縱在±1℃之內(nèi)，相對(duì)濕度操縱在±2%），以滿足科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)等特別場(chǎng)合對(duì)環(huán)境的要求。但是這種空調(diào)系統(tǒng)通常是連續(xù)運(yùn)行，能耗居高不下。隨著能源形勢(shì)的日益緊張，“節(jié)能減排”已經(jīng)成為我們面前的一大現(xiàn)實(shí)問題。

　　恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)不同于其他的空調(diào)系統(tǒng)，它對(duì)于室內(nèi)的溫度和濕度的穩(wěn)定性要求非常高，而且溫度和濕度也不只受外界和室內(nèi)條件的影響，它們之間也會(huì)相互影響。比如在20℃時(shí)，溫度波動(dòng)1℃，會(huì)導(dǎo)致濕度波動(dòng)約3%。

　　恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)和其他空調(diào)系統(tǒng)有個(gè)不同的地方，就是為了設(shè)計(jì)和營(yíng)造一個(gè)高精度的恒溫恒濕室，往往都采納全空氣系統(tǒng)，全空氣系統(tǒng)在空氣處理上存在冷熱兩抵消的現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行能耗大大增加。所以隨著對(duì)溫濕度要求的日益提高，空調(diào)系統(tǒng)的能耗也會(huì)大大增加，對(duì)恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室能耗操縱勢(shì)在必行。

　　恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室相關(guān)概述

　　1.我所恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室概況。由于布料品工作裝類測(cè)試對(duì)溫濕度環(huán)境要求較高，面料品的一些物理性能（如強(qiáng)力、伸長(zhǎng)率等）都會(huì)受大氣中溫濕度變化的影響，所以恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室的溫濕度操縱精確和否會(huì)直接影響布料檢測(cè)結(jié)果的精確性。GB/T6529—2008《布料品調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣》對(duì)大氣溫濕度要求如下：標(biāo)準(zhǔn)大氣應(yīng)是溫度20.0℃，相對(duì)濕度為65.0%，溫度容差范圍為±2.0℃，相對(duì)濕度的容差為±4.0%。我所的面料品恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室都是建站在這一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)之上。

　　布局的合理性對(duì)送回風(fēng)的效果會(huì)有直接影響，對(duì)溫濕度的操縱也會(huì)有很大的影響。我所面料品恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室一共4間，各由兩臺(tái)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)來操縱。在空調(diào)機(jī)組的布局上，使機(jī)組靠近試驗(yàn)區(qū)域，機(jī)房和操縱區(qū)距離接近，使得送、回風(fēng)管道的氣流損耗降到小，大大提高能源利用率；同時(shí)也能使溫濕度信號(hào)反饋迅速，操縱系統(tǒng)啟動(dòng)及時(shí)；當(dāng)然，送、回風(fēng)管道距離的縮短，也同時(shí)降低了噪音、節(jié)約了材料。我所空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管道系統(tǒng)采納了等靜壓法設(shè)計(jì)。整個(gè)送回、風(fēng)系統(tǒng)采納了上送風(fēng)下排風(fēng)的形式（圖1），頂棚采納了“蜂窩”式的出風(fēng)頂棚，將風(fēng)速操縱在了0.3m/s以內(nèi)，同時(shí)使得送風(fēng)均勻，并能有效地降低噪音。

　　2.恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室能耗分析。目前，高精度恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)為了能精確操縱室內(nèi)的濕度和溫度，主要采納了將被處理空氣冷卻至露點(diǎn)后通過再熱方式和加濕處理的方法來實(shí)現(xiàn)（圖2）。通常再熱的途徑是使用電加熱器，從而使得冷熱抵消現(xiàn)象嚴(yán)峻，能耗龐大。通常的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)都為定風(fēng)量系統(tǒng)，當(dāng)房間冷負(fù)荷減小而制冷量又不能調(diào)節(jié)的時(shí)候，只能通過調(diào)節(jié)送風(fēng)溫差來維持室內(nèi)的空氣參數(shù)，必須加大再熱來提高送風(fēng)溫度，這樣就會(huì)造成更大的能源浪費(fèi)[1]。

　　送風(fēng)溫差的大小也決策了能耗的多少，送風(fēng)溫差越大，送風(fēng)量就越小，相應(yīng)的空氣處理設(shè)備和管路也就相應(yīng)地大或小，系統(tǒng)相對(duì)就比較經(jīng)濟(jì)，能耗就會(huì)減少，冷熱量抵消也相對(duì)地少一些。但是，風(fēng)量小會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)溫濕度分布不均勻、不穩(wěn)定[2]。所以為了減少能量的消耗，在滿足標(biāo)準(zhǔn)條件的前提下，結(jié)合佳的氣流組織完可能地尋到佳的送風(fēng)溫差。

　　恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行必須考慮在室外氣候條件異樣和室內(nèi)熱濕負(fù)荷變化大的情況下，既能滿足室內(nèi)溫濕度要求，又能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。所以，如何在實(shí)際使用和節(jié)能減排兩個(gè)方面取得平衡，是擺在我們面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。

　　恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能操縱策略

　　1.內(nèi)部環(huán)境操縱。由于恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室是處于一個(gè)封閉的環(huán)境中，所以對(duì)其內(nèi)部環(huán)境的治理和操縱是實(shí)現(xiàn)節(jié)能操縱的重中之重，具體體現(xiàn)在是否能對(duì)溫濕度進(jìn)行合理的監(jiān)控，確保其能在正常安全的范圍內(nèi)。隨著恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組的使用頻率增大，空調(diào)老化或者傳感器失靈等故障會(huì)日益頻繁，室內(nèi)溫濕度偏差增大，導(dǎo)致超出操縱范圍，造成能源的消耗，形成浪費(fèi)，所以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度校準(zhǔn)是必不可少的。但是僅僅通過空調(diào)系統(tǒng)本身的傳感器其實(shí)并不能滿足需要，大部分空調(diào)系統(tǒng)的傳感器只在單一的位置（回風(fēng)口），對(duì)于一些面積較大的實(shí)驗(yàn)室來說，各個(gè)角落的溫濕度就很難兼顧，而且往往系統(tǒng)自帶的傳感器比較一般，精度不高，這也會(huì)對(duì)溫度監(jiān)控造成肯定影響[3]。

　　所以使用專業(yè)的精度高的溫濕度儀就可以很好地解決這些問題。對(duì)于面積較大的實(shí)驗(yàn)室來說，房間各個(gè)角落都應(yīng)該放置一個(gè)記錄儀。待過一段時(shí)間穩(wěn)定后，將各角落的溫濕度儀的數(shù)據(jù)導(dǎo)出（圖3），通過和空調(diào)自帶的傳感器的數(shù)值來進(jìn)行校正，達(dá)到精確操縱溫濕度的目的。同時(shí)也能及時(shí)改正空調(diào)系統(tǒng)的不正常的工況，恢復(fù)正常狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能的目的。

　　為了節(jié)能需要，還可以充分利用恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的閑時(shí)功能，就是在空調(diào)運(yùn)行一段時(shí)間之后進(jìn)入休眠狀態(tài)，暫停一段時(shí)間之后，再重新開啟。但是這一功能間隔時(shí)間要取決于實(shí)驗(yàn)室的隔熱保溫材料的性能，以大程度滿足節(jié)能的需要。

　　2.自動(dòng)操縱。引起恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室溫濕度波動(dòng)的原因主要是各種擾動(dòng)，比如，送風(fēng)的溫度波動(dòng)，內(nèi)部人員設(shè)備發(fā)熱量的擾動(dòng)，外圍結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的傳熱擾動(dòng)等等。自動(dòng)操縱的任務(wù)就是去除各種擾動(dòng)，保持室溫穩(wěn)定在同意的波動(dòng)范圍內(nèi)。

　　對(duì)于高精度的恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室，目前已經(jīng)有很多相應(yīng)措施可以采納，如采納隔熱罩、引流局部熱源等，而這些措施均是對(duì)內(nèi)外擾動(dòng)的一種預(yù)防措施，并不能真正做到萬無一失，而自控系統(tǒng)則是保證恒溫恒濕的關(guān)鍵所在。目前由于集成電路和計(jì)算機(jī)的進(jìn)展，大大提高了自控技術(shù)，以PC為核心的多回路智能化系統(tǒng)DDC就使得高精度恒溫操縱變得輕而易舉。DDC系統(tǒng)具有信息處理、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、設(shè)定程序等功能，可以對(duì)恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行程序操縱，保證系統(tǒng)可靠經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行[4]。

　　3.再熱段的優(yōu)化。雖然現(xiàn)在市場(chǎng)上的面料品恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)基本上都能將溫度操縱在精度±1℃，相對(duì)濕度40%～60%，同時(shí)也有很多廠家都在不斷改進(jìn)操縱方式，以至于對(duì)溫度和濕度都有了很好的操縱，但是再熱段的能耗問題還是影響節(jié)能成果的一大障礙。在圖2恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程中幸免冷熱抵消過程，對(duì)空氣處理過程的能耗將是一大優(yōu)化。

　　在新風(fēng)空氣進(jìn)入之前，先對(duì)其進(jìn)行集中特意處理，以除去新風(fēng)空氣中可能帶入室內(nèi)的多余濕量。因?yàn)椴剂掀泛銣睾銤駥?shí)驗(yàn)室產(chǎn)濕量本來就很少，所以影響室內(nèi)相對(duì)濕度的主要因素主要是新風(fēng)空氣中的濕量。只有把干擾室內(nèi)濕度的新風(fēng)空氣集中處理，那么室內(nèi)濕度就能保持相對(duì)穩(wěn)定了，而且還能幸免再熱，從而去除冷熱抵消現(xiàn)象，大大節(jié)約能源。在下雨氣候或者上海的梅雨季，可以有效地預(yù)防室內(nèi)相對(duì)濕度受室外空氣濕度波動(dòng)而影響。

　　在夏季，室外空氣溫度一般高于空調(diào)房間設(shè)定溫度，新風(fēng)量的引入是以增加空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷為代價(jià)的，所以建議取小的新風(fēng)量。在冬季，適當(dāng)?shù)丶哟笫彝庑嘛L(fēng)量，可以充分利用室外的冷源來去除室內(nèi)的熱負(fù)荷，降低運(yùn)行成本。而在過渡季節(jié)的時(shí)候，當(dāng)新風(fēng)焓值低于一次回風(fēng)焓值的時(shí)候，建議把二次回風(fēng)系統(tǒng)中的一次回風(fēng)關(guān)閉，由空調(diào)箱中的各段對(duì)新風(fēng)進(jìn)行處理，然后將處理后的新風(fēng)混合至室內(nèi)溫濕度要求，從而降低能耗[5]。

　　綜上，恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能操縱的效果是非?？捎^的，這一模式對(duì)于優(yōu)化資源配置，推進(jìn)質(zhì)量創(chuàng)新有著很大的影響。但是恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)所具有的多變量、非線性等特點(diǎn)，要付諸實(shí)施，還要有很多技術(shù)問題亟待解決。本文的節(jié)能措施是結(jié)合本所實(shí)際工作引申出來的看法和設(shè)想，可以作為今后設(shè)備治理工作的重要進(jìn)展方向。

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　　[2]徐勇.恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)能耗分析及節(jié)能操縱[J].建筑設(shè)計(jì)治理，2010，4：57-59.

　　[3]祁寧，蔣耀興.高標(biāo)準(zhǔn)面料恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室運(yùn)作的實(shí)踐[J].現(xiàn)代絲綢科學(xué)和技術(shù)，2011，4：131-133.

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　　[5]黎洪.恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].低溫和特氣，2008，1：33-36.

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