【正文】 變頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（3） 或制熱速度快（4） 較好的舒適性。只有掌握了其原理和特性及要達(dá)到的母的和實(shí)現(xiàn)手段才能決定采用何種控制策略。 空氣的物理性質(zhì)1. 空氣的成分 自然界的空氣是由于空氣和水蒸氣組成的混合氣體，成為濕空氣。 空氣中水蒸氣的大幅度變化，將造成不同的空氣環(huán)境狀態(tài)。因此，濕空氣使我們生活中的真是空氣環(huán)境，而空調(diào)主要是解決空氣的溫度和濕度問(wèn)題，所以空調(diào)是以濕空氣為對(duì)象的?？諝獾臓顟B(tài)可用一些物理量來(lái)表示，例如壓力、溫度和濕度等，這些物理量稱為空氣的狀態(tài)參數(shù)。大氣壓力一般用帕斯卡（pa）表示。通常以緯度45 176。 2）水汽分壓力 pc 任何氣體分子，由于不停地地?zé)徇\(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使它們都具有一定的壓力，水汽當(dāng)然也不例外。在空調(diào)中，經(jīng)常會(huì)用到水汽分壓力這個(gè)參數(shù)。此外，空氣的加濕、干燥處理過(guò)程是水分蒸發(fā)到空氣中去或水汽從空氣中冷凝出來(lái)的濕交換過(guò)程。（2） 濕度t或T 溫度時(shí)表示空氣冷熱程度的指標(biāo)，它反映了空氣分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，一般用t表示攝氏度溫度（單位為℃），用T表示熱力學(xué)溫度（單位為K），關(guān)系式： T=273+t (22) 空氣濕度的高低，將直接影響著人體的散熱狀況，當(dāng)空氣溫度過(guò)高或者過(guò)低時(shí)，便會(huì)造成人體的不適感和產(chǎn)生疾病。如半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)，當(dāng)溫度超出一定的范圍時(shí)，便會(huì)大大的映象產(chǎn)品的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 干球溫度計(jì)由兩只棒狀溫度計(jì)組成。由于在濕空氣未達(dá)到飽和前，濕布上的水分蒸發(fā)，吸收了一部分汽化潛熱，所以濕球溫度計(jì)上的讀數(shù)總要低些。比較連個(gè)溫度值，便可計(jì)算出相對(duì)濕度?？諝庵械臐穸扔幸韵聨追N表示方法： 1）絕對(duì)濕度x1m179。它和水汽分壓力pc有如下管轄： x=pc/（Rck),T是空氣的熱力學(xué)溫度。2） 含濕量 d 在空調(diào)中一般都是用1kg干空氣中含有的水汽量來(lái)代表空氣濕度，這樣就可以排除空氣溫度和水汽量變化時(shí)對(duì)濕度這個(gè)概念造成的影響。在空調(diào)設(shè)計(jì)中，含濕量和溫度一樣，是一個(gè)十分重要的參數(shù)，反映了空氣中帶有水汽量的多少。3） 相對(duì)濕度Ψ 相對(duì)濕度表示空氣濕度接近飽和絕對(duì)濕度的程度。在一定的溫度下，相對(duì)濕度越大，這時(shí)空氣就越超市，反之，空氣就越干燥?？諝獾南鄬?duì)濕度大，人體不能充分發(fā)揮出汗的散熱作用，變會(huì)感到悶熱；相對(duì)濕度小，水分便會(huì)蒸發(fā)的過(guò)多過(guò)快，人體會(huì)覺(jué)得口干舌燥。濕度越大，露點(diǎn)與實(shí)際溫度之差就越小。 在一些冷表面上會(huì)發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，能否產(chǎn)生結(jié)露，視冷表面的溫度t與露點(diǎn)溫度（t1）相對(duì)比較而決定，當(dāng)t≥t1時(shí)不會(huì)結(jié)露，反之會(huì)結(jié)霜。因此，把t、d、Ψ、pc之間的關(guān)系繪制成圖，對(duì)運(yùn)行來(lái)說(shuō)就更為直觀，對(duì)運(yùn)行來(lái)說(shuō)就更為直觀。一般來(lái)說(shuō)，空氣調(diào)節(jié)主要是指空氣的溫度﹑濕度控制。夏日里，如果降溫過(guò)劇，則有室外進(jìn)入室內(nèi)時(shí)將受到冷沖擊；而有室內(nèi)走到室外，將受到熱沖擊，這兩種情況都會(huì)使人體感受到不舒適。（2） 濕度調(diào)節(jié)生活經(jīng)驗(yàn)得知，空氣過(guò)于潮濕或者過(guò)于干燥都將使人感到不舒適。1 調(diào)溫調(diào)濕設(shè)備（1） 空氣的加熱設(shè)備 空氣的加熱時(shí)通過(guò)加熱器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 以熱水或蒸汽為熱媒的空氣加熱器一般都采用肋片管式換熱器。 當(dāng)熱水或蒸汽在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在肋片管之間流動(dòng)時(shí)，空氣被高溫的肋片表面及基管加熱，空氣和管內(nèi)的流速越大，加熱量越大；熱水（或蒸汽）與空氣間的溫差越大，加熱量越大；空氣與加熱器接觸面積越大，加熱量也越大。肋片管式空氣加熱器一般作為空調(diào)系統(tǒng)的一次或二次加熱器。對(duì)于冬季室外氣溫較高的南方地區(qū)和一次回風(fēng)混合比例可變的系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)一次回風(fēng)混合比例使一次回風(fēng)和新風(fēng)的混合溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值。但此時(shí)冷、熱水管路上的閥門要嚴(yán)密，以防互相串通。 電加熱器是通過(guò)電阻絲將電能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)加熱空氣的設(shè)備。在恒溫恒濕精度要求較高的大型集中式系統(tǒng)中，常采用電加熱器作為末端加熱設(shè)備來(lái)控制局部加熱。 電加熱器有裸線式和管式兩種。裸線式加熱器加熱迅速、熱慣性小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，單容易斷線和漏電，安全性差；管式電加熱器加熱均勻、熱量穩(wěn)定、經(jīng)久耐用、安全性好、可直接裝在風(fēng)道內(nèi)，但其熱慣性較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。與空氣加熱器結(jié)構(gòu)類似，表冷器也都是肋片管式換熱器，他的肋片一般多采用套片和繞片，基管的管徑也較小。一制冷劑為冷水表冷器，多用于集中式空調(diào)系統(tǒng)和半集中式空調(diào)系統(tǒng)的末端設(shè)備中。當(dāng)表冷器的表面溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的一部分水蒸氣將凝結(jié)出來(lái)，此時(shí)成稱表冷器處于濕工況，從而達(dá)到對(duì)空氣進(jìn)行降溫減濕處理的目的。但風(fēng)速水速過(guò)大，風(fēng)機(jī)和水泵耗電量增加，而且在濕工況下，過(guò)大的空氣流速容易將冷凝水待到表冷器后面的空氣中，影響減濕效果。 表冷器的安裝與以熱水為媒的空氣加熱器安裝方式基本相同，但表鞥器下部應(yīng)設(shè)積水盤，用來(lái)收集空氣被表冷器冷卻后產(chǎn)生的冷凝水。水量調(diào)節(jié)是改變進(jìn)入表冷器的冷水流量，水溫不變，使表冷器的傳熱效果發(fā)生變化。水濕調(diào)節(jié)是在水量不變的條件下，通過(guò)改變表冷器進(jìn)水溫度，改變其傳熱學(xué)效果。該方式調(diào)節(jié)性能好，但設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行也不太經(jīng)濟(jì)。（3） 空氣的加濕設(shè)備 在建筑中常常遇到的空調(diào)系統(tǒng)一般都采用向空氣中噴蒸汽的辦法進(jìn)行加濕。干蒸汽加濕是將鍋爐房送來(lái)的具有一定壓力的蒸汽由蒸汽加濕器均勻的噴入空氣中。電加濕器分為電熱式加濕器和電極式加濕器兩種。電熱式加濕器體積較大。作為完整的電熱式加濕器，除蒸汽發(fā)生器外，尚需配備自動(dòng)補(bǔ)水設(shè)施、用于恒定蒸汽壓力的電源控制設(shè)施、濕度敏感元件、濕度調(diào)節(jié)器和帶電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的噴管組件。通過(guò)調(diào)整水位的高低，可以改變水的電阻，從而改變熱量和蒸汽發(fā)生量。2 空氣狀態(tài)調(diào)節(jié)空氣調(diào)節(jié)是對(duì)房間或公共建筑內(nèi)的空氣狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般來(lái)說(shuō)，空氣調(diào)節(jié)主要是指對(duì)空氣的溫度、相對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。我們通過(guò)t,ψ,p三者之間的關(guān)系的圖來(lái)說(shuō)明。 圖23 空氣狀態(tài)調(diào)節(jié)過(guò)程 如下圖說(shuō)明了整個(gè)空氣調(diào)節(jié)處理流程： 圖24 空氣調(diào)節(jié)處理流程 （1）冬季新空氣加熱加濕處理 冬季新空氣的氣溫低，如果對(duì)新空氣加熱至室內(nèi)氣溫的標(biāo)準(zhǔn)，這是新空氣中的水汽總量未發(fā)生變化，及pc水汽分壓未變，因此加熱后的空氣相對(duì)濕度會(huì)大大降低。如圖所示： 圖25 冬季新空氣加熱加濕處理 這是冬季新空氣加熱加濕處理的一種調(diào)節(jié)發(fā)發(fā)。這種調(diào)節(jié)方式可以不用測(cè)量pc或相對(duì)濕度。（2 夏季新空氣減溫去濕處理夏季新空氣的調(diào)節(jié)與冬季相反，新空氣的氣溫高于室內(nèi)空氣，需要對(duì)夏季新空氣進(jìn)行減溫去濕處理。為了使降溫后的空氣的相對(duì)濕度也能達(dá)到室內(nèi)空氣濕度的標(biāo)準(zhǔn)，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中必須進(jìn)行去濕處理。其中的去濕是采用頂露點(diǎn)去濕方式。新風(fēng)首先降溫至12℃的露點(diǎn)（不管新風(fēng)是23℃還是25％），然后使用表冷器的表面溫度穩(wěn)定在露點(diǎn)溫度，讓空氣中的一部分水蒸氣充分凝結(jié)出來(lái)，至空氣飽和，再加熱至20℃，這使得相對(duì)濕度即為60％。房間內(nèi)的風(fēng)稱為回風(fēng)；回風(fēng)通過(guò)系統(tǒng)的排風(fēng)機(jī)將一部分風(fēng)與新風(fēng)混合，另一多余的部分被排除，形成一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)。進(jìn)風(fēng)口，連同引入通道和阻止外來(lái)異物的結(jié)構(gòu)等，組成了進(jìn)風(fēng)部分。一般空調(diào)系統(tǒng)都裝有預(yù)過(guò)濾器和主過(guò)濾器兩級(jí)過(guò)濾裝置。（3）空氣的熱濕處理部分 將空氣加熱、冷卻、加濕和減濕等不同的處理過(guò)程組合在一起統(tǒng)稱為空調(diào)系統(tǒng)的熱濕處理部分。 直接接觸式 與空氣進(jìn)行熱濕交換的戒指直接和被處理的空氣接觸，通常是將其噴淋到被處理的空氣中。 表面式 與空氣進(jìn)行熱濕交換的戒指不合空氣直接接觸，熱濕交換是通過(guò)處理設(shè)備的面進(jìn)行的。 （4） 空氣的輸送和分配部分 將調(diào)節(jié)好的空氣均勻的輸入和分配到空調(diào)房?jī)?nèi)，以保證其合適的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。根據(jù)用途和要求不同，有的系統(tǒng)只采用一臺(tái)送風(fēng)機(jī)，稱為“單風(fēng)機(jī)”系統(tǒng)；有的系統(tǒng)采用一臺(tái)送風(fēng)機(jī)和一臺(tái)回風(fēng)機(jī)，稱為“雙風(fēng)機(jī)”系統(tǒng)。 （5） 冷熱源部分 為了保證空調(diào)系統(tǒng)具有加溫和冷卻能力，必須具備冷源和熱源兩部分。自然冷源指深井水。 熱源也有自然和人工兩種。人工熱源是指用煤、石油、煤氣當(dāng)做燃料的鍋爐所產(chǎn)生的蒸汽和熱水，目前應(yīng)用的最廣泛。 如圖所示是一個(gè)典型的集中式空調(diào)系統(tǒng) 圖29 典型的集中式空調(diào)系統(tǒng)集中系統(tǒng)的所有空氣處理設(shè)備（包括風(fēng)機(jī)、冷卻器、加熱器、加濕器、過(guò)濾器等）都設(shè)在一個(gè)集中的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)。此外，沒(méi)寫空氣處理的質(zhì)量，如溫度、濕度精度和潔凈度等也可以送達(dá)較高的水平。變風(fēng)量系統(tǒng)、誘導(dǎo)器系統(tǒng)以及風(fēng)機(jī)盤系統(tǒng)均屬于半集中空調(diào)系統(tǒng)。這種機(jī)組通常把冷、熱源和空氣處理、輸送設(shè)備（風(fēng)機(jī)）集中設(shè)置在一個(gè)箱體內(nèi)，形成一個(gè)緊湊的空調(diào)系統(tǒng)。他不需要集中的機(jī)房，安裝方便，使用靈活。一般來(lái)說(shuō)，這類系統(tǒng)可以滿足不同房間的不同送風(fēng)要求，使用靈活，移動(dòng)方便，單裝置的總功率必然較大。下圖為空氣熱濕處理系統(tǒng)框圖： 圖31 空氣熱濕處理系統(tǒng) 空氣溫度控制 （1）夏季制冷A采用噴水室噴冷水冷卻空氣的溫度調(diào)節(jié) (2) 冬季加熱 A. 熱水加熱器的加熱量調(diào)節(jié) 各種溫度控制方式都有其特點(diǎn)，針對(duì)不同項(xiàng)目實(shí)際情況，要分析后采用合適的溫度控制方案。2 .空氣溫度控制方案 在空調(diào)系統(tǒng)中，需要送風(fēng)溫度進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，送風(fēng)溫度通過(guò)溫度傳感器得到與溫度相關(guān)的模擬量輸入到PLC，這樣，PLC對(duì)送風(fēng)溫度的控制形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。則為夏季控制模式。若檢測(cè)值大于給定值，夏季控制模式時(shí)加大冷卻水的閥門開(kāi)度，冬季控制模式時(shí)減小加熱蒸汽的閥門開(kāi)度，使溫度恢復(fù)到設(shè)定值。 其控制圖如圖：圖32 PID溫度控制閉環(huán)負(fù)反饋 濕度控制 在空調(diào)系統(tǒng)中，需要對(duì)送風(fēng)濕度進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，送風(fēng)濕度通過(guò)濕度傳感器得到與濕度相關(guān)的模擬量輸入到PLC。送風(fēng)管內(nèi)的濕度傳感器檢測(cè)送風(fēng)濕度，將檢測(cè)值與給定值進(jìn)行比較，若檢測(cè)值與給定值相等，則加濕閥的開(kāi)度保持不變，若檢測(cè)值大于給定值，通過(guò)PI控制關(guān)小加濕閥的開(kāi)度，若檢測(cè)值小于給定值，則通過(guò)PI運(yùn)算加大加濕閥的開(kāi)度，使送風(fēng)濕度滿足要求。 在空調(diào)系統(tǒng)中，需要對(duì)送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行有效控制與調(diào)節(jié)，從而控制送風(fēng)壓力。這樣， PLC對(duì)送風(fēng)壓力的控制形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，使得控制變得更加精確。 新風(fēng)回風(fēng)比例控制按下中央空調(diào)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)按鈕和回風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕，則中央空調(diào)系統(tǒng)就會(huì)按照設(shè)定的方式自動(dòng)運(yùn)行，監(jiān)測(cè)送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、過(guò)濾網(wǎng)有無(wú)故障報(bào)警，若有，則停止整個(gè)系統(tǒng)，若無(wú)則按設(shè)定值開(kāi)啟新風(fēng)回風(fēng)閥門的開(kāi)度，調(diào)用子程序溫濕度控制系統(tǒng)、送風(fēng)壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行溫濕度調(diào)節(jié)和送風(fēng)壓力調(diào)節(jié)。本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要求新風(fēng)回風(fēng)比為1:4,通過(guò)控制新風(fēng)回風(fēng)閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)，新風(fēng)閥開(kāi)度保持在20%，回風(fēng)閥開(kāi)度保持在80%?；仫L(fēng)閥開(kāi)度80%，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量對(duì)應(yīng)為26880。 PID算法和變頻器的原理介紹及檢測(cè)元件的選型 PID算法在閉環(huán)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用PID控制（即比例一積分一微分控制）。為使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)讓偏差e趨于零?；芈返妮敵鲎兞緾（t）是時(shí)間t的函數(shù)，見(jiàn)式（51）。 （31）式中 C（t）—— PID回路的輸出，是時(shí)間函數(shù)； KC —— PID回路的增益； e —— PID回路的偏差；M0 —— PID回路輸出的初始值。式（52）是式（51）的離散形式。式（52）中，積分項(xiàng)是包括從第1個(gè)采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差。只需保存積分項(xiàng)前值Mn即可。1．比例項(xiàng)比例項(xiàng)MPn是增益KC和偏差e的乘積。增益為正的回路為正作用回路，反之為反作用回路。 （34）式中 SPn —— 第n次采樣時(shí)刻的給定值； PVn —— 第n次采樣時(shí)刻的過(guò)程變量值。 （35）式中 TS —— 采樣周期： TI —— 積分時(shí)間常數(shù)。在每次計(jì)算出MIn之后，都要用MIn去更新MX 。采樣周期TS是重新計(jì)算輸出的時(shí)間間隔，而積分時(shí)間常數(shù)TI 控制積分項(xiàng)在整個(gè)輸出結(jié)果中影響的程度。 （36） 為了避免給定值變化的微分作用而引起的跳變，可設(shè)定給定值不變（SPn=SPn1），那么 （37）式中 TD —— 微分時(shí)間常數(shù)； SPn1 —— 第n1次采樣時(shí)刻的給定值； PVn1——第n1次采樣時(shí)刻的過(guò)程變量值。常用三相交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)為圖1所示。當(dāng)在定子繞組上接入三相交流電時(shí)，在定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它與轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，此電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。當(dāng)p=1時(shí)，N=3000r/min；p=2時(shí)，N=1500r/min。轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速n比磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速N要慢一點(diǎn)，所以稱為異步電機(jī)，這個(gè)差別用轉(zhuǎn)差率s表示：s=[n1－n）/n1]100%一般異步電機(jī)在額定負(fù)載下的s=（1～6）%。 （3）圖1 三相異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1—機(jī)座；2—定子鐵心；3—定子繞組；4—轉(zhuǎn)子鐵心；5—轉(zhuǎn)子繞組圖2籠型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組1—銅環(huán)；2—銅條由式（3）可以看出，對(duì)于成品電機(jī)，其磁極對(duì)數(shù)p已經(jīng)確定，轉(zhuǎn)差率s變化不大，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速n與電源頻率f成正比，因此改變輸入電源的頻率就可以改變電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到異步電機(jī)調(diào)速的目的。變頻器就是在調(diào)整頻率（VariableFrequency）的同時(shí)還要調(diào)整電壓（VariableVo