【正文】 制造的列車用閉式空氣制冷空調(diào)系統(tǒng)于1998 年在往返于德國和荷蘭的ICE 3 高速列車上投入使用 。這與世界的空氣制冷技術(shù)的應(yīng)用格局極不協(xié)調(diào),有關(guān)部門應(yīng)該盡快加大推動空氣制冷技術(shù)實(shí)用化的力度,否則,我國的空氣制冷技術(shù)將永遠(yuǎn)落后于世界。上一篇文章闡述過，R22曾經(jīng)是世界上使用最廣泛的碳氟化合物制冷劑，而目前已出現(xiàn)了數(shù)種用以取代R22的候補(bǔ)產(chǎn)品，包括環(huán)保的含氫氟代烴(HFC)制冷劑——R134a，R410A和R407C。其中R410A是R32和R125的混合物，R407C是R32，R125和R134a的混合物。 選擇制冷劑需要考慮的因素很多，因?yàn)檫x擇任何一種制冷劑 都會對空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況、可靠性、成本和市場接受度造成一定影響。表1列出了各制冷劑一些重要性質(zhì)的比較，接下來我們將簡要探討其重要的性能特點(diǎn)。由于這些特點(diǎn)，相同能力的R134a空調(diào)需要配置一臺更大排氣量的壓縮機(jī)，更大的蒸發(fā)器、冷凝器和管路。 R407C的容量和壓力都和R22比較接近。不過，系統(tǒng)能效比會較原系統(tǒng)降低約5%。因此R407C系統(tǒng)在同等標(biāo)準(zhǔn)冷凝器和蒸發(fā)器時均會減少熱傳遞，影響系統(tǒng)能效比。高壓力和高氣體密度帶來的結(jié)果是，不但可以用更小排氣量的壓縮機(jī)，還可以用更小直徑的管路和閥門。厚壓縮機(jī)殼體使系統(tǒng)經(jīng)受更高的運(yùn)行壓力。 與R22系統(tǒng)相比，R410A系統(tǒng)有個顯著的熱傳遞優(yōu)勢—蒸發(fā)器的熱傳遞高35%，冷凝器高5%。同等質(zhì)量流量下，R410A的壓降較小，使其可以使用比R22或其他制冷劑更小管路和閥門。當(dāng)然，只有重新設(shè)計系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮R410A的熱傳遞和壓降小的優(yōu)勢——例如可以考慮采取以下優(yōu)化技術(shù)，使用較小直徑的盤管，不同的翅片結(jié)構(gòu)和增加循環(huán)回路長度，減少制冷回路的數(shù)量。制冷劑充注量的減少，除了成本降低外，還能提升整個系統(tǒng)的可靠性。這是由于壓縮機(jī)在壓縮過程中的損耗更低，蒸發(fā)器和冷凝器具有更強(qiáng)的熱傳遞性，整個系統(tǒng)內(nèi)的壓降更小。此外， 對于R410A的低壓縮損失特性，小型商用空調(diào)系統(tǒng)中的大型壓縮機(jī)比小型的家用空調(diào)壓縮機(jī)受益更多。以上所做的不同制冷劑的比較，可以幫助我們了解，空調(diào)生產(chǎn)商為何選擇R410A與其他新技術(shù)結(jié)合，進(jìn)而創(chuàng)出更有效、更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：溫濕度控制，能量回收裝置，節(jié)能 一 概述　　 金針菇是一種具有豐富營養(yǎng)價值的食用菌，被譽(yù)為增培菌。金針菇對環(huán)境要求苛刻，自然栽培因受氣候條件制約，產(chǎn)量和品質(zhì)均不能保證。筆者參加了深圳某廠金針菇栽培生產(chǎn)線的空調(diào)設(shè)計工作，這類空調(diào)屬低溫空調(diào)。 　　金針菇栽培車間及辦公樓共2層，其中1層為生產(chǎn)、倉庫、辦公等，2層為辦公及職工宿舍等。 二、對環(huán)境的要求　　金針菇的生長經(jīng)歷制種→發(fā)菌→催蕾→子實(shí)體培養(yǎng)→出菇這6個環(huán)節(jié)?？照{(diào)通風(fēng)設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度、濕度、空氣三要素的控制[1]。 菇房名稱 放冷間、接種間 掻菌室、培養(yǎng)室 生育室 金針菇生長階段 制種 發(fā)菌 催蕾 控蕾 子實(shí)體培養(yǎng) 出菇 溫度范圍(℃) 20～23 20～23 10～15 3～5 6～10 20～23 濕度范圍(%) 60～70 60～70 80～90 60～70 通風(fēng)換氣 　 每晝夜7～8次每次15min 每天通風(fēng)2次每次15min 需補(bǔ)充大量空氣 適當(dāng)通風(fēng) 備注 常規(guī)空調(diào)范圍 低溫空調(diào)范圍 　 金針菇的發(fā)菌、催蕾階段集中在培養(yǎng)間完成；控蕾、子實(shí)體培養(yǎng)、出菇，這三個環(huán)節(jié)集中在生育室完成。 三 空調(diào)、通風(fēng)、制冷、加溫　　金針菇生長工藝對溫濕度精度、新風(fēng)量、空氣流速的要求，設(shè)計時，必須對系統(tǒng)劃分，風(fēng)管布置，送排風(fēng)機(jī)、新風(fēng)處理等設(shè)備選型作統(tǒng)籌考慮?！　? 空調(diào)　　低溫空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷較大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)為帶保溫層的重型結(jié)構(gòu)，所以冷負(fù)荷波動小，屬漸變負(fù)荷。 　　(1) 空調(diào)特殊性　　低溫空調(diào)有別于常規(guī)空調(diào)，也與通常果蔬貯藏高溫冷藏庫不同，在處理上的特殊性表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)： 　　a 送風(fēng)參數(shù)的確定：普通舒適性空調(diào)送風(fēng)溫差較大，一般為送風(fēng)8～12℃，相應(yīng)的空調(diào)機(jī)處理焓差大約在17～22kJ/kg之間；但對于低溫空調(diào)而言，送風(fēng)溫差不宜過大，只有4～6℃，與此相應(yīng)的空調(diào)機(jī)處理焓差也只有4～6kJ/kg，即所謂小焓差，大風(fēng)量。因此，在低溫空調(diào)系統(tǒng)中一般采用軋片式和繞片式換熱器，片距可達(dá)6～9mm，從而避免霜堵發(fā)生?！　”竟こ炭照{(diào)設(shè)備采用低溫工況下專用小型超薄空氣冷卻器，即在需空調(diào)的庫房內(nèi)均設(shè)置2～4臺空氣冷卻器對其庫房內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻?？諝饫鋮s器肋片采用軋片式，風(fēng)量2100到6840m3/h的不同規(guī)格選型范圍，使用溫度在3℃以上，能滿足工程實(shí)際需要。通風(fēng)由進(jìn)風(fēng)(新風(fēng))、排風(fēng)兩部分組成。菇房內(nèi)新風(fēng)的多少由內(nèi)墻上軸流風(fēng)機(jī)啟停及其運(yùn)行時間來控制。因此，從室外來的新風(fēng)勿需由專用空調(diào)機(jī)組進(jìn)行降溫或加熱處理，而是直接經(jīng)能量回收裝置內(nèi)的過濾器過濾后，由裝置內(nèi)的送風(fēng)機(jī)送入走道內(nèi)。 　　(2) 在控蕾、子實(shí)體培養(yǎng)階段屬低溫空調(diào)范圍，其排風(fēng)與新風(fēng)組成能量回收裝置，這樣既能排走菇房內(nèi)含CO2濃度過高的空氣，又能送入經(jīng)過處理的室外新鮮空氣，以補(bǔ)充金針菇生長所需氧氣。設(shè)計擬定的方案有2個，如圖圖2所示?！　》桨付涸诿總€生育室單元內(nèi)設(shè)置一級能量回收器，生育室CO2濃度高的空氣通過一級能量回收器預(yù)冷從走道內(nèi)流入生育室較為新鮮的空氣后再排入走道內(nèi)。隨著生育室排入走道CO2濃度的增多，走道的空氣必將惡化，因此，在走道靠外墻處，再設(shè)置二級能量回收裝置。由于空氣密度排風(fēng)比新風(fēng)大，因而排風(fēng)將聚集到走道下部，新風(fēng)則由二級能量回收裝置內(nèi)的送風(fēng)機(jī)從走道上部通過風(fēng)管送到各生育室新風(fēng)入口處。菌柄對光照和CO2濃度很敏感，CO2濃度過高會抑菌柄伸長，過低則又會使菌傘過度展開，這二者都將使成品菇的品質(zhì)下降。同時，廠方要求能根據(jù)市場銷售情況來組織生產(chǎn)，方案二正好滿足廠方的這一需求?！　?2) 能量回收裝置組成 　　設(shè)置在生育室內(nèi)的一級能量回收器由送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、蓄熱體等組成；設(shè)置在走道內(nèi)的二級能量回收裝置，由過濾器、送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、蓄熱體組成。蓄熱體是由平直形和波紋形相同的兩種箔片構(gòu)成，其相互平行軸向通道，使內(nèi)部氣流形成不偏斜的層流，避免了隨氣流帶進(jìn)粉塵微粒堵塞通道的現(xiàn)象。當(dāng)能量回器裝置運(yùn)行到一段時間后，應(yīng)定期更換或清洗過濾器濾料。由于生育室內(nèi)通風(fēng)為間歇式換氣，布置在走道內(nèi)的能量回收裝置處理風(fēng)量，按總排風(fēng)量的50～60%計算，共1套。由新風(fēng)與排氣組成的熱回收系統(tǒng)，是廢氣利用、節(jié)約能源的有效措施。根據(jù)文獻(xiàn)［5］中的計算式（9103），可求得從排氣中回收入的全熱量： 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　（1）　　式中Qt為全熱量，kJ/h；G為處理的新風(fēng)量，kg/h；η為熱濕交換效率，由廠家樣本提供，%?！　⒄瘴墨I(xiàn)[6]提供此類似設(shè)計的綜合功耗指標(biāo)、按全年250天工作日計算，僅減少制冷工藝設(shè)備裝機(jī)容量用電量，104kWh。 　?。?）氣流組織　　由于金針菇的菇蕾對低溫氣流十分敏感，要求送風(fēng)風(fēng)速不宜大于1m/s，在向生育室送新風(fēng)時，其送風(fēng)管按均勻送風(fēng)方式進(jìn)行設(shè)計布管。根據(jù)庫溫、冷負(fù)荷及生產(chǎn)情況，將制冷系統(tǒng)共分為6個獨(dú)立系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的劃分盡量與生產(chǎn)線相一致。風(fēng)冷式冷凝器由壓縮機(jī)供貨商成套供應(yīng)，布置在室外。為保證通風(fēng)效果，冷凝器宜布置在開敞的地方，～。制冷劑中含有水份會引起制冷劑分解、金屬腐蝕：在冰點(diǎn)以下時，還可能形成冰塞，因此，制冷系統(tǒng)中必須設(shè)置干燥器。 各菇房冷負(fù)荷裝機(jī)指標(biāo) 　　表2 名稱 冷負(fù)荷指標(biāo)（w/㎡） 名稱 冷負(fù)荷指標(biāo)（w/㎡） 培養(yǎng)室 165 生育室 150 菌種接種室 150 菌種室 220 緩沖室 180 放冷室 400 　5　加濕　　在催蕾階段，室溫較高，空氣冷卻器除濕量較大，容易出現(xiàn)室內(nèi)空氣濕度偏低的現(xiàn)象，此時，應(yīng)開啟加濕器進(jìn)行等焓加濕。因此加濕器應(yīng)具備均勻加濕、自動控制濕度功能，又可防止因濕度大，在菇表面產(chǎn)生水滴而引起爛菇。超聲波加濕器是采用超聲波高頻振蕩的原理，將水霧化為1～5微米的超微粒子，通過風(fēng)動裝置，將水霧擴(kuò)散到空氣中，從而達(dá)到均勻加濕空氣的目的。但缺點(diǎn)是水質(zhì)的懸浮物有一定的要求?！　?　菇房保溫　　因?yàn)楣椒績?nèi)溫度較低，為避免冷負(fù)荷和庫溫波動過大，菇房的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，除滿足墻體的強(qiáng)度和穩(wěn)定外，圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須保證保溫層及隔汽層的連續(xù)性，以滿足建筑熱工的要求，防止冷橋出現(xiàn)?！　榉乐苟訕菍咏Y(jié)露，影響其正常使用，在二層樓板上下兩面均采用聚氨脂發(fā)泡雙層保溫，防凝露保冷厚度應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格計算。 四　運(yùn)行情況　　工程從1998年竣工投產(chǎn)以來，菇房內(nèi)溫濕度精度及新風(fēng)量實(shí)測值均達(dá)到設(shè)計參數(shù)，具備生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)金針菇必備的栽培環(huán)境。與其它廠同等規(guī)模未采用能量裝置的金針菇栽培生產(chǎn)線對比，生產(chǎn)出同等質(zhì)量的金針菇，節(jié)能在15%以上。 五　結(jié)論　　1 低溫空調(diào)系統(tǒng)在必須引入新風(fēng)的場合，須設(shè)置能量回收裝置?！　? 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫有利減少冷負(fù)荷，維持菇房溫度穩(wěn)定。 　　3 低溫空調(diào)冷凝水應(yīng)處理得當(dāng)，滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求?！　? 金針菇菇房內(nèi)加濕器宜選用超聲波加濕器。在介紹現(xiàn)有技術(shù)狀況的同時，簡要回顧了歷史發(fā)展過程并展望了未來。其應(yīng)用的一個重要方面，就是利用計算機(jī)系統(tǒng)取代常規(guī)儀表對暖通空調(diào)進(jìn)行智能化監(jiān)測、控制和管理。大量空調(diào)、供熱系統(tǒng)開始使用計算機(jī)監(jiān)測、控制系統(tǒng)。妥善地運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)于暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制管理中，可以有效地改善系統(tǒng)運(yùn)行品質(zhì)，節(jié)省運(yùn)行能耗，提高管理水平，并減少運(yùn)行管理勞動強(qiáng)度，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，這在國內(nèi)許多工程中都已得到證實(shí)。經(jīng)驗(yàn)表明，只有根據(jù)暖通空調(diào)工藝過程要求，結(jié)合實(shí)際的需求情況，充分發(fā)揮計算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)卮_定系統(tǒng)功能，明確主要需解決的問題，才能收到投資少、效益高的效果。為配合這一需要，并根據(jù)廣大讀者的要求，本刊組織了這一系列講座。希望本講座能對我國暖通空調(diào)領(lǐng)域計算機(jī)實(shí)時控制管理工作起到一定的促進(jìn)作用。 什么是計算機(jī)控制　　 計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)就是以計算機(jī)為核心部分的監(jiān)測控制系統(tǒng)。這是20多年來監(jiān)測控制系統(tǒng)從常規(guī)模擬儀表向計算機(jī)逐漸過渡的結(jié)果。同時通過顯示燈顯示報警。軟件是預(yù)先根據(jù)此窗式空調(diào)器的運(yùn)行和管理要求精心編制的，經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)證實(shí)無誤后，再寫入單片計算機(jī)中?！　?這就是最簡單的計算機(jī)控制器實(shí)例。控制管理功能是由軟件還是由硬件實(shí)現(xiàn)，是計算機(jī)與常規(guī)儀表控制的　　　 主要區(qū)別。而不是象常規(guī)儀表控制器那樣由各自獨(dú)立的一對一的單回路控制或保護(hù)　　　 電路構(gòu)成?！　?3)　計算機(jī)控制器可通過按鍵、顯示燈等輸入輸出器件建立與使用者間的聯(lián)系。計算機(jī)的這一特點(diǎn)使其可以實(shí)現(xiàn)與使用者間的信息　　　 交流，根據(jù)要求實(shí)施大量的管理功能，這是常規(guī)儀表所遠(yuǎn)不能及的。據(jù)說平均每個美國人一天內(nèi)接觸到的單片機(jī)的數(shù)量要多于他所接觸到的人的數(shù)量?？磥碓谶@一領(lǐng)域中，常規(guī)儀表遲早會被淘汰?！　?2) 傳感器與執(zhí)行器 傳感器感測出需要監(jiān)測控制的各種物理量并將這些物理量變?yōu)殡娦盘査偷接嬎銠C(jī)，它相當(dāng)于計算機(jī)　　　 控制系統(tǒng)的眼睛。計算機(jī)通過開關(guān)和調(diào)整這些執(zhí)行器來具體實(shí)現(xiàn)控制　　　 功能?！　?3) 用戶接口 即鍵盤及顯示器等與使用者進(jìn)行信息交流的裝置。　　 大批量生產(chǎn)如圖11所示的控制器，每臺成本僅幾百元。這樣，對于批量小的被控設(shè)備或根據(jù)工程要求單獨(dú)設(shè)計組裝的裝置就無法采用這種控制器?！　?由此，需要有能夠根據(jù)具體的要求編程或修改程序的控制器。為了編程方便，又需要有較多的存儲空間和復(fù)雜的支撐軟件，這就使這種通過控制器的價格較上述不可重新編程的專用控制器高出一個數(shù)量級。本文也準(zhǔn)備著重介紹這一類系統(tǒng)及其應(yīng)用。利用計算機(jī)的數(shù)字通訊技術(shù)，從80年代開始，暖通空調(diào)領(lǐng)域就逐漸開始使用由多個計算機(jī)控制器和數(shù)字通訊網(wǎng)構(gòu)成的分布式計算機(jī)監(jiān)測控制系統(tǒng)。遙測遙調(diào)系統(tǒng)的信號傳輸線路中傳遞的是電流或電壓量，電流或電壓的高低代表所傳輸?shù)奈锢砹康拇笮　Ｔ谟嬎銠C(jī)數(shù)字通訊中，傳輸線路中傳遞的是以高低電平形式出現(xiàn)的0，1數(shù)字，由這些0，1二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成所傳遞的信息。參數(shù)個數(shù)愈多，每個參數(shù)每次傳遞的時間間隔就愈長。常規(guī)儀表輸送線路上的電流、電壓信號由于線路的干擾和衰減，使接收到的數(shù)據(jù)有所變化。　　 由于分布式系統(tǒng)具有這些優(yōu)點(diǎn)，在暖通空調(diào)及建筑樓宇自動化系統(tǒng)中被廣泛地采用。分布式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、任務(wù)分解、通訊方式等成為計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計中的主要內(nèi)容。根據(jù)控制和管理要求，實(shí)際通訊網(wǎng)可分為若干級，通訊介質(zhì)也可以是光纖、同軸電纜、雙絞線或借用電話線及無線電通訊?！　?目前數(shù)字通訊已作為一個專門的重要領(lǐng)域飛速發(fā)展，成為信息革命的支柱技術(shù)?！　?數(shù)字通訊技術(shù)的不斷完善，計算機(jī)設(shè)備硬件成本的不斷降低及軟件成本的不斷升高，導(dǎo)致新一代控制系統(tǒng)智能傳感器、智能執(zhí)行器（smart sensor, smart actuator）的出現(xiàn)。智能執(zhí)行器則是將計算機(jī)與傳感器變送器做在一起，直接通過數(shù)字通訊方式發(fā)送所測出的物理參數(shù)。這樣的智能傳感器、執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)低成本大批量生產(chǎn)?？刂破鞑辉傩枰魏屋斎?、輸出接口，只需要與各智能傳感器、執(zhí)行器通訊，與其他控制器通訊，并進(jìn)行計算分析，以發(fā)送控制命令.　　　　歸納本節(jié)內(nèi)容：用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的計算機(jī)控制分為3種類型：　　(1) 不具備通訊功能，不能根據(jù)具體要求改寫程序的控制器。　　(2) 具備通訊功能，控制程序可根據(jù)要求編寫修改的控制器及由此構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。　　(3) 采用智能傳感器、智能執(zhí)行器，用通訊網(wǎng)將它們及控制器連在一起的新型控制系統(tǒng)?！　?綜合上述各種系統(tǒng)集成方式，計算機(jī)控制系統(tǒng)主要由如下幾部分構(gòu)成：傳感器與執(zhí)行器；控制器；通訊網(wǎng)；中央管理計算機(jī)。 傳感器與執(zhí)行器　　 傳感器和執(zhí)行器是計算機(jī)控制系統(tǒng)的眼睛和手腳，離開它們就無法進(jìn)行任何監(jiān)測與控制工作。對于一套組合式空調(diào)機(jī)的控制系統(tǒng)來說