关于洁净空调新风量的节能控制与运行

【摘要】本文对洁净空调新风系统的设计以及运行进行了详尽分析，利用相关的空调自控理论，通过实时监测室内二氧化碳浓度和余压状态确定送入室内新风量，最终设计出能够在室内人员不确定情况下利用控制系统达到洁净空调高效运行的节能系统。 
　　【关键词】洁净空调新风量；节能控制；运行 

　　洁净空调新风量节能控制系统是通过向室内输入大量的新鲜空气来稀释室内有害气体，维持室内正压和保持室内空气洁净度的新型绿色环保空调节能技术。该技术在实践应用中比传统的空调系统耗能较高，该系统不仅需要对新风进行常规热湿处理，还需要对新风进行多级的高阻力、高效的净化过滤。而传统的洁净空调节能控制系统设计往往是将新风量取值范围确定为排风系统的排风量总和加上维持室内静压差的压差风量所得到的总风量与保证室内卫生条件需要的最小新风量的最大值。传统的洁净空调控制系统在应用过程中暴露出来的问题较多，主要体现在：第一，如果新风量取值过小，虽然能够达到一定节能效果，但难以对室内空气污染情况进行控制；第二，新风量取值过大将会对空调高效过滤器造成一定的损害，缩短其寿命，并且室内温度波动较大，尤其是在冬季易发生空调系统管道冻结现象，为了能够保证空调系统能够正常运行，需要花费较多的维持系统稳定运行的费用。所以，为了能够达到空调系统节能及稳定运行的目的，将洁净空调新风量节能控制技术应用其中。提高室内空气质量，减少空调系统运行费用是当前我们需要重视及研究的问题。 
　　1、洁净空调节能设计及运行方案 
　　本文将室内人员数量非定值的洁净室作为洁净空调新风量控制及运行研究对象。基于室内人员数量是随时变化的，相应的室内的温度、湿度、二氧化然浓度以及余压也会发生变化；如果室内人员数量减少，如果我们仍旧按照所设计的洁净空调新风量来使其运行，将会消耗过多的能源。为此，为了能够保证既能达到室内空气品质目的，又能实现降低空调系统运行能耗降低的目的，本文笔者认为需对室内温度、湿度、二氧化碳、余压进行实时监测的基础上，根据室内人员数量的变化情况合理调整送入的新风量。这样不仅能够达到室内空气清洁的目的，又不会耗费过多的能源。为此，浅析下独立新风提供维持室内正压的做法， 将洁净实验室洁净空调系统划分为独立的两大部分，即空调系统维持室内温度和湿度；新风机组提供维持室内正压，提供保证室内二氧化碳浓度的新风量；洁净空调节能设计方案同传统的洁净室新风系统相比，虽然能够方便、灵活地控制进入室内维持正压的新风量，然而该系统的独立新风机组为双位控制，只能通过切换高低档控制新风量来调节室内正压，对于复杂的室内环境难以进行有效控制。洁净空调新风量设计方案存在的问题，笔者对其设计方案进行以下优化调整：（1）根据室内人员数量来确定新风量值，这是因为室内人员数量决定初始的新风量，利用二氧化碳浓度在线监测仪和微压差测控器对室内环境进行实时监测，通过对监测数据的分析实时调整新风量；（2）根据室内环境情况，改变新风量的输入量。可在洁净空调新风量控制系统的独立新风量送风管道上加装可调节阀门，通过对室内实时状态的监测数据合理调整新风量；（3）独立系统排风。由于洁净空调新风量控制系统排风管道的风阀是通过微压差测控器来控制，可根据微压差测控器所反馈数据参数调节风阀控制排风量。 
　　2、洁净空调新风量节能控制流程实施方案 
　　2.1技术要点 
　　将新风管道接入洁净室内，过滤装置采用中、高效过滤，在排风管道设置独立排风风机；采用空调机组控制洁净室内的温度、湿度等参数并同新风机组连锁，通过启动新风机组后启动空调机组。其中，新风机组为室内提供稀释室内二氧化碳和维持正压的新风量。新风量取设计的最大值；排风管道加装微压差测控器用来监测室内正压，微压差测控器的输出信号控制系统排风量；如果不使用洁净室时，系统只提供维持正压的新风量，排风风机自动关闭。如果室内人员数量变化时，控制系统通过计算机计算结果合理调整初始新风量使其满足室内新风量的需求值，确保室内二氧化碳浓度和正压值保持在设计范围内，并使用相关的监测系统对二氧化碳浓度和室内余压值进行实时监测，并将监测数据及时反馈给控制系统，控制系统通常是先前设置好的计算机程序，计算机程序对新风量进行二次计算，调整控制参数达到新风量输入合理，最终实现降低能耗和提升室内空气质量目的。 
　　（2）洁净室考虑到洁净室负荷干扰较小和投资问题，洁净空调新风量控制系统笔者建议采用单回路控制方式。在系统方案试验过程中根据洁净室内实时状态控制新风量大小。目前在单回路控制系统中比较常用的调节法是负PID调节法，该项技术比较成熟，可有效解决空调系统中静差等问题。PID调节器采用输出0～10mA连续信号直接输入执行器，实现对新风量大小控制。 
　　2.2控制过程 
　　基于实验条件限制，笔者采用手动输入进入洁净实验室内的人员数量，并设置人员单位为N；当实验室内进入人员时，计算机程序通过N值大小对新风量计算，并将计算所得值同正压新风量进行比较，将比较所得最大值转换为电流信号传输至控制器，控制器控制新风风管的电动调节阀调整进入室内的新风量大小。排风机组通过微压差监测器监测数据调整排风量，使室内正压维持在设计范围内。 
　　3、结语 
　　本文针对洁净空调新风量的正压控制方式进行了深入的分析研究，通过对洁净室内二氧化碳浓度、余压以及室内人员数量变化对送入新风量的影响因素分析和试验，制定出了一套在人员较少或者无人时洁净空调系统自动调节新风量大小系统控制方案，起到了较好的节能效果。