淺談紡織品 恒溫恒濕實驗室節能管理

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　　恒溫恒濕空調係統又稱為周密空調係統，具有周密恒溫恒濕及空氣過濾等特性。它的操作係統采納高智能化的微處理操作裝置，反應速度快，精度高，可靠性好。主要功能是將室內的溫度、濕度操作在肯定的波動範圍內（一般來說，溫度精度可操作在±1℃之內，相對濕度操作在±2%），以滿足科學研究、工業生產等非常場合對環境的要求。但是這種空調係統通常是連續運行，能耗居高不下。隨著世界能源形勢的日益緊張，“節能減排”已經成為我們麵前的一大現實問題。

　　恒溫恒濕空調係統不同於其他的空調係統，它對於室內的溫度和濕度的穩定性要求特別高，而且溫度和濕度也不隻受外界和室內條件的影響，它們之間也會相互影響。比如在20℃時，溫度波動1℃，會導致濕度波動約3%。

　　恒溫恒濕空調係統和其他空調係統有個不同的地方，就是為了設計和營造一個高精度的恒溫恒濕室，往往都采納全空氣係統，全空氣係統在空氣處理上存在冷熱兩抵消的現象，會導致運行能耗大大增加。所以隨著對溫濕度要求的日益提高，空調係統的能耗也會大大增加，對恒溫恒濕實驗室能耗操作勢在必行。

　　恒溫恒濕實驗室相關概述

　　1.我所恒溫恒濕實驗室概況。由於布料品工作裝類測試對溫濕度環境要求較高，布料品的一些物理性能（如強力、伸長率等）都會受大氣中溫濕度變化的影響，所以恒溫恒濕實驗室的溫濕度操作精確和否會直接影響布料檢測結果的精確性。GB/T6529—2008《布料品調濕和試驗用標準大氣》對大氣溫濕度要求如下：標準大氣應是溫度20.0℃，相對濕度為65.0%，溫度容差範圍為±2.0℃，相對濕度的容差為±4.0%。我所的布料品恒溫恒濕實驗室都是建站在這一標準規定的基礎之上。

　　布局的合理性對送回風的效果會有直接影響，對溫濕度的操作也會有很大的影響。我所布料品恒溫恒濕實驗室一共4間，各由兩台恒溫恒濕空調係統來操作。在空調機組的布局上，使機組靠近試驗區域，機房和操作區距離接近，使得送、回風管道的氣流損耗降到小，大大提高能源利用率；同時也能使溫濕度信號反饋迅速，操作係統啟動及時；當然，送、回風管道距離的縮短，也同時降低了噪音、節約了材料。我所空調係統的送、回風管道係統采納了等靜壓法設計。整個送回、風係統采納了上送風下排風的形式（圖1），頂棚采納了“蜂窩”式的出風頂棚，將風速操作在了0.3m/s以內，同時使得送風均勻，並能有效地降低噪音。

　　

　　2.恒溫恒濕實驗室能耗分析。目前，高精度恒溫恒濕空調係統為了能精確操作室內的濕度和溫度，主要采納了將被處理空氣冷卻至露點後通過再熱方式和加濕處理的方法來實現（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象嚴峻，能耗龐大。通常的恒溫恒濕空調係統都為定風量係統，當房間冷負荷減小而製冷量又不能調節的時候，隻能通過調節送風溫差來維持室內的空氣參數，必須加大再熱來提高送風溫度，這樣就會造成更大的能源浪費[1]。

　　

　　送風溫差的大小也決策了能耗的多少，送風溫差越大，送風量就越小，相應的空氣處理設備和管路也就相應地大或小，係統相對就比較經濟，能耗就會減少，冷熱量抵消也相對地少一些。但是，風量小會導致室內溫濕度分布不均勻、不穩定[2]。所以為了減少能量的消耗，在滿足標準條件的前提下，結合佳的氣流組織完可能地尋到佳的送風溫差。

　　恒溫恒濕空調係統的運行必須考慮在室外氣候條件異樣和室內熱濕負荷變化大的情況下，既能滿足室內溫濕度要求，又能達到經濟運行的目的。所以，如何在實際使用和節能減排兩個方麵取得平衡，是擺在我們麵前的一個現實問題。

　　恒溫恒濕空調係統節能操作策略

　　1.內部環境操作。由於恒溫恒濕實驗室是處於一個封閉的環境中，所以對其內部環境的治理和操作是實現節能操作的重中之重，具體體現在是否能對溫濕度進行合理的監控，確保其能在正常安全的範圍內。隨著恒溫恒濕空調機組的使用頻率增大，空調老化或者傳感器失靈等故障會日益頻繁，室內溫濕度偏差增大，導致超出操作範圍，造成能源的消耗，形成浪費，所以對空調係統的溫濕度校準是必不可少的。但是僅僅通過空調係統本身的傳感器其實並不能滿足需要，大部分空調係統的傳感器隻在單一的位置（回風口），對於一些麵積較大的實驗室來說，各個角落的溫濕度就很難兼顧，而且往往係統自帶的傳感器比較一般，精度不高，這也會對溫度監控造成肯定影響[3]。

　　所以使用專業的精度高的溫濕度儀就可以很好地解決這些問題。對於麵積較大的實驗室來說，房間各個角落都應該放置一個記錄儀。待過一段時間穩定後，將各角落的溫濕度儀的數據導出（圖3），通過和空調自帶的傳感器的數值來進行校正，達到精確操作溫濕度的目的。同時也能及時改正空調係統的不正常的工況，恢複正常狀態，達到節能的目的。

　　

　　為了節能需要，還可以充分利用恒溫恒濕空調係統的閑時功能，就是在空調運行一段時間之後進入休眠狀態，暫停一段時間之後，再重新開啟。但是這一功能間隔時間要取決於實驗室的隔熱保溫材料的性能，以大程度滿足節能的需要。

　　2.自動操作。引起恒溫恒濕實驗室溫濕度波動的原因主要是各種擾動，比如，送風的溫度波動，內部人員設備發熱量的擾動，外圍結構不穩定的傳熱擾動等等。自動操作的任務就是去除各種擾動，保持室溫穩定在同意的波動範圍內。

　　對於高精度的恒溫恒濕實驗室，目前已經有很多相應措施可以采納，如采納隔熱罩、引流局部熱源等，而這些措施均是對內外擾動的一種預防措施，並不能真正做到萬無一失，而自控係統則是保證恒溫恒濕的關鍵所在。目前由於集成電路和計算機的進展，大大提高了自控技術，以PC為核心的多回路智能化係統DDC就使得高精度恒溫操作變得輕而易舉。DDC係統具有信息處理、數據儲存、設定程序等功能，可以對恒溫恒濕空調係統各項參數進行程序操作，保證係統可靠經濟地運行[4]。

　　3.再熱段的優化。雖然現在市場上的布料品恒溫恒濕空調係統基本上都能將溫度操作在精度±1℃，相對濕度40%～60%，同時也有很多廠家都在不斷改進操作方式，以至於對溫度和濕度都有了很好的操作，但是再熱段的能耗問題還是影響節能成果的一大障礙。在圖2恒溫恒濕空調係統空氣處理過程中幸免冷熱抵消過程，對空氣處理過程的能耗將是一大優化。

　　在新風空氣進入之前，先對其進行集中特意處理，以除去新風空氣中可能帶入室內的多餘濕量。因為布料品恒溫恒濕實驗室產濕量本來就很少，所以影響室內相對濕度的主要因素主要是新風空氣中的濕量。隻有把幹擾室內濕度的新風空氣集中處理，那麼室內濕度就能保持相對穩定了，而且還能幸免再熱，從而去除冷熱抵消現象，大大節約能源。在下雨氣候或者上海的梅雨季，可以有效地預防室內相對濕度受室外空氣濕度波動而影響。

　　在夏季，室外空氣溫度一般高於空調房間設定溫度，新風量的引入是以增加空調係統冷負荷為代價的，所以建議取小的新風量。在冬季，適當地加大室外新風量，可以充分利用室外的冷源來去除室內的熱負荷，降低運行成本。而在過渡季節的時候，當新風焓值低於一次回風焓值的時候，建議把二次回風係統中的一次回風關閉，由空調箱中的各段對新風進行處理，然後將處理後的新風混合至室內溫濕度要求，從而降低能耗[5]。

　　綜上，恒溫恒濕空調係統節能操作的效果是特別可觀的，這一模式對於優化資源配置，推進質量創新有著很大的影響。但是恒溫恒濕空調係統所具有的多變量、非線性等特點，要付諸實施，還要有很多技術問題亟待解決。本文的節能措施是結合本所實際工作引申出來的看法和設想，可以作為今後設備治理工作的重要進展方向。

　　參考文獻：

　　[1]甘長德，沈恒根.織物品實驗室恒溫恒濕空調的節能設計[J].棉花麵料織技術，2004，32（5）：265-269.

　　[2]徐勇.恒溫恒濕空調係統能耗分析及節能操作[J].建築設計治理，2010，4：57-59.

　　[3]祁寧，蔣耀興.高標準布料恒溫恒濕實驗室運作的實踐[J].現代絲綢科學和技術，2011，4：131-133.

　　[4]張俊飛，代斌.淺談恒溫恒濕空調技術和民用建築的結合實例[J].安裝，2005（11）：156-159.

　　[5]黎洪.恒溫恒濕空調係統的節能優化設計[J].低和氣特氣，2008，1：33-36.

　　（作者單位：上海市纖維檢驗所）

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