淺談紡織品 恒溫恒濕實驗室節能管理

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

　　恒溫恒濕空調系統不同于其他的空調系統，它對于室內的溫度和濕度的穩定性要求非常高，而且溫度和濕度也不只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%。

　　恒溫恒濕空調系統和其他空調系統有個不同的地方，就是為了設計和營造一個高精度的恒溫恒濕室，往往都采納全空氣系統，全空氣系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，空調系統的能耗也會大大增加，對恒溫恒濕實驗室能耗操縱勢在必行。

　　恒溫恒濕實驗室相關概述

　　1.我所恒溫恒濕實驗室概況。由于布料品工作裝類測試對溫濕度環境要求較高，面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縱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%，溫度容差范圍為±2.0℃，相對濕度的容差為±4.0%。我所的面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，對溫濕度的操縱也會有很大的影響。我所面料品恒溫恒濕實驗室一共4間，各由兩臺恒溫恒濕空調系統來操縱。在空調機組的布局上，使機組靠近試驗區域，機房和操縱區距離接近，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，操縱系統啟動及時；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。我所空調系統的送、回風管道系統采納了等靜壓法設計。整個送回、風系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，將風速操縱在了0.3m/s以內，同時使得送風均勻，并能有效地降低噪音。

　　2.恒溫恒濕實驗室能耗分析。目前，高精度恒溫恒濕空調系統為了能精確操縱室內的濕度和溫度，主要采納了將被處理空氣冷卻至露點后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系統都為定風量系統，當房間冷負荷減小而制冷量又不能調節的時候，只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，系統相對就比較經濟，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。

　　恒溫恒濕空調系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面取得平衡，是擺在我們面前的一個現實問題。

　　恒溫恒濕空調系統節能操縱策略

　　1.內部環境操縱。由于恒溫恒濕實驗室是處于一個封閉的環境中，所以對其內部環境的治理和操縱是實現節能操縱的重中之重，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范圍內。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，導致超出操縱范圍，造成能源的消耗，形成浪費，所以對空調系統的溫濕度校準是必不可少的。但是僅僅通過空調系統本身的傳感器其實并不能滿足需要，大部分空調系統的傳感器只在單一的位置（回風口），對于一些面積較大的實驗室來說，各個角落的溫濕度就很難兼顧，而且往往系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。對于面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。待過一段時間穩定后，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，達到精確操縱溫濕度的目的。同時也能及時改正空調系統的不正常的工況，恢復正常狀態，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系統的閑時功能，就是在空調運行一段時間之后進入休眠狀態，暫停一段時間之后，再重新開啟。但是這一功能間隔時間要取決于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.自動操縱。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。自動操縱的任務就是去除各種擾動，保持室溫穩定在同意的波動范圍內。

　　對于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，并不能真正做到萬無一失，而自控系統則是保證恒溫恒濕的關鍵所在。目前由于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系統DDC就使得高精度恒溫操縱變得輕而易舉。DDC系統具有信息處理、數據儲存、設定程序等功能，可以對恒溫恒濕空調系統各項參數進行程序操縱，保證系統可靠經濟地運行[4]。

　　3.再熱段的優化。雖然現在市場上的面料品恒溫恒濕空調系統基本上都能將溫度操縱在精度±1℃，相對濕度40%～60%，同時也有很多廠家都在不斷改進操縱方式，以至于對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能成果的一大障礙。在圖2恒溫恒濕空調系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余濕量。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。只有把干擾室內濕度的新風空氣集中處理，那么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于空調房間設定溫度，新風量的引入是以增加空調系統冷負荷為代價的，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，當新風焓值低于一次回風焓值的時候，建議把二次回風系統中的一次回風關閉，由空調箱中的各段對新風進行處理，然后將處理后的新風混合至室內溫濕度要求，從而降低能耗[5]。

　　綜上，恒溫恒濕空調系統節能操縱的效果是非常可觀的，這一模式對于優化資源配置，推進質量創新有著很大的影響。但是恒溫恒濕空調系統所具有的多變量、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，可以作為今后設備治理工作的重要進展方向。

　　參考文獻：

　　[1]甘長德，沈恒根.面料品實驗室恒溫恒濕空調的節能設計[J].棉花紡織織技術，2004，32（5）：265-269.

　　[2]徐勇.恒溫恒濕空調系統能耗分析及節能操縱[J].建筑設計治理，2010，4：57-59.

　　[3]祁寧，蔣耀興.高標準面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筑的結合實例[J].安裝，2005（11）：156-159.

　　[5]黎洪.恒溫恒濕空調系統的節能優化設計[J].低溫和特氣，2008，1：33-36.

　　（作者單位：上海市纖維檢驗所）

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