Tối ưu hóa chất lượng điều hòa không khí dùng bộ điều khiển PID

1.9 Hộp phun hơi ẩm bão hòa 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điều hòa không khí 2.2 Điều khiển đốt nóng không khí từ tín hiệu không khí cấp 2.3 Điều khiển dàn nóng từ nhiệt độ không kh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

NGUYỄN GIA TUẤN

TỐI ƯU HÓA CHẤT LƯỢNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ DÙNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PID

Chuyên ngành : KỸ THUẬT NHIỆT LẠNH

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG VI KHÍ HẬU

1.1 Vi khí hậu và điều hòa không khí

1.1.1 Vi khí hậu

1.1.2 Điều hòa không khí

1.1.3 Tính chất nhiệt động của không khí ẩm

1.1.4 Đồ thị trạng thái của không khí ẩm

1.2 Các quá trình nhiệt ẩm không khí

1.2.1 Các quá trình nhiệt ẩm

1.2.2 Các phương pháp và thiết bị xử lý không khí

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VI KHÍ HẬU

2.1 Giới thiệu

2.2 Các hệ thống điều khiển vi khí hậu thường gặp

2.2.1 Hệ thống điều khiển vi khí hậu một chiều

2.2.2 Hệ thống điều khiển vi khí hậu nhiều chiều

Trang1 2578

11

131313131416171719

2929303040

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG VÀ MÔ HÌNH HÓA

ĐỐI TƯỢNG VI KHÍ HẬU HAI CHIỀU

3.1 Đối tượng điều chỉnh trong công nghiệp

3.1.1 Khái niệm chung

3.1.2 Đặc tính và mô hình các đối tượng

3.1.3 Sơ đồ thực nghiệm nhận dạng đối tượng

3.2 Phương pháp mô hình hóa đối tượng

3.2.1 Phương pháp mô hình hóa theo đặc tính quá độ

3.2.2 Phương pháp mô hình hóa theo đặc tính tần số

3.2.3 Mô hình hóa đối tượng bất định

3.3 Những quy luật điều chỉnh cơ bản

3.3.1 Quy luật tỷ lệ

3.3.2 Quy luật tích phân

3.3.3 Quy luật tỷ lệ - tích phân

3.3.4 Quy luật tỷ lệ - vi phân

3.3.5 Quy luật tỷ lệ - tích phân - vi phân

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BỀN VỮNG TỐI ƯU CHO

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VI KHÍ HẬU HAI CHIỀU

4.1 Các chỉ tiêu chất lượng điều khiển

4.1.1 Khái niệm chất lượng quá trình điều khiển

4.1.2 Các chỉ tiêu chất lượng trực tiếp

4.1.3 Các chỉ tiêu chất lượng gián tiếp

4.2 Khái niệm chung về tổng hợp bền vững tối ưu

4.3 Cấu trúc bền vững cao của hệ thống điều khiển

4.4 Hệ thống điều chỉnh bền vững

4.4.1 Cấu trúc tựa bền vững của bộ điều chỉnh và hệ thống

4.4.2 Chỉ số dao động mềm

494949545658586366697070717172

74747475787980848485

4.4.4 Tăng cường khả năng kháng nhiễu cho bộ điều khiển

CHƯƠNG 5 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

109

110

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu,

ϕ độ ẩm tương đối, %

Gh lượng hơi nước có chứa trong khối không khí ẩm,

Gbh lượng hơi nước cực đại chứa được trong khối không khí ở cùng

O(S) Hàm truyền của đối tượng theo kênh điều chỉnh

L(S) Hàm truyền của đối tượng theo kênh nhiễu

DANH MỤC CÁC BẢNG

2.1 Phân loại phòng sạch theo tiêu chuẩn ISO

2.2 So sánh tiêu chuẩn ISO cho phòng sạch với các tiêu chuẩn khác

2.3 Mức chênh lệch áp suất trong phòng sạch nhà máy dược phẩm

1.9 Hộp phun hơi ẩm bão hòa

2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điều hòa không khí

2.2 Điều khiển đốt nóng không khí từ tín hiệu không khí cấp

2.3 Điều khiển dàn nóng từ nhiệt độ không khí cấp có thay đổi giá trị điểm đặt

2.4 Điều khiển đốt sơ bộ không khí từ tín hiệu nhiệt độ sau bộ đốt sơ bộ

2.7 Điều khiển van nước lạnh 3 ngả

2.11 Điều khiển đốt nóng, làm lạnh, tăng ẩm, giảm ẩm

Hình vẽ,

3.1 Đối tượng một đầu ra và đối tượng nhiều đầu ra

3.2 Dạng đặc tính quá độ đặc trưng của các hệ thống điều khiển

3.3 Các dạng đặc tính quá độ của đối tượng có tự cân bằng

3.4 Sơ đồ thực nghiệm nhận dạng đối tượng trong hệ thống hở

3.5 Sơ đồ thực nghiệm nhận dạng đối tượng trong hệ thống kín

3.6 Đặc tính quá độ với xung đầu vào hình chữ nhật

3.7 Đặc tính quá độ của các đối tượng quán tính có trễ

3.8 Đặc tính quá độ của đối tượng quán tính có trễ

3.10 Đặc tính thời gian và đường gấp khúc xấp xỉ

3.12 Hệ thống điều chỉnh điển hình

3.13 Đặc tính quá độ của bộ điều chỉnh PI

3.14 Đặc tính quá độ của bộ điều chỉnh PD

3.15 Đặc tính quá độ của bộ điều chỉnh PID

4.1 Đặc tính quá độ của hệ thống thay đổi giá trị đặt và khi có nhiễu bậc thang

4.2 Các dạng đặc tính quá độ

4.3 Dạng sai số điều chỉnh và khả năng áp dụng chỉ tiêu tích phân tuyến tính

4.4 Sai số điều chỉnh bình phương của hệ thống theo kênh đặt và kênh nhiễu

4.5 Sơ đồ hệ thống điều khiển điển hình

4.6 Sự phân bố các nghiệm của phương trình đặc tính hệ thống

4.7 Cấu trúc của bộ điều chỉnh bền vững lý tưởng

4.9 Đặc tính mềm của hệ hở với hàm truyền H(s) =e−τs θs

4.10 Đồ thị sai số điều chỉnh bình phương của hệ thống xét theo kênh điều khiển

4.11 Đặc tính mềm của hệ hở với bộ điều chỉnh bền vững khi thay đổi thành phần tích phân

STT Tên hình vẽ, đồ thị

5.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển vi khí hậu 5.2 Hệ thống điều khiển thực tế

5.3 Đặc tính quá độ của đối tượng nhiệt độ

5.4 Đặc tính tần số của đối tượng nhiệt độ

5.5 Đặc tính biên độ bất định của đối tượng nhiệt độ

5.6 Sơ đồ hệ thống điều khiển nhiệt độ

5.7 Đặc tính mềm của hệ hở

5.8 Đặc tính mềm của hệ hở trong các trường hợp cơ sở, xấu nhất và ngẫu nhiên

5.9 Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh đặt

5.12 Đặc tính biên độ bất định của đối tượng độ ẩm

5.13 Đặc tính quá độ của đối tượng nhiệt độ - độ ẩm

5.14 Đặc tính tần số của đối tượng nhiệt độ - độ ẩm

5.15 Sơ đồ hệ thống điều khiển độ ẩm 5.16 Đặc tính mềm của hệ hở

5.17 Đặc tính mềm của hệ hở trong các trường hợp cơ sở, xấu nhất và ngẫu nhiên

5.18 Đặc tính mềm của hệ hở trong các trường hợp cơ sở, xấu nhất và ngẫu nhiên

5.19 Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh đặt

5.20 Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh nhiễu

5.21 Đặc tính quá độ của hệ thống kín theo kênh đặt (có bộ khử nhiễu)

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, ngành điều hòa không khí đã có những bước phát triển nhảy vọt do nhanh chóng tiếp thu được những thành quả của kỹ thuật điện tử, thông tin cũng như các ngành khoa học khác Các trang thiết bị và dụng cụ điều khiển tự động ngày càng phát triển và hoàn thiện Việc vận hành bằng tay nhanh chóng được thay thế bằng vận hành tự động Nhờ có tự động điều khiển mà hệ thống điều hòa không khí có thể vận hành một cách tự động, an toàn, kinh tế và hiệu quả tối ưu

Tự động điều khiển quá trình làm việc của hệ thống điều hòa không khí có

ưu điểm so với điều chỉnh bằng tay là giữ ổn định liên tục chế độ làm việc hợp lý

Ưu điểm này kéo theo một loạt các ưu điểm khác như: nâng cao chất lượng điều khiển, giảm tiêu hao điện năng, tăng tuổi thọ và độ tin cậy của máy và thiết bị, giảm chi phí vận hành

Cùng với việc phát triển của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp của nước ta cũng có những bước tiến lớn Trong các ngành công nghiệp hiện đại, ngành công nghiệp điện tử, quang học, sinh học hoặc các ngành y tế như dược phẩm, trong phòng mổ bệnh viện và một số ngành khác có đòi hỏi phòng vi khí hậu sạch, trong

đó các điều kiện khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch… phải được đảm bảo một cách khắt khe, điều khiển khống chế trong một khoảng hẹp

Yêu cầu đặt ra là phải thực hiện tối ưu hóa quá trình điều khiển điều hòa không khí duy trì các tham số công nghệ ở mức độ chính xác cao Với bộ điều chỉnh PID là bộ điều chỉnh chuẩn công nghiệp, được sử dụng chủ yếu hiện nay, ta có thể thực hiện việc điều khiển này thông qua vi xử lý Các phương pháp tổng hợp bộ điều chỉnh hiện nay như phương pháp tổng hợp trực tiếp, phương pháp mô hình nội IMC hay các phương pháp của Ziergler – Nichols [1] tuy khá thông dụng và hiệu quả nhưng tồn tại nhược điểm là khó áp dụng hoặc không áp dụng được cho các đối

vậy không đảm bảo được chất lượng điều khiển quá trình điều hòa không khí chắc chắn trong trường hợp bất định Các phương pháp này chỉ quan tâm đến tính ổn định của hệ thống mà ít quan tâm đến yếu tố nhiễu, do đó chất lượng điều chỉnh theo kênh giá trị đặt là đáng tin cậy nhưng đáp ứng theo kênh nhiễu kéo dài và hội

tụ chậm

Trong luận văn tác giả có trình bày phương pháp tổng hợp bộ điều chỉnh áp dụng cho đối tượng vi khí hậu là đối tượng hai chiều, có quán tính lớn, có trễ Phương pháp này là phương pháp tổng hợp bền vững chất lượng cao trên cơ sở chỉ

số dao động mềm, cho kết quả là bộ điều khiển bền vững tối ưu chuẩn công nghiệp với đối tượng quán tính lớn Áp dụng cho một trường hợp cụ thể là phòng vi khí hậu, điều khiển hai chiều nhiệt độ và độ ẩm, bộ điều chỉnh tính toán được cho kết quả tốt với các chỉ tiêu chất lượng thỏa mãn yêu cầu

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG VI KHÍ HẬU

1.1 VI KHÍ HẬU VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

1.1.1 Vi khí hậu

Vi khí hậu là một vùng khí quyển xác định trong phạm vi hẹp (một buồng nhỏ hoặc là một vùng không gian lớn ) có những tính chất đặc trưng Vi khí hậu được thể hiện qua các yếu tố khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm tương đối, áp suất không khí, vận tốc không khí, nồng độ các hạt bụi lơ lửng , trong đó thì hai yếu tố đặc trưng chính là nhiệt độ và độ ẩm

Để tạo ra và duy trì ổn định một vùng vi khí hậu theo một chương trình định trước, không phụ thuộc vào môi trường bên ngoài thì ta cần một hệ thống máy móc thiết bị xử lý vi khí hậu hay là hệ thống điều không xử lý vi khí hậu Hệ thống điều không xử lý vi khí hậu là một hệ thống phức tạp bao gồm những hệ thống chính như sau: hệ thống làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí (hệ thống điều hòa không khí), hệ thống máy hút ẩm (phun ẩm), hệ thống quạt thông gió, hệ thống lọc bụi Các quá trình mà hệ thống xử lý vi khí hậu thực hiện được gọi là quá trình công nghệ điều không xử lý vi khí hậu

1.1.2 Điều hòa không khí

Điều hòa không khí được hiểu là quá trình duy trì nhiệt độ, độ ẩm trong không gian cần điều hòa ở một mức quy định nào đó Bên cạnh đó, cần phải chú ý đến vấn đề bảo đảm độ trong sạch của không khí, khống chế độ ồn và sự lưu thông hợp lý của dòng không khí

Một hệ thống điều hòa không khí đúng nghĩa là hệ thống có thể duy trì trạng thái của không khí trong không gian điều hòa ở trong vùng qui định nào đó, nó

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

không thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điều kiện khí hậu bên ngoài hoặc sự biến đổi của phụ tải bên trong

Về mặt thiết bị, hệ thống điều hòa không khí là một tổ hợp bao gồm các thành phần như sau:

− Máy lạnh: là bộ phận cơ bản của hệ thống, đóng vai trò chủ yếu trong việc khống chế trạng thái của không khí trong không gian cần điều hòa ở trong vùng qui định

− Bộ gia nhiệt: là bộ phận hỗ trợ với máy lạnh trong việc điều chỉnh các thông số của không khí

− Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh: là hệ thống dùng để vận chuyển chất tải lạnh từ nguồn sinh lạnh (dàn lạnh hoặc bình bốc hơi của máy lạnh) đến không gian cần thực hiện kỹ thuật điều hòa không khí Chất tải lạnh trong trường hợp này

có thể là nước hoặc không khí Ở các hệ thống cỡ nhỏ, chất tải lạnh thường là chính bản thân tác nhân lạnh

− Hệ thống phun ẩm: thường được dùng cho những nơi có yêu cầu gia tăng

độ chứa hơi của không khí trong không gian cần điều hòa

− Hệ thống phân phối không khí

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

ẩm so với lượng hơi nước cực đại chứa được trong khối không khí đó ở cùng trạng thái

% , 100 100

bh

h bh

h

p

p G

G

=

=

ϕ

4 Độ chứa hơi (Dung ẩm)

Độ chứa hơi là lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm tính trên 1kg không khí khô

kg g p p

p d

kg kg G

G

d

h h k h

/ ,

622

/ ,

7 Nhiệt độ nhiệt kế ướt

Nhiệt độ nhiệt kế ướt tư là nhiệt độ ứng với trạng thái không khí ẩm bão hòa ở trị số entanpi đã cho (hay chính xác là nhiệt độ bay hơi đoạn nhiệt)

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

1.1.4 Đồ thị trạng thái của không khí ẩm

Hình 1.1 Đồ thị I-d

Khi trạng thái không khí ẩm đã được xác định, có thể xác định trạng thái đó trên đồ thị I – d, bằng cách sử dụng đồ thị ta có thể tìm được những thông số cần thiết có liên quan đến trạng thái nói trên Cụ thể những thông số đó là: nhiệt độ nhiệt kế khô, nhiệt độ nhiệt kế ướt, nhiệt độ đọng sương, entanpi, độ ẩm tương đối,

độ chứa hơi, phân áp suất hơi nước có trong không khí ẩm

2 Ẩm đồ t – d

I=const

1

ϕ=100%

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

1.2 CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ẨM KHÔNG KHÍ

entanpi của không khí cũng giảm, tức: ∆d= d1 - dA < 0, ∆I < 0 và ∆t < 0

Có thể gọi quá trình này là quá trình làm lạnh, làm khô Để xử lý không khí theo quá trình A1 có thể sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu bề mặt hoặc ở thiết bị buồng

thái A Khi không khí tiếp xúc với dàn lạnh hoặc các giọt nước lạnh, nó sẽ nhả nhiệt, đồng thời các giọt hơi ẩm trong không khí ngưng kết lại trên bề mặt thiết bị

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

giảm, ∆d = dA - d2 = 0, ∆I < 0 và ∆t < 0 Nó được gọi là quá trình làm lạnh đẳng dung ẩm Quá trình này có thể thực hiện ở dàn trao đổi nhiệt kiểu bề mặt có nhiệt độ

bề mặt lớn hơn nhiệt độ đọng sương ts nhưng nhỏ hơn nhiệt độ trạng thái A: tS < tw

< tA

− Quá trình A3: Dung ẩm tăng, nhiệt độ và entanpi giảm, ∆d > 0, ∆I < 0 và

∆t < 0 Quá trình A3 gọi là quá trình tăng ẩm, giảm nhiệt Nó chỉ có thể thực hiện ở thiết bị buồng phun, nếu thiết bị làm lạnh kiểu bề mặt thì phải tiến hành phun ẩm bổ sung

− Quá trình A4 : Dung ẩm tăng, entanpi không đổi và nhiệt độ giảm, ∆d>0,

∆I=0 và ∆t <0 Quá trình gọi là tăng ẩm đoạn nhiệt (bay hơi đoạn nhiệt) Để xử lý không khí theo quá trình này chỉ cần cho bay hơi nước vào không khí là được

− Quá trình A5 : Dung ẩm tăng, entanpi tăng và nhiệt độ vẫn giảm, ∆d > 0,

∆I> 0, ∆t < 0 Quá trình A5 gọi là quá trình tăng ẩm, tăng nhiệt, nhiệt độ giảm Quá trình này cũng được xử lý bằng nước phun có nhiệt độ cao

− Quá trình A6 : Dung ẩm tăng, entanpi tăng và nhiệt độ không đổi ∆d > 0,

∆I > 0, ∆t = 0 Quá trình A6 gọi là quá trình tăng ẩm, tăng nhiệt, đẳng nhiệt

− Quá trình A7 : Dung ẩm, entanpi và nhiệt độ đều tăng, ∆d > 0, ∆I > 0, ∆t

> 0 Đó là quá trình tăng ẩm, tăng nhiệt, nhiệt độ tăng

− Quá trình A8 : Dung ẩm không đổi, nhiệt độ và entanpi tăng, ∆d = 0, ∆I >

0, ∆t > 0 Đó là quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm Quá trình này có thể thực hiện ở thiết bị gia nhiệt kiểu bề mặt

− Quá trình A9 : Dung ẩm giảm, nhiệt độ và entanpi tăng, ∆d < 0, ∆I > 0, ∆t

> 0 Đó là quá trình tăng nhiệt giảm ẩm

Cần chú ý là các quá trình A1, A3, A5 và A7 chỉ vẽ tượng trưng, thực ra mỗi quá trình như vậy có thể quét trên một miền khá rộng Chẳng hạn quá trình A3 quét

từ tia A2 đến tia A4

Trong đó ta cần lưu ý:

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

• Các quá trình từ A1 - A7 thực hiện ở thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hổn hợp (giữa nước và không khí)

• Quá trình A1, A2 thực hiện ở thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt nhiệt độ thấp

• Quá trình A8 thực hiện ở thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt nhiệt độ cao

• Quá trình A9 thực hiện trong điều kiện đặc biệt khi dùng hóa chất hút ẩm kèm thiết bị gia nhiệt

Tất cả các quá trình trên đây đều đã được lý tưởng hoá, thực tế các quá trình

xử lý không khí thực tế có thể không biến đổi theo dạng đường thẳng mà thường thay đổi theo những đường cong nhất định tuỳ thuộc nhiều yếu tố, chẳng hạn như chiều chuyển động tương đối giữa không khí và tác nhân xử lý lạnh

1.2.2 Các phương pháp và thiết bị xử lý không khí

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

sẽ ngưng tụ trên bề mặt các giọt nước và làm giảm dung ẩm Như vậy có thể điều chỉnh dung ẩm của không khí thông qua điều chỉnh nhiệt độ nước phun

Trong thiết bị buồng phun, nước được phun thành những giọt nhỏ li ti nhờ các vòi phun Do các giọt nước rất nhỏ nên diện tích tiếp xúc cực kỳ lớn, tuy nhiên

ở trong buồng phun thời gian tiếp xúc giữa không khí với nước rất nhỏ, nên hiệu qủa trao đổi nhiệt ẩm ít nhiều cũng bị hạn chế Để tăng diện tích tiếp xúc, người ta

có thể tạo màng nước trên các bề mặt rắn Hiệu qủa của phương pháp này cũng tương tự kiểu phun Thiết bị buồng phun được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt

và nhiều ngành khác, đòi hỏi khống chế độ ẩm theo những chương trình khắt khe

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

Hình 1.5 Thiết bị buồng phun

3 Làm lạnh bằng nước tự nhiên

Làm mát bằng nước lạnh chi phí khá cao cho việc làm lạnh nước Trong những trường hợp khi yêu cầu nhiệt độ không khí cần làm lạnh không thấp quá, có thể dùng nước tự nhiên, chưa qua làm lạnh và cho bay hơi vào trong không khí để giảm nhiệt độ của nó Mức độ làm lạnh không khí phụ thuộc độ ẩm của nó và nhiệt

độ của nước

Hiện nay ở thị trường có bán rất nhiều loại quạt nước, các loại quạt này đều

có nguyên lý làm việc tương tự nhau là cho nước bay hơi vào không khí khi chuyển động qua quạt Trên hình 1.6 là một kiểu quạt nước Nước được một bơm nhỏ bơm lên phía trên và cho chảy qua một lớp vật liệu xốp mao dẫn Không khí chuyển động qua lớp mao dẫn được thấm ướt, nước sẽ bay hơi đoạn nhiệt vào không khí làm cho nhiệt độ không khí giảm xuống theo đường đoạn nhiệt A4

Trong công nghiệp, chẳng hạn ở các xí nghiệp dệt sử dụng các thiết bị buồng phun với nước đã được làm lạnh rất tốn kém Vì vậy những ngày trời ít nắng và những lúc phụ tải không quá lớn người ta không sử dụng nước lạnh, mà sử dụng

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

theo đường A4 Nhiệt độ không khí được xử lý theo nước thường hạ xuống thấp nhất có thể là bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt

Hình 1.6 Quạt nước

1- Lớp vật liệu xốp mao dẫn; 2- Quạt gió; 3- Bơm nước;

4,5- Mặt trước; 6 Máng hứng nước; 7- Van phao khống chế mức nước

1.2.2.2 Gia nhiệt không khí

1 Gia nhiệt bằng dàn ống có cánh sử dụng nước nóng (calorifer)

Trong kỹ thuật điều hòa không khí người ta có thể thực hiện gia nhiệt cho không khí bằng thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt sử dụng nước hoặc hơi nước nóng Thường đó là dàn ống có cánh, không khí chuyển động cưỡng bức bên ngoài ngang qua dàn ống, nước hoặc hơi nước chuyển động bên trong

Ở các nước về mùa đông nhiệt độ không quá lạnh, chẳng hạn như nước ta thì việc sưởi ấm chỉ thực hiện ở các công trình đặc biệt, mà không phải bắt buộc đối với toàn dân Việc sưởi ấm thực hiện từ các nguồn cấp nhiệt cục bộ Thiết bị gia nhiệt sử dụng nước nóng hoặc hơi từ nguồn cấp nước nóng cục bộ Ví

dụ một số khách sạn cao cấp ở nước ta có trang bị các lò hơi cấp hơi nóng cho các

bộ gia nhiệt kiểu bề mặt đặt ở các phòng để sưởi ấm về mùa đông Ở đây bộ xử lý không khí của hệ thống thường có 2 dàn trao đổi nhiệt : một dàn sử dụng nước nóng,

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

dàn kia nước lạnh và chúng làm việc không đồng thời

2 Gia nhiệt bằng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng

Một biện pháp khác cũng hay được sử dụng là dùng các máy lạnh 2 chiều Trong các máy này về mùa đông nhờ hệ thống van đảo chiều hoán đổi chức năng của dàn nóng và dàn lạnh, nhờ vậy không khí thổi vào phòng là không khí nóng của dàn nóng Như vậy trong trường hợp này không khí cũng được gia nhiệt bằng dàn ống có cánh sử dụng gas nóng của hệ thống máy lạnh

Trên hình 1.7 là sơ đồ nguyên lý làm việc của máy lạnh 2 chiều Van đảo chiều RV có nhiệm vụ hoán đổi chức năng của các dàn trao đổi nhiệt bên ngoài và bên trong phòng Về mùa đông dàn trao đổi nhiệt bên trong IC là dàn nóng Quá trình thay đổi trạng thái của không khí theo đường A8

Hình 1.7 Hệ thống van đảo chiều

3 Gia nhiệt bằng thanh điện trở

Người ta có thể thực hiện việc sấy không khí bằng các điện trở thay cho các thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt Thường các dây điện trở được bố trí trên các dàn lạnh

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

làm việc Không khí sau khi chuyển động qua thanh điện trở sẽ được sưởi ấm theo quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm A8

Việc sử dụng dây điện trở có ưu điểm là gọn nhẹ và chi phí đầu tư thấp Tuy nhiên chi phí tiền điện (chi phí vận hành) khá lớn và dễ gây cháy, chập điện do các dàn lạnh thường được lắp đặt trên trần giả của các công trình, có nhiều vật liệu dễ cháy, nguy hiểm

Cấu tạo của các thanh điện trở thường gồm 3 lớp, bên trong cùng là dây kim loại có điện trở suất lớn, dây được cách nhiệt bằng lớp vật liệu cách nhiệt dạng bột Ngoài cùng là lớp vỏ kim loại có cánh tản nhiệt lớn Thanh điện trở thường được lắp đặt trên các đoạn đường ống

Hình 1.8 Thanh điện trở và cách lắp trên đường ống

1.2.2.3 Tăng ẩm cho không khí

Trong công nghiệp đặc biệt trong công nghiệp dệt, đòi hỏi độ ẩm không khí khá cao Những mùa hanh khô độ ẩm không khí không đảm bảo yêu cầu, cần phải tăng ẩm cho không khí Để làm điều đó cần cho bay hơi nước vào trong không khí

Có nhiều biện pháp khác nhau, dưới đây là các biện pháp thường được sử dụng

1 Tăng ẩm bằng thiết bị buồng phun

Buồng phun thường được sử dụng để tăng ẩm cho không khí trong công nghiệp

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

vì lưu lượng đòi hỏi lớn Khi phun hơi nước vào trong không khí, thường người ta

sử dụng nước tự nhiên (trừ trường hợp cần kết hợp gia nhiệt) Khi phun nước, quá trình xảy ra gần với quá trình bay hơi đoạn nhiệt, trạng thái không khí thay đổi theo đường A4 hoặc A5

Đặc điểm cơ bản của quá trình này là :

- Lượng hơi ẩm bay hơi vào không khí rất ít so với lượng nước phun

- Sự thay đổi trạng thái của không khí phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nước phun

2 Tăng ẩm bằng thiết bị phun ẩm bổ sung

Tăng ẩm bổ sung là hình thức đưa hơi nước trực tiếp vào không gian bên trong gian máy với lượng hơi nước đưa vào thường không lớn lắm Có nhiều biện pháp tăng ẩm bổ sung cho không khí nhưng có chung đặc điểm là:

- Lượng hơi ẩm đưa vào không lớn lắm

- Làm ẩm cho không khí trong một khoảng không gian hạn chế

- Khi phun hơi ẩm tuyệt đối không được dư thừa, toàn bộ hơi ẩm phải được khuyếch tán vào trong không khí

Thường người ta sử dụng các thiết bị phun ẩm sau: Hộp hơi phun hơi ẩm bão hoà, thiết bị kiểu kim phun, đĩa quay hoặc khí nén Trên hình 1.9 là cấu tạo của hộp hơi phun hơi ẩm bão hoà nhờ điện trở Thiết bị gồm hộp sinh hơi 4, bên trong có các sợi dây điện trở 3 Khi đốt nóng hơi nước bốc ra theo ống 1 rồi khuyếch tán vào không khí Nước bổ sung được cấp vào ống 2 và chứa trong thùng 5 thông với thùng 4 Ống xả 6 nhằm duy trì mức nước trong các thùng 4 và 5 Như vậy trạng thái không khí sẽ thay đổi theo đường đẳng nhiệt A6, nghĩa là nhiệt độ không khí sẽ không thay đổi

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

Hình 1.9 Hộp phun hơi ẩm bão hoà

1.2.2.4 Làm khô (giảm ẩm) cho không khí

Trong đời sống và công nghiệp, nhiều lúc đòi hỏi giảm độ ẩm của không khí, chẳng hạn trong một số phân xưởng chế tạo các thiết bị đặc biệt đòi hỏi độ ẩm nhỏ như chế tạo máy biến áp, linh kiện điện tử… Giảm ẩm cho không khí là quá trình rút một phần hơi ẩm trong không khí nhằm giảm độ ẩm cho nó Quá trình đó thường được thực hiện bằng cách ngưng kết hơi nước trên các bề mặt nhiệt độ thấp hoặc nhờ các loại hoá chất đặc biệt

1 Làm khô bằng dàn lạnh

Quá trình làm lạnh không khí thường kèm theo làm khô nó, do hơi ẩm trong không khí ngưng kết lại trên bề mặt của thiết bị Tuy nhiên không phải bao giờ làm lạnh cũng kèm theo làm khô, điều kiện để diễn ra ngưng kết hơi ẩm là nhiệt độ bề mặt của dàn lạnh phải nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí Thông thường điều kiện đó luôn luôn thoả mãn do nhiệt độ của các tác nhân lạnh bên trong rất thấp Quá trình làm khô bằng dàn dàn lạnh diễn ra theo quá trình A1 Thường nhu

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

cầu giảm ẩm ít có nhu cầu trên thực tế , quá trình này thường được diễn ra kèm theo quá trình làm lạnh

2 Làm khô bằng thiết bị buồng phun

Trong công nghiệp ta có thể thực hiện việc giảm ẩm bằng thiết bị buồng phun Khi phun nước lạnh có nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ điểm sương của không khí thì một phần hơi ẩm trong không khí sẽ ngưng tụ lại trên bề mặt của các giọt nước Như vậy một giọt nước phun đóng vai trò như những bề mặt ngưng kết làm tích tụ nước và tăng khối lượng các giọt nước Tuy nhiên đây là một quá trình phức tạp nên rất khó khống chế và điều khiển

3 Làm khô bằng hóa chất

Trong một số trường hợp nhất định người ta có thể sử dụng các hóa chất có khả năng hút ẩm tốt như: silicagen, vôi sống, zeolit để giảm ẩm cho không khí Nhưng phương pháp này rất hạn chế vì khả năng hút ẩm rất hạn chế, các chất đó nhanh chóng bão hòa và thường tỏa nhiệt và ảnh hưởng nhất định đến không gian điều hòa

Trên đồ thị I-d quá trình hút ẩm bằng hoá chất diễn ra theo đường A9

Chương 1: Tổng quan đối tượng vi khí hậu

Tóm lược chương:

Đối tượng vi khí hậu có hai yếu tố đặc trưng là nhiệt độ và độ ẩm Vấn đề xử

lý vi khí hậu chính là xử lý, điều khiển hai yếu tố đó thông qua việc thực hiện các quá trình nhiệt ẩm để tạo ra và duy trì một vùng vi khí hậu theo một chương trình định trước Vấn đề điều khiển vùng vi khí hậu nhằm tự động hóa quá trình công nghệ, duy trì tối ưu tham số vi khí hậu, giảm lao động chân tay, tiết kiệm năng lượng và nâng cao độ an toàn, tuổi thọ cho thiết bị

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

CHƯƠNG 2: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VI KHÍ HẬU

2.1 Giới thiệu

Như chúng ta đã biết, vi khí hậu là một vùng đặc trưng với các thông số nhiệt

độ, độ ẩm, áp suất… xác định Để duy trì ổn định các thông số đó thì cần có một hệ thống điều khiển vi khí hậu Hệ thống này là mối liên hệ thông tin giữa nhu cầu năng lượng thay đổi và nhu cầu đối với điều kiện vùng vi khí hậu Nếu không có một hệ thống điều khiển được thiết kế đúng và hoạt động có hiệu quả thì thiết bị điều hòa không khí cũng không thể hoạt động tốt được

Bài toán xử lý vi khí hậu là bài toán phức tạp do cùng phải đồng thời tạo ra

và duy trì nhiều tham số có liên quan chặt chẽ và ảnh hưởng qua lại Với các hệ thống điều khiển 1 chiều thì thông số cần điều khiển thường là nhiệt độ hoặc độ ẩm Trường hợp này thường gặp trong hệ thống điều hòa tiện nghi, dân dụng hoặc thương mại… Với hệ thống điều khiển 2 chiều thì thường được sử dụng trong lĩnh vực điều hòa công nghệ, các bài toán cần xử lý cả 2 thông số nhiệt độ và độ ẩm như trong phòng vi khí hậu, các phòng sạch cho y tế, bệnh viện, các buồng bảo quản sinh học, các phòng sản xuất thiết bị điện tử, quang học… Ngoài ra các phòng sạch còn có các yêu cầu khắt khe về áp suất phòng, độ sạch và vấn đề nhiễm chéo Trong các bài toán điều khiển hiện tại thường chỉ xử lý đến bài toán 2 chiều hoặc 3 chiều ở dạng đơn giản Các hệ thống 3 chiều phức tạp được gặp trong hệ thống điều không trên máy bay hoặc tàu vũ trụ…

Hình 2.1 thể hiện sơ đồ khối của một hệ thống điều khiển điều hòa không khí điển hình Phần tử cảm biến lấy tín hiệu từ biến điều khiển, phản hồi về bộ điều khiển Bộ điều khiển so sánh tín hiệu phản hồi và tín hiệu đặt trước, đưa ra lệnh điều khiển đến phẩn tử bị điều khiển để thực hiện quá trình

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển điều hòa không khí

2.2 Các hệ thống điều khiển vi khí hậu thường gặp

2.2.1 Hệ thống điều khiển vi khí hậu một chiều

2.2.1.1 Điều khiển quá trình đốt nóng không khí

1 Điều khiển quá trình đốt nóng không khí từ tín hiệu không khí cấp

Hình 2.1 thể hiện sơ đồ điều khiển dàn ống nóng (ví dụ dàn nước nóng) để đốt nóng không khí sau hòa trộn lấy tín hiệu từ không khí cấp cho không gian điều hòa

Hình 2.2 Điều khiển đốt nóng không khí từ tín hiệu không khí cấp

SA – không khí cấp; MA – không khí hỗn hợp (sau hòa trộn)

V – van; H – dàn ống nóng; T – bộ điều khiển nhiệt độ;

LT – bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

Ở đây: 1- bộ điều khiển tỷ lệ van để duy trì nhiệt độ không khí cấp không đổi

2- Bộ điều khiển giới hạn bắt đầu trình tự cho hoạt động giới hạn nhiệt độ thấp khi nhiệt độ không khí ra khỏi dàn nóng xuống thấp tới điểm đặt của bộ điều khiển

Ví dụ về mùa đông cần sưởi nhiệt độ không khí cấp cho không gian điều hòa duy trì ở 22°C Lúc này nếu nhiệt độ không khí hòa trộn nhỏ hơn 22°C, bộ điều khiển sẽ điều khiển van nước nóng để giữ cho nhiệt độ không khí cấp ở 22°C Nếu nhiệt độ không khí hòa trộn ≥ 22°C, bộ điều khiển sẽ tác động để đóng hoàn toàn van, sẽ không có nhiệt cấp cho không khí

2 Điều khiển quá trình đốt nóng không khí từ nhiệt độ không khí cấp có thay đổi điểm đặt nhờ tín hiệu từ nhiệt độ không khí ngoài trời

Trong hệ thống điều hòa không khí, có hai phương pháp điều khiển năng suất sưởi hay lạnh là:

- Giữ nhiệt độ không khí cấp không đổi, thay đổi lưu lượng không khí cấp vào (VAV)

- Giứ lưu lượng không khí cấp vào không đổi nhưng thay đổi nhiệt độ không khí cấp vào (CAV)

Ở phương pháp trên ta dùng phương pháp giữ nhiệt độ không khí cấp không đổi đồng thời thay đổi lưu lượng không khí cấp Ở đây ta kết hợp cả 2 phương pháp điều khiển năng suất nói trên, nghĩa là vừa thay đổi nhiệt độ không khí cấp (bằng cách thay đổi giá trị điểm đặt của bộ điều khiển nhiệt độ không khí cấp lấy tín hiệu

từ nhiệt độ không khí ngoài trời) lại vừa thay đổi lưu lượng không khí cấp (ở mỗi giá trị nhiệt độ không khí cấp thay đổi) Sơ đồ hình 2.3 thể hiện hệ điều khiển này

Ở đây: 1- bộ điều khiển lấy tín hiệu từ nhiệt độ không khí cấp điều chỉnh van dàn nóng để giữ nhiệt độ không khí cấp không đổi

2- Bộ điều khiển lấy tín hiệu từ nhiệt độ không khí ngoài trời để đặt lại điểm

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

3- Bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn hoạt động khi nhiệt độ không khí cấp xuống thấp tới giá trị điểm đặt của nó

Hình 2.3 Điều khiển dàn nóng từ nhiệt độ không khí cấp

có thay đổi giá trị điểm đặt

SA – không khí cấp; MA – không khí hỗn hợp (sau hòa trộn)

V – van; H – dàn ống nóng; T1 – bộ điều khiển nhiệt độ từ không khí cấp T2 – bộ điều khiển nhiệt độ; LT – bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn

2.2.1.2 Điều khiển quá trình đốt nóng sơ bộ không khí

1 Điều khiển quá trình đốt nóng sơ bộ từ nhiệt độ không khí ra khỏi bộ đốt cấp cho

hệ thống

Hình 2.4 thể hiện hệ điều khiển bộ đốt sơ bộ không khí lấy tín hiệu từ nhiệt

độ không khí ra khỏi bộ đốt

Ở đây: 1- hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

2- Bộ điều khiển nhiệt độ điều khiển van của bộ đốt sơ bộ để tạo ra nhiệt độ không khí ra khỏi bộ đốt sơ bộ không đổi

3- Bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn

Ngoài ra khi quạt ngưng hoạt động mô tơ sẽ đóng cửa gió ngoài trời, van bộ đốt sơ bộ cũng đóng Khi quạt chạy, cửa gió ngoài trời sẽ mở

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

Hình 2.4 Điều khiển đốt sơ bộ không khí từ tín hiệu nhiệt độ sau bộ đốt sơ bộ

SA – không khí cấp; RA – không khí hồi; OA – không khí ngoài trời

NC – thường đóng; T – bộ điều khiển nhiệt độ; H – bộ đốt sơ bộ

V – van; M – mô tơ cửa gió ngoài trời; LT – bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn

2 Điều khiển đốt nóng sơ bộ từ nhiệt độ không khí và cửa gió hỗn hợp

Hình 2.5 Điều khiển đốt sơ bộ và cửa gió hỗn hợp

SA – không khí cấp; RA – không khí hồi; OA – không khí ngoài trời

NC – thường đóng; NO – thường mở; M – môtơ cửa gió; T – bộ điều khiển nhiệt độ;

V – van nước nóng; LT – bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn; S – công tắc điều khiển tay

Ở đây: 1- hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

3- Bộ điều khiển nhiệt độ lấy tín hiệu từ không khí cấp điều khiển cửa gió hỗn hợp (cửa gió ngoài trời và cửa gió hối) và van nước nóng của bộ đốt sơ bộ để duy trì nhiệt độ không khí cấp Khi nhiệt độ không khí cấp ở giá trị nhỏ nhất của vi sai hoạt động cửa gió ngoài trời ở vị trí nhỏ nhất và van nước nóng mở, khi nhiệt độ không khí cấp ở giá trị trung bình của vi sai hoạt động, cửa gió ngoài trời ở vị trí nhỏ nhất, van nước nóng đóng Khi nhiệt độ ở giá trị cao nhất của vi sai hoạt động, van sẽ đóng và cửa gió ngoài trời mở toàn bộ

2.2.1.2 Điều khiển quá trình phun ẩm

Các quá trình phun ẩm thường gặp trong các nhà máy sợi dệt, ở đó thường yêu cầu độ ẩm không khí trong gian máy cao trong khi độ ẩm ngoài trời bé (mùa hanh khô) Khi cần tăng độ ẩm không khí ta phải đưa thêm hơi nước vào không khí

Hình 2.6 Điều khiển phun ẩm

SA – không khí cấp; RA – không khí hồi; OA – không khí ngoài trời

H – bộ điều khiển độ ẩm; V – van hơi nước

Ở đây: 1- hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

2- Bộ điều khiển độ ẩm lấy tín hiệu từ không gian điều hòa điều khiển van hơi nước để duy trì độ ẩm tương đối của không gian điều hòa

3- Van hơi nước sẽ đóng khi quạt ngừng

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

4- Bộ điều khiển độ ẩm giới hạn cao sẽ đóng van hơi nước khi độ ẩm không khí cấp tăng trên giá trị điểm đặt của bộ điều khiển độ ẩm

Ở quá trình phun ẩm này, áp suất hơi phải duy trì ở giá trị không đổi p =

34-83 kPa; không khí chuyển động qua bộ phun ẩm phải đủ nóng để có thể hấp thụ tốt lượng hơi (do đó bộ phun ẩm thường đặt sau dàn nóng)

2.2.1.3 Điều khiển quá trình làm lạnh không khí

1 Điều khiển van ba ngả của dàn nước lạnh FCU

Trong hệ thống điều hòa dùng nước lạnh để duy trì nhiệt độ không khí trong không gian điều hòa ở giá trị không đổi ta sử dụng phương pháp giữ nguyên lượng không khí cấp không đổi và thay đổi nhiệt độ không khí cấp vào Để thay đổi nhiệt

độ không khí cấp ta giữ nhiệt độ nước lạnh vào dàn ống không đổi (nghĩa là giữ nguyên nhiệt độ nước lạnh ra khỏi bình bốc hơi của máy lạnh không đổi), thay đổi lượng nước lạnh qua dàn ống bằng cách sử dụng van 2 ngả: có thể cho toàn bộ nước lạnh qua dàn ống hoặc cho một phần, phần còn lại để vòng qua van Hình 2.6 thể hiện sơ đồ điều khiển van 3 ngả nước lạnh lấy tín hiệu từ nhiệt độ không gian điều hòa [3]

Hình 2.7 Điều khiển van nước lạnh 3 ngả

SA – không khí cấp; MA – không khí sau hòa trộn;

T – bộ điều khiển nhiệt độ; V – van 3 ngả; C – dàn ống

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

Ở đây: 1- bộ điều khiển nhiệt độ lấy tín hiệu nhiệt độ không gian điều hòa điều khiển van 3 ngả, để dòng nước lạnh chảy qua hoặc vòng quanh dàn ống để cung cấp lượng nhiệt lạnh cho dàn, qua đó làm lạnh không khí Khi không gian điều hòa cần ít nhiệt lạnh, van 3 ngả sẽ giảm lượng nước lạnh qua dàn (tăng lượng nước lạnh đi vòng qua dàn) nên nhiệt độ không khí cấp cho không gian sẽ tăng lên và ngược lại

2 Điều khiển hai vị trí van tiết lưu điện tử của dàn bốc hơi

Trong hệ thống điều hòa không khí trực tiếp làm lạnh không khí bằng dàn bay hơi, không khí được làm lạnh chuyển động qua dàn Để điều khiển nhiệt độ không khí qua dàn (là phương pháp giữ nguyên lưu lượng, thay đổi nhiệt độ không khí cấp vào) cấp cho không gian điều hòa người ta dùng cách điều chỉnh van tiết lưu điện tử ở hai vị trí đóng-mở Khi van tiết lưu mở, dòng môi chất lạnh tiết lưu qua van vào dàn để làm lạnh không khí sau hòa trộn Khi van tiết lưu đóng, không có dòng môi chất tiết lưu qua van vào dàn và không khí không được làm lạnh, lúc này không khí cấp cho không gian điều hòa chỉ là không khí sau hòa trộn giữa không khí ngoài trời và không khí hồi Hình 2.8 thể hiện sơ đồ điều khiển hai vị trí van tiết lưu của dàn bốc hơi này

Hình 2.8 Điều khiển 2 vị trí van tiết lưu

SA – không khí cấp; MA – không khí sau hòa trộn; DX – dàn bay hơi trực tiếp

R – phẩn tử chuyển tiếp; T – bộ điều khiển nhiệt độ; NC – thường đóng

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

Ở đây: 1- hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

2- Bộ điều khiển nhiệt độ lấy tín hiệu nhiệt độ không gian điều hòa mở van điện từ hai vị trí khi nhiệt độ không gian điều hòa tăng và đóng van khi nhiệt độ không gian điều hòa giảm

3- phần tử chuyển tiếp R khởi động máy nén khi bộ điều khiển mở van điện

từ và dừng máy nén khi van điện từ đóng

4- Van điện từ đóng khí quạt ngừng

2.2.1.4 Điều khiển quá trình hút ẩm

1 Điều khiển kiểu hai vị trí dàn bốc hơi tiết lưu trực tiếp hoặc dàn nước lạnh của

hệ thống điều hòa

Hình 2.9 Điều khiển 2 vị trí dàn bay hơi hoặc dàn nước

SA – không khí cấp; MA – không khí sau hòa trộn

C – dàn bay hơi (dàn nước lạnh); H – dàn nước nóng

T – bộ điều khiển nhiệt độ; H – bộ điều khiển độ ẩm; NC – thường đóng

Ở đây: 1- hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

2- Bộ điều khiển độ ẩm lấy tín hiệu độ ẩm của không gian điều hòa điều

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

3- Bộ điều khiển nhiệt độ lấy tín hiệu nhiệt độ không gian điều hòa điều khiển van dàn nóng khi cần đốt nóng không khí để đạt độ ẩm tương đối có giá trị nhỏ, và điều khiển van dàn lạnh để đảm bảo nhiệt độ của không khí cấp khi cần

4- Van dàn lạnh đóng khi quạt ngừng

2 Điều khiển liên tục dàn nước của hệ thống điều hòa

Hình 2.10 Điều khiển tỷ lệ van nước

SA – không khí cấp; MA – không khí sau hòa trộn

C – dàn bay hơi (dàn nước lạnh); H – dàn nước nóng

T – bộ điều khiển nhiệt độ; H – bộ điều khiển độ ẩm; NC – thường đóng

Ở đây: 1- Hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

2- Bộ điều khiển độ ẩm lấy tín hiệu độ ẩm của không gian điều hòa điều khiển van nước lạnh bảo đảm giảm ẩm (tách hơi nước ra khỏi không khí bằng cách không khí được làm lạnh tới nhiệt độ nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương

3- Bộ điều khiển nhiệt độ lấy tín hiệu nhiệt độ không gian điều hòa điều khiển van nước dàn nóng đốt nóng không khí khi cần duy trì nhiệt độ phòng Bộ điều khiển này cũng điều khiển van nước dàn lạnh để cung cấp lạnh cho không khí khi nhiệt độ không khí (do đốt nóng) trong phòng tăng lên tới giới hạn của điểm đặt

4- Van dàn lạnh đóng khi quạt ngừng

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

2.2.1.5 Điều khiển quá trình đốt nóng, làm lạnh, tăng ẩm, hút ẩm

Đây là sơ đồ điều hòa không khí hoạt động quanh năm, có 4 quá trình cần điều khiển: đốt nóng, làm lạnh, tăng ẩm và giảm ẩm cho không khí

Hình 2.11 Điều khiển đốt nóng, làm lạnh, tăng ẩm, giảm ẩm

SA – không khí cấp; RA – không khí hồi; EA – không khí thải

OA – không khí ngoài trời; M – mô tơ cửa gió; S – công tắc tay; NC – thường đóng

NO – thường mở; LT – bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn; V – van 3 chiều cho dàn nóng, dàn lạnh và van 2 chiều cho bộ phun ẩm; C – dàn lạnh; H – dàn nóng; F – bộ

phun ẩm

T – bộ điều khiển nhiệt độ; H – bộ điều khiển độ ẩm

Ở đây: 1- Hệ điều khiển được cung cấp năng lượng khi quạt chạy

2- Công tắc tay xác định vị trí cửa gió ngoài trời tối thiểu (bảo đảm đưa lượng không khí ngoài trời vào phòng theo yêu cầu thông gió)

3- Bộ điều khiển nhiệt độ không khí ngoài trời đưa cửa gió ngoài trời về vị trí tối thiểu khi nhiệt độ ngoài trời cao quá mức để có thể tận dụng nhiệt lạnh không khí

4- Bộ điều khiển nhiệt độ không khí sau hòa trộn (giữa không khí ngoài trời

Chương 2: Hệ thống điều khiển vi khí hậu

không khí có nhiệt độ quá thấp vào dàn

5- Bộ điều khiển độ ẩm của không gian điều hòa điều khiển van dàn lạnh để giảm ẩm cần thiết

6- Bộ điều khiển nhiệt độ không gian điều hòa đặt lại điểm đặt cho bộ điều khiển nhiệt độ không khí cấp

7- Bộ điều khiển nhiệt độ không khí cấp điều khiển theo trình tự van dàn nóng, cửa gió ngoài trời, cửa gió thải, cửa gió hồi và van dàn lạnh để duy trì nhiệt

độ không khí cấp ở giá trị điểm đặt

8- Bộ điều khiển độ ẩm của không gian điều hòa điều khiển van của bộ phun

ẩm để duy trì giá trị độ ẩm tương đối trong phòng

9- Bộ điều khiển độ ẩm giới hạn cao đóng van của bộ phun ẩm khi độ ẩm của không khí cấp tăng lên trên giá trị điểm đặt của bộ điều khiển

10- Bộ điều khiển nhiệt độ giới hạn bắt đầu trình tự hoạt động khi nhiệt độ không khí xuống quá thấp

2.2.2 Hệ thống điều khiển vi khí hậu nhiều chiều

Như chúng ta đã biết, các hệ thống điều khiển điều hòa không khí 1 chiều thường gặp trong các công trình dân dụng và thương mại Ở đó chỉ quan tâm đến một thông số chính là nhiệt độ còn độ ẩm được giới hạn trong một khoảng rộng (ở chế độ tiện nghi) và không cần quan tâm đến giải pháp điều khiển Tuy nhiên trong các ngành công nghiệp điện tử, y sinh, các nhà máy dược và bệnh viện… được trang bị các phòng sạch có những yêu cầu khắt khe về cả nhiệt độ và độ ẩm Ở đó cần có một hệ thống điều khiển đồng thời 2 hoặc nhiều tham số, trong đó 2 tham số nhiệt độ và độ ẩm có liên hệ chặt chẽ với nhau

2.2.2.1 Phòng vi khí hậu sạch

1 Phòng sạch là gì?

Một phòng sạch hay một không gian sạch được định nghĩa là một phòng mà