ắ Hệ thống điều khiển cơ bản đ−ợc thiết lập trong phòng thử gồm có:
- Bộ điều khiển nhiệt độ - Bộ điều khiển áp suất - Bộ điều khiển độ ẩm - Bộ điều khiển dòng
Hệ thống điều khiển thiết lập trong phòng thử nghiệm có chức năng nhận các tín hiệu thay đổi của môi trường và phụ tải tác động lên hệ thống thiết bị nhằm duy trì và ổn định các thông số vi khí hậu trong không gian phòng thử không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu bên ngoài và phụ tải bên trong.
Cấu tạo cơ bản của một hệ thống điều khiển bao gồm:
+ Thông số điều khiển: Thông số điều khiển là thông số vật lý cần phải duy trì của hệ thống điều khiển, trong phòng thử nghiệm thường gặp đó là : Nhiệt
độ, độ ẩm, lưu lượng, áp suất
+ Bộ phận cảm biến (sensor): Là thiết bị cảm nhận sự biến đổi của thông số
điều khiển và truyền các ghi nhận đó lên thiết bị điều khiển. Nguyên tắc hoạt
động của bộ cảm biến dựa trên sự giãn nở nhiệt của các chất, dựa vào lực của dòng chảy vv..
+ Thiết bị điều khiển: Thiết bị điều khiển sẽ so sánh giá trị ghi nhận đ−ợc của bộ cảm biến với giá trị đặt trước của nó. Tuỳ theo mối quan hệ của 2 giá trị này mà tín hiệu điều khiển đầu ra khác nhau
+ Phần tử điều khiển (Cơ cấu chấp hành): Sau khi nhận tín hiệu từ thiết bị
điều khiển cơ cấu chấp hành sẽ tác động, tác động đó có tác dụng làm thay đổi thông số điều khiển. Tác động thường gặp nhất có dạng ON- OFF.
Sau đõy bỏo cỏo sẽ nờu rừ cỏc hệ thống điều khiển thiết lập để điều khiển
điều kiện vi khí hậu buồng thử:
.1. Hành lang đệm
Hành lang đệm là nơi chứa các thiết bị điều hòa nhiệt độ, bộ sưởi, và thiết bị tạo ẩm
Lưu thông không khí sẽ được duy trì bởi các máy thổi kiểu ly tâm để loại bụi khỏi không khí.
Luồng không khí trong mỗi phòng thử đ−ợc thiết kế hoàn toàn quét qua toàn bộ khoảng trống xung quanh thiết bị thử và để tránh ngắn mạch cho hệ thống điều hoà không khí
Hệ thống lưu thông không khí sẽ trả lại không khí từ phòng kiểm tra qua đỉnh của hành lanh đệm.
Kích th−ớc của tất cả các máy quạt gió (blowers), các cuộn n−ớc, cuộn DH sẽ
đ−ợc thiết kế phù hợp với các đặc tr−ng riêng của mỗi phòng.
Hành lang đệm sẽ đ−ợc sử dụng nh− các đơn vị tích hợp toàn bộ
.2. Hệ thống điều tiết không khí và điều khiển vận tốc,
áp suất, lưu lượng khí
Không khí sẽ đ−ợc cung cấp tới phòng do quạt li tâm đ−ợc cố định ở góc cuối của hành lanh đệm.
Tốc độ tuần hoàn của các phòng sẽ đ−ợc chọn để sao cho vận tốc trung bình qua mặt cắt ngang của phòng thông th−ờng sẽ là 0.5m/s hoặc thấp hơn.
Dòng không khí với vận tốc thấp sẽ đạt đ−ợc bằng cách phân phối đồng đều không khí dọc theo toàn bộ tiết diện của vách ngăn qua một hệ thống ống đ−ợc khoan lỗ. Vận tốc thấp này sẽ đảm bảo sự lưu thông không khí trong phòng sẽ không
ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị thử nghiệm.
Phần ống khoan lỗ trong phòng trong sẽ trải dài 1m dọc theo đáy của vách phân cách nơi lắp đặt thiết bị thử nghiệm.
Một dãy lưới sắt có đục lỗ để không làm tăng trở kháng được lắp đặt trong mỗi mét mặt cắt ngang của ống để duy trì dòng không khí không đổi.
Mức tuần hoàn không khí tổng cộng tại phòng trong là 5000 m3/HR hoặc khoảng 2 lần tốc độ dòng khí cực đại xả ra từ thiết bị thử.
Mức tuần hoàn không khí tổng cộng tại phòng ngoài (OR) là 5000 m3/HR
Dụng cụ cân bằng áp suất nh− minh hoạ trên hình 4, đ−ợc bố trí trên t−ờng ngăn giữa các ngăn phía trong phòng và ngoài phòng để giữ áp suất cân bằng các ngăn này và cho phép đo đ−ợc không khí rò rỉ, không khí xả và thông gió.
Dụng cụ gồm có một hoặc nhiều đầu phun có dạng giới thiệu trên hình 5, một khoang xả đ−ợc trang bị một quạt thoát khí và áp kế để đo áp suất trong ngăn và áp suất dòng không khí. Cách sắp đặt các ngăn đ−ợc giới thiệu trên hình 6.
Vì dòng không khí từ một ngăn sang ngăn khác có thể đi theo h−ớng này hoặc hướng khác nên phải dùng hai dụng cụ giống nhau được lắp theo các hướng đối diện nhau, hoặc dùng một dụng cụ có thể đảo chiều.
Các ống cảm biến áp suất của áp kế phải đ−ợc đặt sao cho không bị ảnh h−ởng của dòng không khí xả ra khỏi thiết bị hoặc xả khỏi dụng cụ cân bằng áp suất.
Quạt gió hoặc quạt thổi không khí từ khoang xả phải cho phép thay đổi đ−ợc dòng không khí của nó bằng các cách thích hợp, ví dụ nh− có một hộp tốc độ hoặc một
Hình 4 : Dụng cụ cân bằng áp suất
van điều tiết nh− giới thiệu trên hình 5. Không khí xả từ quạt gió hoặc quạt thổi không được ảnh hưởng đến không khí vào thiết bị.
.3. Hệ thống điều khiển xả khí (Air “Bounce” Control) Hệ thống xả thiết kế các tấm đục lỗ 30-40% diện tích cho phép thiết bị thử nghiệm thổi ra khu hành lanh đệm đ−ợc hấp thụ hoàn toàn mà không xả trở lại vùng thử nghiệm.
Dụng cụ cân bằng đ−ợc hiệu chỉnh trong quá trình thử nhiệt l−ợng kế hoặc đo dòng không khí để hiệu áp suất tĩnh giữa ngăn phía trong phòng và ngoài phòng không lớn hơn 1,25 Pa.
Hình 5: Đầu phun đo dòng không khí
Hình 6:Trang bị để đo dòng không khí
.4. Hệ thống điều hòa
Mỗi ngăn nhiệt l−ợng kế đ−ợc trang bị thiết bị điều hoà lại không khí để duy trì các điều kiện dòng không khí và các điều kiện đã quy định. Quá trình
điều hòa (làm lạnh) nhiệt độ độc lập của mỗi phòng đặt ở chế độ chuẩn cho phòng thử trong và phòng thử ngoài.
.5. Hệ thống làm lạnh và hệ thống các bộ sấy
Điều khiển độ lạnh của mỗi phòng (theo tiêu chuẩn cho phòng thử trong và phòng thử ngoài) sẽ đ−ợc cung cấp bởi 2 cuộn n−ớc riêng rẽ. Các cuộn sẽ thiết kế kiểu có các cánh tản nhiệt từ các vật liệu nh− ống đồng, ống nhôm và khung nhôm.
Làm lạnh n−ớc cho phòng thử kiểu nhiệt l−ợng đ−ợc trang bị bởi hệ thống thiết bị Chiller. Hệ thống sẽ hoạt động hiệu quả khi phòng thử có trạng thái một mặt nóng và một mặt lạnh. Vì vậy nhiệt l−ợng kế phải có khả năng s−ởi, làm ẩm và làm lạnh cho cả hai buồng hoặc có các biện pháp khác nh−
đảo chiều thiết bị miễn là duy trì đ−ợc các điều kiện đánh giá.
Hệ thống bơm sẽ đặt ở vận tốc không đổi và vận chuyển nước đảm bảo
áp suất và nhiệt độ không đổi tới vòng tuần hoàn của các phòng thử.
Điều khiển nhiệt độ cho phòng bằng điện sao cho đảm bảo điều chỉnh nhiệt độ không khí khô ổn định tại mỗi phòng ở mức ±0.05°C
.6. Hệ thống gia nhiệt cho phòng trong/phòng ngoài và không gian xung quanh
Hệ thống gia nhiệt tại phòng trong, phòng ngoài và các không gian xung quanh thường sử dụng dây điện trở Ni-Cr đảm bảo năng lượng bộ gia nhiệt làm cho nhiệt độ phòng ổn định ở mức ±0.03°C, khu vực hành lanh đệm ổn
định ở mức ±0.05°C
.7. Hệ thống tạo hơi khô
Hệ thống tạo hơi khô nhằm di chuyển lượng nước đọng từ thiết bị thử nghiệm và môi tr−ờng.
Điểm mẫu chốt của buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế là phải đo chính xác lượng nước và năng lượng đi vào phòng thử trong và phòng thử ngoài để điều khiển l−ợng hơi khô và độ ẩm của phòng.
.8. Hệ thống các thiết bị đo công suất phòng trong và phòng ngoài
Hệ thống này hoạt động nh− là chìa khoá hoạt động của buồng thử kiểu nhiệt l−ợng kế, hệ thống này sẽ đo chính xác tất cả công suất điện tiêu thụ của phòng thử trong và phòng thử ngoài.
Định vị tất cả các thiết bị đo điện ở phòng thử trong và phòng thử ngoài, những nơi mà tất cả năng l−ợng mất mát đều đ−ợc tách ra khỏi phép đo hiệu suất dòng điện và đ−ợc tính tổng lại.
.9. Hệ thống cân bằng áp suất giữa các phòng
Thiết bị cân bằng áp suất thuận nghịch điều chỉnh bằng tay hoặc tự động
đ−ợc lắp trên vách ngăn giữa mặt phòng trong và các gian phía ngoài. Thiết bị này sẽ duy trì một áp suất cân bằng giữa các gian và đo đạc chính xác mức độ rò rỉ giữa các mặt và do nhiệt l−ợng kế là thuận nghịch nên nó có thể đo đạc mức rò rỉ theo h−ớng này hoặc h−ớng khác.
Các bộ biến đổi chênh lệch áp suất đ−ợc gắn vào để đo đạc áp suất khác nhau của vòi phun và tự động điều chỉnh áp suất chênh lệch giữa các gian.
Thiết bị cân bằng áp suất sẽ tự động điều khiển áp suất tĩnh giữa mặt trong phòng và các gian phía ngoài trong khoảng 0.5mm cột nước và đo đạc mức rò rỉ giữa các phòng. Dải thông l−ợng khí của thiết bị này sẽ vào khoảng 4-200m3/giê.
.10. Phần trộn khí và lấy mẫu
Hệ thống này có tác dụng:
Trộn không khí xả ra của thiết bị thử (UUT) triệt để qua các bộ trộn li tâm kiểu tr−ợt (shear-type centrifugal mixer).
Rút (lấy) mẫu đã đ−ợc trộn qua một ống lấy mẫu với các lỗ đ−ợc phân bố xuyên qua toàn bộ diện tích của lối ra bộ trộn.
.11. Hệ thống lấy mẫu không khí
Hệ thống lẫy mẫu khí thử sẽ đ−ợc đặt ở mỗi phòng và các vùng trống để
đo chính xác lưu lượng khí ở xung quanh bầu nhiệt kế khô, bầu nhiệt kế ướt trong điều kiện hoạt động.
Mỗi hộp đo ẩm có một phần trong suốt để người điều khiển kiểm soát
được nhiệt độ bầu ướt và lượng nước đọng.
Mỗi một hệ thống lấy mẫu sẽ bao gồm đ−ờng ống đ−ợc bảo ôn, bầu nhiệt kế −ớt, hiển thị mức n−ớc, sensơ bầu nhiệt kế −ớt và khô, quạt gió điều chỉnh tốc độ cung cấp tốc độ không khí qua các sensơ 5m/s
Tốc độ phun lấy mẫu có thể đ−ợc điều chỉnh qua một chiết áp điều chỉnh tốc độ để đạt vận tốc (5m/s) ở cảm biến bầu ẩm
Cây lấy mẫu đ−ợc gắn với một ống kín, dễ uốn và có thể đặt ở nhiều
điểm bên trong phòng thử nhiệt l−ợng kế.
.12. Hệ thống chiếu sáng
ánh sáng đảm bảo cung cấp cho các phòng, các không gian xung quanh và phòng điều khiển:
Phòng điều khiển: 300 lux ở 0.8m trên mặt đất
Phòng thử trong và phòng thử ngoài: 300 lux ở 0.8m trên mặt đất
Tất cả điện năng sử dụng cho ánh sáng trong phòng thử trong và phòng thử ngoài là một phần công suất của phép đo và đ−ợc tính tổng lại.
.13. Điều khiển điện áp và công suất cho phòng thử
Đầu vào 400 VAC +/- 5%, 3 pha, 50 Hz. Đầu ra từ 110-230 VAC, 1 và 3 pha, 48-62 Hz.
Điện áp quy định phải đ−ợc duy trì trong khoảng phần trăm quy định
đối với các điều kiện làm việc.
Nguồn điện cung cấp cho thiết bị phải đảm bảo ổn định, điện áp không tăng quá 3% khi thiết bị ngừng làm việc. Sau khi nguồn đ−ợc điều chỉnh để
đạt đ−ợc độ ổn định trên, không đ−ợc điều chỉnh tiếp nữa trong quá trình thử.
* Kết luận: Nhóm nghiên cứu đã khảo sát và xây dựng tất cả các hệ thống và phụ kiện nh− trên để đảm bảo điều khiển chính xác vi khí hậu buồng thử chuẩn cho trong bảng 1 và bảng 2.
Lựa chọn thiết bị thử nghiệm và quy định cấp