外氣空調箱溫濕度控制系統
陳文漢*,胡石政
*擎達企業有限公司
國立台北科技大學冷凍空調工程系
1. 前言
近一、二十年來國際局勢改觀，許多新興發展中國家開始致力於經濟發展，一切以經濟掛帥，提供廉價勞力成本及土地成本，並竭盡所能吸引外資。反觀國內勞資衝突不斷，環保意識高漲，廠商在勞工、土地、法令規章‥‥成本考量下紛紛外移，能夠繼續留下來的，不是轉型成功、技術提昇，不然就是所謂高科技產業，即近年來政府提倡的綠色矽島構想。早在政府提倡的綠色矽島前，臺灣高科技產業已蓬勃發展，只是早年臺灣高科技半導體廠房大多由有經驗的外商(德商、日商、美商)承建，甚至有些廠房設計還完全與美國矽谷一模一樣(似整廠輸出模式)，無塵室空調控制系統也多採用這些外商慣用控制系統(DDC、DCS、PLC‥‥)。國內半導體廠隨著多年建廠及運轉經驗累積，控制系統之穩定性、執行效率、價格功能比等多因素考量之下，PLC控制系統遂從眾多控制系統中脫穎而出，成為大多數半導體廠所青睞。此時，各種控制系統之優勝劣敗已昭然清楚，時自今日PLC(programmable logic controller)控制系統已成為市場主流。
SCADA(supervisory control and data acquisition)挾個人電腦優勢，提供價格便宜、親切操作環境，最適合當控制器與操作人員間橋樑的人機介面。本專題即以PLC為控制系統討論無塵室之溫濕度控制，並藉由SCADA歷史記錄曲線功能來分析問題，以進一步改善控制邏輯。
本專題即使用PLC為控制系統，SCADA為人機介面，針對科學園區半導體廠廠務空調系統探討MAU對無塵室溫濕度及壓力控制，還有無塵室乾冷排熱交換器泵浦(MIXING STATION)…之控制。
2. MAU空調箱溫濕度PID控制
2.1 MAU架構介紹
外氣空調箱縮寫︰MAU,亦有用MUA來表示,兩者指的都是外氣空調箱(MAKE-UP AIR UNIT) ,以下簡稱外氣空調箱為MAU。在無塵室空調系統需要由外界引入恆溫恆濕之新鮮空氣, 通常MAU 吐出端溫度控制在18℃, 濕度則控制在8g/kg, 空氣潔淨度大約在CLASS10~100, 但並非每一IC廠皆有固定之控制值, 視其生產產品機台特性而略有差異, 不過MAU雖然提供18℃, 8g/kg新鮮空氣, 但此S.A與R.A混合及無塵室人員、機台‥等空調負荷溫升使無塵室空調環境維持在溫度22.5℃、 相對濕度45%。另外，在無塵室內溫度變異尚有dry coil可做溫度調整而濕度則無任何設備再做調整, 因此MAU吐出端濕度控制便相形重要, 某些廠房雖有local steam generator做無塵室濕度二次調整, 但僅限於局部控制。
無塵室內條件的控制當從對無塵室環境影響最大的外氣空調箱(MAU)談起，MAU控制品質直接影響到無塵室環境，其最主要功能在維持室內正壓、提供潔淨空氣及無塵室內溫溼度的控制；而其消耗之能源也最大，一般在半導體廠空調負載用電約佔40%左右，冰水主機又佔空調負載的50%左右，MAU又大約消耗冰水主機的一半以上負載；因此竹科半導體廠在選用MAU時多考慮到供氣品質與節能兩主要因素，雖然MAU廠牌種類型式繁多, 但若以冷熱排排列方式來分，大致可分兩種，其說明如下：
2.1.1 第一種MAU (蒸汽加濕系統)
冷熱排、風車及加濕設備由吸入端依序到吐出端之排列方式為：先第一道冷卻除濕盤管，再第二
道冷卻除濕盤管，經加熱盤管，風車，最後是蒸汽加濕器。如圖2.1
所示。
圖2.1
由於臺灣地屬亞熱帶海島型氣候天氣溫暖潮溼,近年來年平均溫度23~24℃,相對濕度76~78%; 全年度幾乎皆要除濕,少有加濕，只有當冬季極地冷氣團南下時需要加濕;因此MAU 濕度控制平常以除濕為主，遇特殊天氣則以加濕為重點工作。若是控制無塵室溫濕度條件於22.5℃, 45%，則除濕完成必須再加熱使溫度達到要求，所以空調箱風機本身之發熱量擺放於除濕盤管後方，可代替部份加熱盤管能量以減少熱盤管之熱負荷達到節能效
果。MAU 吐出端前最後一道設備是蒸汽加濕器，蒸汽加濕器於外氣低濕時提供水汽提高出口濕度使濕度達到需求量。
2.1.2 第二種MAU (水加濕系統)
冷熱排、風車及加濕設備由吸入端依序到吐出端之排列方式為：外氣進來先經預熱盤管、風車，再到第一道冷卻除濕盤管，經水霧加濕，第二道冷卻除濕盤管，最後是再加熱盤管。如圖2.2所示。
圖2.2
加入系統之水為液相要想混合到氣相空氣中，提高空氣濕度需吸收汽化潛熱，預熱管排存在目的即在提供顯熱去提高空氣溫度以便加濕。臺灣
夏天空氣高溫高濕，預熱管排通常都關閉著;但在冬天外氣溫度偏低故露點溫度偏低如不將外氣預熱到所需溫濕度值的露點溫度，水就無法加到空氣
中，會形成加濕器拼命噴噴到結露，濕度卻加不上去。
近年來半導體及光電廠因製程的精進，對環境的要求不只是溫濕度及PARTICAL而已，空氣中所含的ppb濃度的化學成份也會對產品產生影響，此即AMC( Airborne Molecular Contaminations ) 。由外氣經空調帶入無塵室的AMC，可在MAU加處理設備解決，如果是水溶性的話可用WATER SHOWER 水洗處理，因此WATER SHOWER除了加濕外尚有此功能且不增加成本，故最近新的無塵室MAU大多採此設計。
2.1.3 兩種MAU優缺點比較表
比較類型 建置成本 營運成本 氣密要求 控制穩定度控制邏輯 空氣品質
第一種MAU
(蒸汽加濕系統)
較低 較低 較高 較不穩定 較單純 較差
第二種MAU
(水加濕系統)
較高 較高 高 較穩定 較複雜 較優
A.建置成本︰由於第一種MAU管排數量較第二
種少,相對的管路數量、長度、控制閥件用量亦較少, 建置成本相對較低。
B.營運成本︰又由於第一種MAU管排數量較第
二種少，所以風機風損少，可以降低風機負荷；以台灣氣候言，第二種MAU預熱管排幾乎備而不用，所以絕大部份時間閒置但又會造成風機風損。若從空氣線圖所劃空調過程可了解第二種MAU反覆來回在昇高、降低焓值，因此較為耗能。
C.氣密要求︰為了利用空調箱風機本身之發熱
量代替部份加熱盤管能量，第一種MAU將風機擺設在空調箱中段，使風機前段空調箱產生負壓，使外氣容易侵入，因此需要更高的氣密要求。
D.控制穩定度︰第一種MAU簡易控制方式只有
兩道PID控制,對冷排之除濕或降溫控制採高選擇方式，使得特殊氣候條件時濕度溫度控制
難以兩全其美，尤其是遇到高溫低濕天候，系統濕度將失控。；而第二種MAU有預熱預冷卻、加濕、除濕及再熱溫度控制等多道PID控制，但受控元件不重複，沒有高選擇模式，所以較容易控制。此等控制方式將在後面章節詳細敘述。
E.控制邏輯︰為解決第一種空調箱控制上的缺
點，程式設計上多了許多判斷邏輯。
F.空氣品質︰第二種空調箱使用水霧，水霧不只
提供高相對濕度之空氣，尚有水洗空氣中無法由HAPA過濾掉的細菌病毒功能及水洗掉空氣中的水溶性化學成份，所以第二種空調箱有較佳空氣品質。
2.2 MAU控制設計
2.2.1 控制模式及P&ID如下：
2.2.1.1 第一種MAU(蒸汽加濕系統)空調控制模式P&ID，如圖2.3所示
溫度控制︰由溫度控制器控制PV-181冰水閥與PV-182熱水閥開度使空調箱出口溫度符合溫度設定值。
濕度控制︰由濕度控制器控制PV-181冰水閥與PV-183蒸汽閥開度使空調箱出口濕度符合濕度設定值。
由於溫度控制與濕度控制都須要用到PV-181冰水閥來冷卻降溫或冷卻除濕,若以台灣氣候言一部份時間用PV-181來冷卻除濕,但偶爾會遇到一些特殊天氣,需要降溫又要除濕，意即溫度控制器對PV-181輸出而濕度控制器同時也對PV-181輸出，那麼這時到底PV-181要聽哪一組控制器的指令？所以我們在兩控制器輸出端加上一“高選擇器＂，用來選擇到底需要降溫多一點還是除濕多一
點。但在這種簡單的設計下卻會出現因高溫而降溫控制器輸出大於除濕控制器輸出，造成空調箱出口濕度過低，於是濕度控制器除濕輸出再度減少，一直到除濕輸出等於零之後開始開啟蒸汽閥，當蒸汽閥打開濕度回復正常了，但卻因蒸汽高顯熱又使空調箱出口溫度昇高，溫度昇高再使溫度控制器降溫輸出增加，如此將使得系統不穩定‥‥。
再者因為無塵室內有機台、人員等熱負荷，所以尚有乾冷排(Dry Coil)可再對溫度調控；而濕度則否，即S.A 出了空調箱就不再有任何濕度調控設備，因此空調箱便成為無塵室空調唯一的濕度控制設備，所以上述“高選擇＂應改為“濕度優先＂較
能符合實際運轉情況。
圖2.3
2.2.1.3 第二種MAU(水加濕系統)空調控制模式P&ID，如圖2.4所示
本空調箱TT-02, TT-03, TT-05, TT-07等4只溫度計都是乾球溫度計，大抵因TT-02, TT-03, TT-05量測空氣性質接近飽和點，其乾球、濕球及露點溫度都蠻接近的可用乾球溫度計取代，且乾球溫度計亦較為便宜又不易故障，故4只溫度計皆使用乾球溫度計。
水加濕控制空氣流程：當乾冷天氣，藉由PRE-HEATING VALVE(TCV-01) 提高空氣顯熱藉以蒸發水液為水汽，使空氣自水霧加濕器後乾球溫度計(TT-02)達到設定值；但若遇濕熱天氣則先經PRE-COOLING VALVE(TCV-03)降溫至乾球溫度計(TT-03) 達到設定值，再經水霧加濕器，洗淨空氣。空氣再經第二道冷排，此冷排為除濕冷排，由DE-HUMIDIFICTION VALVE(TCV-05)控制除濕後溫度(TT-05)。最後空氣經由再熱熱排作顯加熱處理，控制系統視S.A溫度(TT-07)調整RE-HEATING VALVE (TCV-07)開度。
以程式語言符號表示MAU溫濕度控制程式如下︰
MAU_TC03_PID== 空調箱預熱溫度控制器
MAU_TC03_PID.CV == 空調箱預熱溫度控制輸出; UNIT︰%, MAU_TC02_PID== 空調箱預冷卻溫度控制器
MAU_TC02_PID.CV == 空調箱預冷卻溫度控制輸出; UNIT︰%, MAU_TC05_PID== 空調箱除濕溫度控制器
MAU_TC05_PID.CV == 空調箱除濕溫度控制輸出; UNIT︰%, MAU_TC07_PID== 空調箱再熱溫度控制器
MAU_TC07_PID.CV == 空調箱再熱溫度控制輸出; UNIT︰%, TCV_01 = MAU_TC03_PID.CV;
IF (MAU_TC03_PID.CV >= 5) THEN
MAU_TC02_PID.CV = 0;
ENDIF
TCV_03 = MAU_TC02_PID.CV;
TCV_05 = MAU_TC05_PID.CV;
TCV_07 = MAU_TC07_PID.CV;
IF (FAN_STOP) THEN
TCV_01 = 0;
TCV_03 = 0;
TCV_05 = 0;
TCV_07 = 0;
ENDIF
圖2.4
2.3 控制模式顯示在空氣線圖
2.3.1 第一種MAU(蒸汽加濕系統)空調控制空氣線圖如圖2.5所示：
圖2.5
2.3.2 第二種MAU(水加濕系統)空調控制空氣線圖如圖2.6所示：
圖
2.6
OA Summer
36/32℃
OA Summer 36/32℃
3. MAU 出口端濕度比與無塵室相對濕度串級控制(CASCADE)
3.1 無塵室相對濕度計選擇與空調箱之對應關係
一般半導體廠同一期之MAU 數量通常有5~10部，每一MAU 都有各自的溫濕度控制，再將各MAU 出口端匯合在一共同風管供應到無塵室，理論上空調送風應在共同風管內平均混合，但因空間限制、風管管路長度限制，常有各MAU 出口S.A 混合不均現象，使某些MAU 對某特定無塵室區域影響特別顯著，因此當我們在處理無塵室相對濕度與MAU 出口端濕度比之串級控制時必須先將MAU 與C/R ZONE 之對應關係找出來。由於蒸汽加濕系統控制元件較少，當加濕除濕轉換過程時控制不易，在實測過程中，我們發現編號：MAU-03空調箱對PHOTO AREA(黃光區)影響最為顯著。因此就針對MAU-03執行串級控制程式修改測試，做出下述歷史曲線圖，及分析改善作業。
無塵室相對濕度計選用策略(strategy)：數量兩支，具REDUNDANT 功能，平時兩支均正常時取平均值，若有一支相對濕度計故障尚有一支相對濕度計可供控制，但若遇年度排定之SENSOR CALIBRATION 時可將正在校正的SENSOR 隔離不
做控制，當然此時就如同只有一支相對濕度計一樣，一直到校正完畢取消隔離才又恢復取平均值方式。
3.2 與無塵室相對濕度串級控制
MAU S.A PID 控制參數之SCADA 畫面，如圖3.1所示 改善前：
MAU S.A humidity PID setpoint controlled by C/R RH cascade PID output (reset mode)： 趨勢圖分析：
綠色曲線：MAU S.A 濕度PID 設定值(受CASCADE PID 輸出所控制調整) 紅色曲線：C/R RH
藍色曲線：MAU S.A 濕度PID 輸出值 紫色曲線：MAU S.A 溫度PID 輸出值
*註：當藍色曲線與紫色曲線交會時，若交會前藍色曲線在50%以上表示除濕轉加濕(如圖3.2交會前藍色曲線在50%以下表示加濕轉除濕。
缺點：此控制模式未能滿足C/R RH 變化量小於±
1%，尤其當天氣乾冷需要加濕時。
圖3.1
圖3.2
改善前失控畫面，如圖3.3所示 綠色曲線： C/R RH (第一只) 紅色曲線：
C/R RH (第二只)
圖
3.3
改善中：
為改善圖 3.3缺失，我們試著改變控制模式(CASCADE PID輸出 no reset)：
MAU S.A humidity PID setpoint controlled by C/R RH cascade PID output (no reset)
趨勢圖分析：
綠色曲線：MAU S.A 濕度PID設定值(受CASCADE PID輸出所控制調整) 紅色曲線：C/R RH
藍色曲線：MAU S.A 濕度PID輸出值
紫色曲線：MAU S.A 溫度PID輸出值
*註：當藍色曲線與紫色曲線交會時，若交會前藍色曲線在50%以上表示除濕轉加濕(如圖3.4)；若交會前藍色曲線在50%以下表示加濕轉除濕。
缺點：此控制模式未能滿足C/R RH 變化量小於±1%，尤其當天氣乾冷需要加濕時。
圖3.4
改善完成：
為改善圖3.4缺失，我們再試著改變控制模式，在圖3.4中cascade control控制曲線(綠色曲線)正常反應無塵室相對濕度，cascade control已達到應有功能，所以不再考量；但加除濕期間仍不穩定，此問題應來自於控制閥(冰水除濕閥在低開度時有無效開度，而蒸汽加濕閥在低開度時有轉換傳輸延遲)，因此我們修改軟體，讓除濕閥與加濕閥於低開度時直接跳過此開度，甚至有預開預關除濕閥與加濕閥，使濕度控制更平穩。
趨勢圖分析：
綠色曲線：MAU S.A 濕度PID設定值(受
CASCADE
PID 輸出所控制調整) 紅色曲線：C/R RH
藍色曲線：MAU S.A 濕度PID 輸出值 紫色曲線：MAU S.A 溫度PID 輸出值
*註：當藍色曲線與紫色曲線交會時，若交會前藍色曲線在50%以上表示除濕轉加濕(如圖3.5)；若交
會前藍色曲線在50%以下表示加濕轉除濕。 *註：藍色曲線垂直上升、下降即是直接跳過閥體低開度區所得結果。
此控制模式不只滿足C/R RH 變化量小於±1%，甚至變化量小於±0.5% (正常控制在45.0%，圖3.5變化量僅45.2%~44.9%)。
圖3.5
圖3.5連續7天歷史曲線圖顯示，無塵室相對濕度(紅色曲線)不論天氣如何變化，皆可平穩控制。
改善完成(放大圖)，如圖3.6所示： 放大除濕轉加濕期間曲線變化。
綠色曲線：MAU S.A 濕度PID 設定值(受CASCADE PID 輸出所控制調整) 灰色曲線：C/R RH
藍色曲線：MAU S.A 濕度PID 輸出值 紫色曲線：MAU S.A 溫度PID 輸出值
紅色曲線:C/R RH 不論是否除濕轉加濕或加濕轉除濕過程，無塵室相對濕度都很平穩
圖3.6
改善完成(放大圖)，如圖3.7所示： 放大加濕轉除濕期間曲線變化。
綠色曲線：MAU S.A 濕度PID 設定值(受CASCADE PID 輸出所控制調整)
灰色曲線：C/R RH
藍色曲線：MAU S.A 濕度PID 輸出值 紫色曲線：MAU S.A 溫度PID 輸出值
圖3.7
4. 結論
常見PLC應用於半導體廠、光電廠之系統有C/R(MAU、DRY COIL、MIXING PUMP STATION)、EXHAUST、PCW、UPW、DE-SMOKE‥‥。在無塵室空調自動控制應用領域上，不外乎溫度、濕度、壓力控制，但無論如何，萬變不離其宗的守則就是要穩定。透過本專題介紹已能了解無塵室空調系統控制，就算是最簡單架構的蒸汽加濕空調箱，我們一樣可以將無塵室溫、濕度控制在極盡平穩狀態。PLC控制系統擁有高穩定性、高執行效率、功能強大等多重優勢，早已成為今日控制系統市場之主流控制器，再輔以SCADA人機介面及SPC(品管軟體)等PC軟體，不啻為無塵室空調自動控制最佳選擇。
溫度、濕度控制採用PLC內建PID功能方塊方式設計，只要在中控室SCADA電腦調整PID參數，又有Trend Char記錄調整過程之溫度、濕度變化，使PID調整十分方便，在現場變頻器只要合適的參數設定值，即可獲得滿意的控制效果；另外PLC通訊網路能力強，可支援數種標準的通訊協定，可和多種它廠牌設備連線，進行現場狀態監控，廠務值班工程師只是在中控室便可掌握全廠設備運轉狀態，因此控制系統往通訊網路架構走已是目前新建廠房熱門趨勢。
參考文獻
1.“Control system for heating，ventilating and air
conditioning＂, by Roger W﹒Haines & Douglas
C﹒Hittle，Chapman & Hall Publishing Co.
2.“Refrigeration and Air Conditioning＂，2nd
edition, by Stock，W﹒F & J﹒W Jones，
McGraw-Hill，Inc﹒
3.“Principles of Refrigeration, by Roy J﹒
Dossat ，Hall International，Inc﹒
4.恒壓供水系統的模糊控制：溫州大學工業工
程學院 申桂英、馬光 , 浙江大學工業控制
技術國家重點實驗室 孫斌 5.“PLC-5 programmable controller Instruction set
reference＂，Rockwell Automatio
温湿度独立控制空调技术简介 2013/4/16 8:14:02 来源：广州恒星发布者：广州恒星 一、常规空调技术存在的问题 从人体的热舒适度与健康出发，要求对室内温度、湿度进行全面控制，夏季人体舒适区为25℃,相对湿度60%，此时露点温度为16.6℃.空调排热排湿的任务可以看成是从25℃的环境中向外排热，在16.6℃的露点温度的环境下向外排湿。目前空调方式的排热排湿都通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，实现排热排湿的目的。常规温湿度混合处理的空调方式存在如下问题： 1、能源浪费。使用一套系统同时制冷和除湿，为了满足冷凝方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6℃的露点温度需要约7℃的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7℃的冷冻水、房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5℃的原因。在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7℃的低温冷源进行，造成能量利用品位上的浪费。而且经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成能源的进一步浪费与损失。 2、难以适应热湿比的变化。通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象。相对湿度过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加。相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加使处理新风的能耗增加。 3、造成室内空气品质下降。大多数空调依靠空气通过表冷器对空气进行降温除湿，这就导致表冷器表面成为潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的理想场所。空调系统繁殖和传播霉菌成为可能引起健康问题的主要因素。另外，目前我国大多数城市的主要污染物仍是可吸入颗粒物，因此有效过滤空调系统引人的室外空气是维持健康环境的重要问题。然而过滤器内必然是粉尘聚集处，如果再漂溅过一些冷凝水，则也成为各种微生物繁殖的理想场所。频繁清洗过滤器既不现实，也不是根本的解决方案。 4、传统的室内末端装置有局限性。为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低，就要求有较大的循环通风量。例如每平方米建筑面积如果有80W/M2显热需要排除，房间设定温度为25℃时，当送风温度为15℃时，所要求循环风量为24M3/HR/M2，这就往往造成室内很大的空气流动，使居住者产生不适的出风感。为减少这种出风感，就要通过改变送风口的位置和形式来改变室内气流组织，这往往要在室内布置风管，从而降低室内净高度或者加大楼层间距。很大的通风量还极容易引起空调噪声，并且很难有效消除，在冬季，为了避免出风感，即使安装了空调系统，也往往不使用热风，而是通过另一套的暖气系统（如采暖散热器）供热。这样就导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使用。 5、输配能耗的问题。为了完成室内环境控制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、CO2、气味等。在中央空调系统中，风机、水泵消耗了40%~70%的整个空调系统的电耗。在常规中央空调系统中，多采用全空气系统的形式，所有的冷量全部用空气来传递，导致输配系统效率很低。相对而言，1M3水所输送的热量和3840M3空气输送的热量是相对的。 此外，随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动力成为迫切需要，目前北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使得电力负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低效运行。如果可以利用这部分热量驱动空调，既省下空调能耗，又可使热电联产正常运行，增加发电能力。这样即可减缓夏季
组合式空调机组温湿度控制方案说明 一、设计概述 本控制系统便于提高HVAC设备的性能和工作人员的工作效率。该系统控制器独立运行，保证自动控制过程的安全、可靠性；PID 控制方式提供了良好的控制精度和调节特性，特别适合于暖通空调系统控制。系统提供了消防信号联锁及报警、压差报警，风机启动连锁等多重保护措施，保证系统的安全运行。本系统使用和操作极为简便，控制灵活方便。用户可通过直观的显示监测和控制空调设备，方便的修改温湿度控制设定值，实时监测运行数据。 二、监视及控制内容 1．空调箱温湿度控制原理： 1）温湿度控制 DDC控制器采样回风温T和回风湿度H在DDC内部与设定点比较，其差值△T和△H经比例积分PI控制模块计算后输出调节值至调节压缩机、电加热、加湿器输出，保持室内温度湿度稳定。当回风温度高于设定点温度，控制器输出信号给压缩机启动，降低室内温度。当回风温度低于设定点温度，控制器输出信号给电加热，使其逐级打开，使室内温度升高。当湿度高于设定湿度时，控制器输出信号给压缩机，使其打开，降低温度除湿。 当湿度低于设定湿度时，控制器输出信号给加湿器，让其打开，增大加湿量，保持室内湿度稳定。 2）故障报警 空调机有任何不正常状态, 系统均视为故障讯号, 并立即报警, 报警包括:温度超限报警、湿度超限报警、风机状态异常报警、滤网阻塞报警等。 3）联锁控制 压缩机、电加热、加湿器与风机连锁控制：在冬季和夏季运行模式下，风机启动后，压缩机、电加热、加湿器即根据需要动作，然后根据回风温度、湿度要
求打开或者关闭，在正常关机情况下，自控系统在接到关机信号后，关闭电加热、加湿器、压缩机。 机组启停连锁控制： 空调自控系统在得到风机运行状态反馈信号的情况下，根据回风温湿度要求开启电加热、压缩机、电加湿等。 一旦空调系统故障报警，空调自控系统自动关闭电加热、电加湿、压缩机，关闭风机，当压缩机有任何故障，也将关闭压缩机，并显示报警原因，停止其工作。 4）控制参数显示和设定: 空调机各状态参数在就地DDC控制器上显示出来, 参数包括: 回风温 度、湿度，面板温度设定输入（也即面板输出到控制器的温度设定信号）、面板湿度设定输入（也即面板输出到控制器的湿度设定信号）。 另也可对所有DDC控制器的DO和AO点进行超驰控制, 实现对所有不同设备的手动控制。
北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
温湿度独立控制空调系统特点分析 摘要：夏季，空调系统将担任除去室内的余热和余湿的任务，除此之外，还有改善室内空气质量的功能。目前的空调系统还存在着很多问题，例如温湿度控制不独立，湿度控制不合理、夏季湿表面污染等等。本文介绍了温湿度独立控制空调系统的原理以及温湿度独立控制空调系统的相关设备组成，比较分析了温湿度独立控制空调系统与常规空调系统的优缺点，最后对温湿度独立控制空调系统的发展前景进行了展望。 关键词：独立控制；空调系统；原理；前景 abstract: the summer, air conditioning system will remove indoor waste heat and wet. besides, it also improves indoor air quality function. the current air conditioning system also has very many problems, such as temperature and humidity control is not independent, humidity control is not reasonable, summer wet surface pollution and so on. this paper introduces the temperature and humidity of the air conditioning system independent control principle and the temperature and humidity of the air conditioning system independent control related equipment composition, comparing the temperature and humidity control air conditioning system with the general independence and the advantages and disadvantages of the air conditioning system, and finally to independent control temperature and humidity of the air conditioning system development prospect. keywords: independent control; air conditioning system; principle; prospects 1 前言 改革开放以来，我国经济的发展非常迅速，人民生活的水平也迅速提高，这就急切需要增加或者改造建筑来满足人们的物质需求，同时也导致了建筑能耗的增加。有资料显示[1]，全国的建筑能耗约占总能耗的30%多。很多因素会影响到建筑能耗，例如，空调系统、空调环境、人员及其它设备等。空调系统能耗非常大，以集中空调系统来说，它的能耗占建筑能耗的50%多[2，3]，约占全国总能耗的15％。因此，必须要降低空调系统的能耗，这也是实现国家“节能减排”以及构建资源型、节约型社会的重要途径。温湿度独立控制空调系统是在空调应用方面进行的新的尝试，是其新形式之
毕业设计 论文题目:温度自动控制系统的设计 院(部)名称:电气信息工程学院学生姓名: 专业: 学号 : 指导教师姓名: 论文提交时间: 论文答辩时间: 学位授予时间:
摘要 随着科技的不断进步，在工业生产中温度是常用的被控参数，而采用单片机来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。本文介绍了数字温度测量及自动控制系统的设计。阐述了以AT89C52单片机为核心的温度控制系统的工作原理和设计方法。主要组成部分：AT89C52单片机、温度传感器、显示电路、温度控制电路。它可以实时的显示和设定温度，实现对温度的自动控制。而且设有超温报警程序。测试表明，本设计对温度的控制有方便、简单的特点，大幅提高了被控温度的技术指标。温度信号由温度芯片DS18B20采集，并以数字信号的方式传送给单片机。文中介绍了该控制系统的硬件部分，包括：温度检测与温度控制电路。单片机通过对信号进行相应处理，从而实现温度控制的目的。 关键词：温度自动控制，AT89C52，DS18B20，PID
ABSTRACT With the development of science and technology, temperature is used to be controlled parameter in industrial production. Controlling controlled parameter by microcontroller has been main trend in today's society. This paper introduces the design of digital temperature measurement and automatic control system .It consists of AT89C52 microcontroller, temperature sensor, show circuit and temperature control circuit. It is able to display and set temperature in real-time. The purpose is to achieve the control of temperature. Besides, it has over- temperature alarm program. Tests show that this design not only controls temperature conveniently and simply but also improve the technical indicators of controlled temperature greatly. With as the core of microcontroller, this design achieves the control of temperature. Temperature signal is collected by temperature chip DS18B20 and transmitted to microcontroller in the form of digital signal. This paper introduces the hardware of the system including temperature detection and temperature control circuit. Microcontroller achieves the purpose of temperature control by processing sign correspondingly. KEY WORDS:automatic temperature control, AT89C52 , DS18B20, PID
目录 带信号选择器的室内温、湿度控制 (2) 根据送风温度及露点温度实现送风温、湿度控制 (3) 送、回风温度串级调节的新风温度控制 (3) 按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节 (3) 温、湿度串级调节并执行机构的分程控制 (4) 送、回风湿度串级调节和湿度的选择控制 (4) 按新、回风焓值比较控制新风量 (5) 空调系统中的防火安全控制 (7)
带信号选择器的室内温、湿度控制 带信号选择器的室内温、湿度控制原理如下图 图 1 M M M OA TV1TV2MV MC 01 01 SS TC 01 01 TC MI 01 01 TMT RA SA 冷水热水 蒸汽 温度调节：利用室内温、湿度变送器TMT01检测室内的温度，并经温度调节器TC01控制冷水电动三通调节阀（分流三通）TV1和热水电动分流三通调节阀TV2以满足室内温度调节的需要。进入冬天运行时，将TC01温度调节器上的“冬-夏”季转换开关置于“冬”季档，如果室内温度高于设定值时，TC01温度调节器将控制热水电动调节阀改变分流比例，减少进入空气加热器的热水量，降低室内的温度；反之，则增大分流三通调节阀直流通路的热水量，提高室内温度。夏季运行时，则须将TC01温度调节器上的冬-夏季转换开关切换至“夏”档，此时如果室内检测到的温度高于设定值时，信号经TC01温度调节器和SS01信号选择器后，控制冷水阀TV1使之开大分流三通的直流通路；反之则关小TV1的直流通路。 湿度调节：利用室内温、温度传感变送器TMT01检测空调房间内的湿度信号，并通过调节器MC01控制电动双通调节阀MV或冷水分流三通TV1，以控制空调房间内的相对湿度。冬季运行时，将湿度调节器MC01上的“冬-夏”季转换开关转换为“冬”档，此时房间内湿度低于室内湿度设定值时，调节器则发出指令，驱动电动加湿调节阀开启（或开大），加大进入送风气流中的水蒸汽量以提高室内的相对温度；反之，则关小加湿电动调节阀，减少进入送风气流中的水蒸汽量，降低室内的相对湿度。如果加湿电动阀MV外于全闭状态，室内的相对湿度仍高于室内温度设定时，温度调节器的控制信号将通过信号选择器SS01与TC01控制信号相比较，当除湿信号电压高于湿度控制信号的电压时，则将由湿度调节器MC01控制冷水电动三通调节阀，对空气进行除湿处理，以达到房间内湿度控制的目的。
温湿度独立控制空调系统特点分析 1.温湿度独立控制空调系统原理及相关设备组成 1.1温湿度独立控制空调系统的原理 温湿度独立控制空调系统是指在一个空调系统中，采用两种不同蒸发温度的冷源，用高温冷冻水取代传统空调系统中大部分由低温冷冻水承担的热湿负荷，这样可以提高综合制冷效率，进而达到节省能耗的目的。在温湿度独立控制空调中，高温冷源作为主冷源，它承担室内全部的显热负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以上；低温冷源作为辅助冷源，它承担室内全部的湿负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以下。 1.2相关设备组成 温湿度独立控制系统由4个核心组成部件组成，分别为高温冷水机组、新风处理机组、去除显热的室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。
除湿系统主要由再生器、储液罐、新风机、输配系统和管路组成。除湿系统中，主要采用分散除湿和集中再生的方式，再生浓缩后的浓溶液被输送到新风机中。储液罐具有存储溶液的作用和蓄存高能力的能量，可以缓解再生器对持续热源的需求，可以降低整个除湿系统的容量。 2. 温湿度独立控制空调系统与传统空调系统（热湿耦合）的比较分析 2.1可以避免过多的能源消耗 从处理空气的过程我们可以知道，为了满足送风温差，一次回风系统需对空气进行再热，然后送入室内。这样的话，这部分加热的量需要用冷量来补偿。而温湿度独立控制空调系统就避免了送风再热，就节省了能耗。传统的空调系统中,显热负荷约占总负荷的比例为50%～70%，潜热负荷约占总负荷的3比例为0%～50%。原本可以采用高温冷源来承担，却与除湿共用7℃冷冻水，造成了利用能源品位上的浪
费，这种现象在湿热的地区表现的尤为突出；经过处理的空气，湿度可以满足要求，但会引起温度过低的情况发生，需要对空气再热处理，进而造成了能耗的进一步增加。 2.2温湿度参数很容易实现 传统的空调系统不能对相对湿度进行有效的控制。夏季，传统的空调系统用同一设备对空气热湿处理，当室内热、湿负荷变化时，通常情况下，我们只能根据需要，调整设备的能力来维持室内温度不变，这时，室内的相对湿度是变化的，因此，湿度得不到有效的控制，这种
天成药业有限公司 药品储存温湿度自动监测系统 建设服务方案 北京龙鼎金陆测控技术有限公司
一、北京龙鼎金陆简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司简介 北京龙鼎金陆测控技术有限公司坐落于国家级经济技术开发区－北京经济技术开发区，也称亦庄开发区，是国家计量院高级工程师及地方传感器协会副会长联合成立的一家集科、工、贸为一体的现代化高科技企业。 公司从成立伊始一直脚踏实地的努力为国人创造“质好而不贵”的国货精品，打造以自主创新为龙鼎企业特色的产业价值链，塑造龙鼎金陆LD的这一民族品牌，并一定坚信会成为振兴民族传感器事业及工业自动化控制系统的一面旗帜来迎接国际化的挑战。 近年来，公司又荟萃了环材料学、力学等多种学科的精良人材，不但吸取了日本株式会社共和电业、美国KULITE公司的箔式传感器、扩散硅传感器的制造技术，而且凭借雄厚的技术、科技开发力量及精湛的生产工艺水平，研制、开发、制造上百种称重测力传感器、压力变送器、智能仪表及计算机控制系统。广泛应用于船舶、汽车制造、内燃机、电机、冶金、化工、食品、医疗、航空航天、各大科研所、院校、交通、能源、机械制造、建材等领域。 公司全体员工以热情周到的售前和售后服务，深得用户的好评和信赖。北京龙鼎金陆测控技术有限公司全体员工热忱欢迎各界人士的光临与指导，同时也希望各界人士对我司做深入的监督，以便我们随时的纠正我们的不足，力争向您提供更优质的产品和服务。 以良好的信誉、周到的服务、可靠的质量铸造国货精品是我们一贯的宗旨 以创新技术、优化管理和齐心协力提升品质来嬴取客户信赖是我们的根本 二、我们的优势 北京龙鼎金陆作为一家药品储运温湿度监测系统研发、建设的高新技术企业，为各类涉药企业提供稳定、高效的温湿度监测设备及系统解决方案。 服务专业专注 公司深入研究药品产业政策及行业管理特点，专注服务于药品监管部门与药品相关企业。 公司建立了具备行业资格准入要求的人员队伍，温湿度监管平台及温湿度监测系统（企业端）的研发、销售、安装、服务均由具备执业药师资格的公司在职员工全程参与。
组合式空调机组温湿度控制方案说明 、设计概述 本控制系统便于提高HVAC设备的性能和工作人员的工作效率。该系统控制 器独立运行，保证自动控制过程的安全、可靠性；PID控制方式提供了良好的 控制精度和调节特性，特别适合于暖通空调系统控制。系统提供了消防信号联锁及报警、压差报警，风机启动连锁等多重保护措施，保证系统的安全运行。 本系统使用和操作极为简便，控制灵活方便。用户可通过直观的显示监测和控 制空调设备，方便的修改温湿度控制设定值，实时监测运行数据。 二、监视及控制内容 1 ?空调箱温湿度控制原理： 1）温湿度控制 DDC控制器采样回风温T和回风湿度H在DDC内部与设定点比较，其差值 △ T和厶H经比例积分PI控制模块计算后输出调节值至调节压缩机、电加 热、加湿器输出，保持室内温度湿度稳定。当回风温度高于设定点温度，控制器输出信号给压缩机启动，降低室内温度。当回风温度低于设定点温度，控制器输出信号给电加热，使其逐级打开，使室内温度升高。当湿度高于设定湿度时，控制器输出信号给压缩机，使其打开，降低温度除湿。 当湿度低于设定湿度时，控制器输出信号给加湿器，让其打开，增大加湿量，保持室内湿度稳定。 2）故障报警 空调机有任何不正常状态，系统均视为故障讯号，并立即报警，报警包括：温度超限报警、湿度超限报警、风机状态异常报警、滤网阻塞报警等。 3）联锁控制 压缩机、电加热、加湿器与风机连锁控制：在冬季和夏季运行模式下，风机 启动后，压缩机、电加热、加湿器即根据需要动作，然后根据回风温度、湿度要求
打开或者关闭，在正常关机情况下，自控系统在接到关机信号后，关闭电加热、加湿器、压缩机。 机组启停连锁控制： 空调自控系统在得到风机运行状态反馈信号的情况下，根据回风温湿度要求开启电加热、压缩机、电加湿等。 一旦空调系统故障报警，空调自控系统自动关闭电加热、电加湿、压缩机，关闭风机，当压缩机有任何故障，也将关闭压缩机，并显示报警原因，停止其工作。 4）控制参数显示和设定： 空调机各状态参数在就地DDC控制器上显示出来,参数包括：回风温 度、湿度，面板温度设定输入（也即面板输出到控制器的温度设定信号）、 面板湿度设定输入（也即面板输出到控制器的湿度设定信号）。 另也可对所有DDC控制器的DO和A0点进行超驰控制，实现对所有不同设备的手动控制。
引言 目前我国土地沙漠化日益严重，所以在沙漠种植植物，防沙固土便显得很重要。但是，沙漠植物的存活率一直很低，在沙漠种植植物，如果存活不了，那么既不能改善环境，又浪费了人力物力资源。沙漠植物存活的环境由多个因子组成，如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。时下，我国沙漠环境控制目前仍靠人工经验来管理，严重影响了沙漠植物生产的效益，阻碍了环境的发展进度，因此，采用先进的人工智能技术，科学、合理地控制影响植物的环境因子，通过计算机控制设备进行环境控制，以便给植物生长创造一个最佳的环境条件，既做到防沙固土，同时又改善了环境，这对沙漠环境施行自动检测和控制是非常必要的。沙漠设施的关键技术是环境控制，主要是温湿度的控制，其目的是提高控制及作业精度。温湿度控制仪的发展相当迅速，近几十年内，由于电子行业的迅速发展和集成电路和高集成电路的产生，控制仪走向微型化、多功能化。温湿度传感器在工农业生产、气象、环保、医学等领域得到越来越广泛的应用。温湿度控制仪目前普遍采用的方案： 方案：采用集温湿度传感器于一体的 SHT11 芯片为主要芯片的控制仪。由于传统的模拟式湿度传感器（方案一）一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而SHT11是瑞士Sensiri-on公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定免外围电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合，为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。
目录 1. 整体设计 (1) 1.1 设计要求及框图 (1) 1.2 元器件的选择 (2) 1.2.1 单片机的选择 (2) 1.2.2 温度传感器的选择 (2) 1.2.3 显示模块的选择 (2) 1.2.4 系统设计方案的确定 (2) 2. 系统的硬件设计 (4) 2.1 单片机的最小系统 (4) 2.2 温湿度传感器SHT11 (4) 2.3 LCD 显示--LCD1604 (5) 2.3.1 LCD1604的连接电路 (5) 2.3.2 LCD1604的连接电路 (5) 2.4 报警电路的设计 (6) 2.5 控制电路的设计 (7) 3. 软件系统设计 (8) 3.1 软件设计的整体思想 (8) 3.2 程序流程图设计 (8) 4. 调试 (10) 4.1 软件调试 (10) 4.2 硬件调试 (10) 4.3 液晶模块调试 (11) 4.4 报警电路调试 (1) 结论 (13) 致谢 (14) 参考文献 (14) 附录 (16) 附录A：系统电路图 (16)
温湿度独立控制空调系 统作业 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
温湿度独立控制空调系统特点分析 1.温湿度独立控制空调系统原理及相关设备组成 温湿度独立控制空调系统的原理 温湿度独立控制空调系统是指在一个空调系统中，采用两种不同蒸发温度的冷源，用高温冷冻水取代传统空调系统中大部分由低温冷冻水承担的热湿负荷，这样可以提高综合制冷效率，进而达到节省能耗的目的。在温湿度独立控制空调中，高温冷源作为主冷源，它承担室内全部的显热负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以上；低温冷源作为辅助冷源，它承担室内全部的湿负荷和部分的新风负荷，占空调系统总负荷的50%以下。 相关设备组成 温湿度独立控制系统由4个核心组成部件组成，分别为高温冷水机组、新风处理机组、去除显热的室内末端装置、去除潜热的室内送风末端装置。
除湿系统主要由再生器、储液罐、新风机、输配系统和管路组成。除湿系统中，主要采用分散除湿和集中再生的方式，再生浓缩后的浓溶液被输送到新风机中。储液罐具有存储溶液的作用和蓄存高能力的能量，可以缓解再生器对持续热源的需求，可以降低整个除湿系统的容量。 2. 温湿度独立控制空调系统与传统空调系统（热湿耦合）的比较分析 可以避免过多的能源消耗 从处理空气的过程我们可以知道，为了满足送风温差，一次回风系统需对空气进行再热，然后送入室内。这样的话，这部分加热的量需要用冷量来补偿。而温湿度独立控制空调系统就避免了送风再热，就节省了能耗。传统的空调系统中,显热负荷约占总负荷的比例为50%～70%，潜热负荷约占总负荷的3比例为0%～50%。原本可以采用高温冷源来承担，却与除湿共用7℃冷冻水，造成了利用能源
内蒙古大学鄂尔多斯学院2011级自动化专业学年论文 引言 目前我国土地沙漠化日益严重，所以在沙漠种植植物，防沙固土便显得很重要。但是，沙漠植物的存活率一直很低，在沙漠种植植物，如果存活不了，那么既不能改善环境，又浪费了人力物力资源。沙漠植物存活的环境由多个因子组成，如温度、光照、湿度及二氧化碳浓度等。时下，我国沙漠环境控制目前仍靠人工经验来管理，严重影响了沙漠植物生产的效益，阻碍了环境的发展进度，因此，采用先进的人工智能技术，科学、合理地控制影响植物的环境因子，通过计算机控制设备进行环境控制，以便给植物生长创造一个最佳的环境条件，既做到防沙固土，同时又改善了环境，这对沙漠环境施行自动检测和控制是非常必要的。沙漠设施的关键技术是环境控制，主要是温湿度的控制，其目的是提高控制及作业精度。温湿度控制仪的发展相当迅速，近几十年内，由于电子行业的迅速发展和集成电路和高集成电路的产生，控制仪走向微型化、多功能化。温湿度传感器在工农业生产、气象、环保、医学等领域得到越来越广泛的应用。温湿度控制仪目前普遍采用的方案： 方案：采用集温湿度传感器于一体的 SHT11 芯片为主要芯片的控制仪。由于传统的模拟式湿度传感器（方案一）一般不仅要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，其测量精度难以保证。而SHT11是瑞士Sensiri-on公司生产的具有二线串行接口的单片全校准数字式新型相对湿度和温度传感器，可用来测量相对湿度、温度和露点等参数，具有数字式输出、免调试、免标定免外围
内蒙古大学鄂尔多斯学院2011级自动化专业学年论文 电路及全互换的特点。该传感器将CMOS芯片技术与传感器技术融合，为开发高集成度、高精度、高可靠性的温湿度测控系统提供了解决方案。
大棚温湿度自动控制系统设计 摘要：本设计是基于STC89C52RC单片机的大棚温湿度自动控制系统，采用SHT10作为温湿度传感器，LCD1602液晶屏进行显示。SHT10使用类似于I2C总线的时序与单片机进行通信，由于它高度集成，已经包括A/D转换电路，所以使用方便，而且准确、耐用。LCD1602能够分两行显示数据，第一行显示温度，第二行显示湿度。这个控制系统能够测量温室大棚中的温度和湿度，将其显示在液晶屏LCD1602上，同时将其与设定值进行对比，如果超出上下限，将进行报警并启动温湿度调节设备。此外，还可以通过独立式键盘对设定的温湿度进行修改。通过设计系统原理图、用Proteus软件进行仿真，证明了该系统的可行性。 关键词：STC89C52RC，SHT10，I2C总线，独立式键盘，温湿度自动控制 Abstract: This design is an automatic temperature and humidity controller for greenhouses, with the STC89C52RC MCU being its main controller. It uses the SHT10 as the temperature and humidity sensor, and the LCD1602 to display the messages. The SHT10 uses a timing sequence much like the I2C to communicate with the micro-controller. Because it’s a highly integrated chip, it already includes an analog to digital converter. Therefore, it’s quite convenient to use, and also accurate and durable. The LCD1602 can display two lines of messages, with the first line for temperature and the second line for humidity. The design can measure the temperature and humidity in a greenhouse, and then display it on a LCD1602. Meanwhile, it compares the data with the set limit. If the limit is exceeded, then the system will send out a warning using a buzzer and activate the temperature and humidity controlling equipment. Besides, the set limit can be modified with the independent keyboard. Through schematic design and Proteus simulation, the feasibility of this design has been proved. Keywords: STC89C52RC, SHT10, I2C bus, independent keyboard, temperature and humidity control
摘要：本文在分析了目前热湿联合处理空调系统所面临的主要问题的基础上，提出了热湿独立控制空调策略：采用新风去除室内的余湿、承担室内空气质量的任务，采用高温冷源去除室内的余热。并提出了温湿度独立控制空调方式对室内末端装置、新风处理、制备高温冷源的要求与影响，介绍了温湿度独立控制系统的应用实践工程。 关键词：温湿度独立控制新风高温冷源 1 引言 从热舒适与健康出发，要求对室内温湿度进行全面控制。夏季人体舒适区为25ºc，相对湿度60%，此时露点温度为16.6ºc。空调排热排湿的任务可以看成是从25ºc 环境中向外界抽取热量，在16.6ºc的露点温度的环境下向外界抽取水分。目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。现有的热湿联合处理的空调方式存在如下问题。 （1）热湿联合处理的能源浪费。由于采用冷凝除湿方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6ºc的露点温度需要约7ºc的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7ºc的冷冻水、房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5ºc的原因。在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7ºc的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进一步浪费与损失。 （2）难以适应热湿比的变化。通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加；相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加使处理室外新风的能耗增加。 （3）室内空气品质问题。大多数空调依靠空气通过冷表面对空气进行降温除湿，这就导致冷表面成为潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的最好场所。空调系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起健康问题的主要原因。另外，目前我国大多数城市的主要污染物仍是可吸入颗粒物，因此有效过滤空调系统引入的室外空气是维持室内健康环境的重要问题。然而过滤器内必然是粉尘聚集处，如果再漂溅过一些冷凝水，则也成为各种微生物繁殖的最好场所。频繁清洗过滤器既不现实，也不是根本的解决方案。 （5）输配能耗的问题。为了完成室内环境控制的任务就需要有输配系统，带走余热、余湿、co2、气味等。在中央空调系统中，风机、水泵消耗了40~70%的整个空调系统的电耗。在常规中央空调系统中，多采用全空气系统的形式。所有的冷量全部用空气来传送，导致输配效率很低。 此外，随着能源问题的日益严重，以低品位热能作为夏季空调动力成为迫切需要。目前北方地区大量的热电联产集中供热系统在夏季由于无热负荷而无法运行，使得电力负荷出现高峰的夏季热电联产发电设施反而停机，或者按纯发电模式低效运行。如果可以利用这部分热量驱动空调，既省下空调电耗，又可使热电联产电厂正常运行，增加发电能力。这样即可减缓夏季供电压力，又提高能源利用率，是热电联产系统继续发展的关键。由于空调负荷在一天内变化显著，与热电联产电厂提供热能并不是很好匹配，如何实现有效的蓄能，以协调二者的矛盾也是热能使用当中存在的问题。 综上所述，空调的广泛需求、人居环境健康的需要和能源系统平衡的要求，对目前空调方式提出了挑战。新的空调应该具备的特点为： 加大室外新风量，能够通过有效的热回收方式，有效的降低由于新风量增加带来的能耗增大
温湿度独立控制空调系统 清华大学建筑学院江亿 摘要：本文在分析了目前热湿联合处理空调系统所面临的主要问题的基础上，提出了热湿独立控制空调策略：采用新风去除室内的余湿、承担室内空气质量的任务，采用高温冷源去除室内的余热。并提出了温湿度独立控制空调方式对室内末端装置、新风处理、制备高温冷源的要求与影响，介绍了温湿度独立控制系统的应用实践工程。 关键词：温湿度独立控制，新风，高温冷源 1引言 从热舒适与健康出发，要求对室内温湿度进行全面控制。夏季人体舒适区为25oC，相对湿度60%，此时露点温度为16.6oC。空调排热排湿的任务可以看成是从25oC环境中向外界抽取热量，在16.6oC 的露点温度的环境下向外界抽取水分。目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。现有的热湿联合处理的空调方式存在如下问题。 （1）热湿联合处理的能源浪费。由于采用冷凝除湿方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6oC的露点温度需要约7oC的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7oC的冷冻水、房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5oC的原因。在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7oC的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进一步浪费与损失。 （2）难以适应热湿比的变化。通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象。过高的结果是不舒适，进而降低室温设定值，通过降低室温来改善热舒适，造成能耗不必要的增加；相对湿度过低也将导致由于与室外的焓差增加使处理室外新风的能耗增加。 （3）室内空气品质问题。大多数空调依靠空气通过冷表面对空气进行降温除湿，这就导致冷表面成为潮湿表面甚至产生积水，空调停机后这样的潮湿表面就成为霉菌繁殖的最好场所。空调系统繁殖和传播霉菌成为空调可能引起健康问题的主要原因。另外，目前我国大多数城市的主要污染物仍是可吸入颗粒物，因此有效过滤空调系统引入的室外空气是维持室内健康环境的重要问题。然而过滤器内必然是粉尘聚集处，如果再漂溅过一些冷凝水，则也成为各种微生物繁殖的最好场所。频繁清洗过滤器既不现实，也不是根本的解决方案。 （4）室内末端装置的问题。为排除足够的余热余湿同时又不使送风温度过低，就要求有较大的循环通风量。例如每平方米建筑面积如果有80W/m2显热需要排除，房间设定温度为25oC，当送风温度为15oC时，所要求循环风量为24m3/hr/m2，这就往往造成室内很大的空气流动，使居住者产生不适的吹风感。为减少这种吹风感，就要通过改进送风口的位置和形式来改善室内气流组织。这往往要在室内布置风道，从而降低室内净高或加大楼层间距。很大的通风量还极容易引起空气噪声，并且很难有效消除。在冬季，为了避免吹风感，即使安装了空调系统，也往往不使用热风，而通过另外的暖气系统通过采暖散热器供热。这样就导致室内重复安装两套环境控制系统，分别供冬夏使
温湿度独立调节系统技术 一、技术名称：温湿度独立调节系统技术 二、适用范围：公共建筑、住宅建筑等的采暖供冷 三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状： 目前，我国约95%的建筑工程采用传统空调采暖供冷，热湿进行分别处理，系统的性能系数仅为3。 四、技术内容： 1．技术原理 温湿度独立调节系统由温度调节系统和湿度调节系统组成。温度调节系统是由干式风机盘管、辐射板等干式末端组成；湿度调节系统是由溶液除湿机组或其他类型新风机组组成。系统将处理后的新风送入房间控制湿度，而高温冷源产生16~18℃冷水被送入干式末端，带走房间显热，控制房间温度。 2．关键技术 温湿度独立调节系统中温度控制系统的干式末端——毛细管辐射产品、湿度控制系统的溶液除湿技术、室内温度、湿度控制与调节技术、防结露技术。 3．工艺流程 工艺流程见图1、图2。 新风处理机组 新风 置换通风口 个性化送风口 ……控制室内湿度与CO 2浓度 夏季：高温冷源水 辐射板（墙） 干式风机盘管 …… 控制室内温度 冬季：低温热源 湿度控制系统 温度控 制系统 空调设备 末端装置 室内环境控制 图1 温湿度独立调节系统技术原理图
下换热器 地 下 换 热 器 辐射末端 回风 温湿度独立调节系统的工艺流程送风 排风 新风 热泵式溶液调湿新风机组 换热器 地下换热器地 下 换 热 器 地 下 换 热 器 冷凝器 高温冷水机组 蒸发器 额 接冷却塔或 地下换热器 图2 温湿度独立调节系统技术工艺流程图 五、主要技术指标： 1）传统空调供冷温度7℃，供热60℃，温湿度独立调节系统供冷温度为16℃以上，供暖温度低于35 ℃； 2）夏季可利用自然界的天然冷源供冷，冬季可利用废热供热； 3）主机COP由常规的5.5提高到8～11.5，整个系统节能40%以上； 4）溶液除湿新风机组COP达5.5以上。 六、技术应用情况： 该技术已在中国东南潮湿地区和西北干燥地区均有实施和应用，运行效果良好,具有节能性与舒适性。 七、典型用户及投资效益： 典型用户：XX国际公寓、XX花园、XX中国总部大楼、天XX庭院别墅等 1）建设规模：3.55万m2新建住宅楼配套。主要技改内容：室内空调系统，主要设备为地源热泵机组、溶液除湿机组和毛细管。节能技改投资额350万元，建设期1.3年。年节能320tce，年节约运行费用100万元，投资回收期3.5年。 2）建设规模：2.5万m2老厂房改造。主要技改内容：室内空调系统，主要设备包括溶液除湿系统、干式风盘和辐射供冷系统。节能技改投资额330万元，建设期1年。年可节电240万kWh，折合900tce，年节约运行费150万元，投资回收期2年。 八、推广前景和节能潜力： 温湿度独立调节系统的节能潜力很大，目前已有约300万m2的建筑采用该系统。预计到2015年，该技术在行业推广比例可达5%，需投资约200亿元人民币，形成年节能能力175万tce。