超高精密溫度空調(diào)系統(tǒng)是高精尖領(lǐng)域常用的環(huán)境控制手段，用于測試光學(xué)相關(guān)材料在不同溫度環(huán)境下的性能或在特定溫度波動范圍條件下將材料加工為產(chǎn)品。本文提供了一種用于潔凈室的精密溫度空調(diào)系統(tǒng)，其有利于潔凈室溫濕度場和氣流組織的均勻分布，而且能消除二次負(fù)荷帶來的影響，同時控制精度高，更適合要求比較高的潔凈室。
一、 設(shè)計參數(shù)
潔凈度：實驗區(qū)為ISO6-7級；吊頂凈高：約3.0ｍ；溫度：（23±0.05）℃；相對濕度：（35-55±5）％；風(fēng)速：光學(xué)平臺上方區(qū)域豎直向下的風(fēng)速小于0.3m/s；噪聲：≤55dB（空態(tài)），≤60dB(靜態(tài)），≤65dB（動態(tài)）。
二、 潔凈空調(diào)設(shè)計
1、超高精密空調(diào)系統(tǒng)的組成
1.1、超精密冷熱源站
設(shè)置一套獨立的超精密冷熱源站，利用制冷機組溫度穩(wěn)定度優(yōu)于±0.1 ℃的可調(diào)節(jié)中溫冷水（12-18℃），通過板式換熱器使制冷機組的中溫冷水和精密循環(huán)空調(diào)所用的制冷劑密切接觸換熱。而精密循環(huán)空調(diào)為整體式設(shè)計，自帶直接蒸發(fā)制冷系統(tǒng)，采用水洗熱質(zhì)全相交換技術(shù)，利用汽水全焓交換，精確控制被處理空氣的顯熱交換量和潛熱交換量，從而保證供給空調(diào)器的制冷劑流量和溫度的穩(wěn)定性。
1.2、新風(fēng)空氣處理系統(tǒng)
采用一套帶有回風(fēng)的新風(fēng)凈化補充系統(tǒng)，該空調(diào)箱由新風(fēng)進(jìn)風(fēng)段＋空氣過濾器＋預(yù)熱盤管段＋預(yù)冷盤管段＋回風(fēng)混合段＋轉(zhuǎn)輪除濕段＋再冷盤管段＋再熱盤管段＋風(fēng)機段＋化學(xué)過濾器＋高效過濾器段＋送風(fēng)段構(gòu)成。其中，加熱盤管采用80℃-60℃的高溫?zé)崴砝浔P管采用６℃/12℃的低溫冷水。夏季工況下，將新風(fēng)預(yù)冷、回風(fēng)混合、轉(zhuǎn)輪等焓除濕、再冷、再熱處理后的空氣送入潔凈室；冬季工況下，將新風(fēng)預(yù)熱、回風(fēng)混合、轉(zhuǎn)輪等焓除濕、再熱處理后的空氣送入潔凈室；從而保證送入潔凈室內(nèi)新風(fēng)的溫濕度、粉塵微粒數(shù)量、AMC濃度和潔凈室間的壓差處于可控狀態(tài)。
1.3、循環(huán)空氣處理系統(tǒng)
設(shè)置的循環(huán)空氣處理系統(tǒng)由全相全焓精密循環(huán)空調(diào)機組（精密制冷）、精密加濕器和風(fēng)管上電加熱器組成。全相全焓空氣系統(tǒng)采用直膨制冷劑控溫技術(shù)，該系統(tǒng)換熱效率高，可精確控制露點溫度，并達(dá)到高精度的溫濕度控制。其能量控制分辨率達(dá)到0.002等級，可迅速響應(yīng)平衡室內(nèi)負(fù)荷，系統(tǒng)采用過程混合方式，使被處理空氣充分均勻混合，確保送風(fēng)溫濕度同一性。
1.4、超高精度溫度檢測系統(tǒng)
采用的超高精度溫度檢測系統(tǒng)是精密傳感器和高分辨測溫儀的綜合儀器。精密傳感器采用貴金屬制造，其材料穩(wěn)定性、重復(fù)性、漂移都達(dá)到極高標(biāo)準(zhǔn)，并就地連接，保證其截取額度最高。測溫儀內(nèi)置國際溫標(biāo)，輸入每一只經(jīng)過標(biāo)定的傳感器相關(guān)參數(shù)就可以極高準(zhǔn)確度檢測出空氣的實時溫度。此測溫儀和控制器之間采用通訊應(yīng)答方式傳送測量溫度。
1.5、控制及軟件系統(tǒng)
采用的精密控制系統(tǒng)是高精度PID調(diào)節(jié)器，控制系統(tǒng)同時控制冷熱源站、新風(fēng)空氣處理機、循環(huán)空氣處理機、加濕器、電加熱器，使空調(diào)系統(tǒng)成為一個整體，控制系統(tǒng)采集所有設(shè)備的運行信息并作出相應(yīng)處理，通過綜合調(diào)控實現(xiàn)超高精度溫控要求。
1.6、氣流系統(tǒng)
超高精密恒溫室的實現(xiàn)要求室內(nèi)氣流組織和氣流的輸送都必須得到有效控制，均勻而穩(wěn)定的氣流才可保證傳感器檢測的穩(wěn)定性和真實性，恒溫室的溫度場是靠科學(xué)的氣流控制來保證的。為保證整個工作區(qū)域的溫濕度控制滿足要求，一方面，ＦＦＵ機組送風(fēng)面下增加５００ｍｍ 靜壓箱，下滿布孔板；另一方面，為保證混合空間內(nèi)回風(fēng)、循環(huán)風(fēng)和新風(fēng)混合均勻，精密循環(huán)空調(diào)機組設(shè)置的布袋送風(fēng)管深入回風(fēng)夾道內(nèi)，沿著風(fēng)管逆時針60°、120°、240°和300°送風(fēng)。
2、超高精密空調(diào)控制原理簡述
控制系統(tǒng)由運行數(shù)據(jù)采集、冷熱源站水溫水壓控制、新風(fēng)溫濕度控制、循環(huán)機組高精度溫度控制組成。冷源站輸出恒溫恒壓的12℃中溫冷水和6℃低溫冷水，中溫冷水和循環(huán)機組換熱器換熱并通過調(diào)節(jié)閥精密控制流量來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，低溫冷水進(jìn)入新風(fēng)處理機組，通過變溫調(diào)節(jié)裝置對新風(fēng)進(jìn)行熱濕處理以恒定新風(fēng)溫濕度。
高精度PID調(diào)節(jié)器具有五位顯示、0.001（鉑電阻0～50量程）的高分辨率和1/8000的調(diào)節(jié)分辨率。其控制算法采用的是熱（能）數(shù)值控制法，這是基于溫控本質(zhì)的控制算法?？刂扑惴ú捎昧似罘糯蟮姆绞?，使系統(tǒng)能夠?qū)ξ⑿〉淖兓龀龇磻?yīng)。
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