2室内冷热荷载计算及主要设备选择
2. 1室内冷热荷载
室内冷荷载主要由透过屋顶太阳辐射形成的冷荷载、玻璃屋顶温差形成的冷荷载及太阳模拟器形成的冷荷载组成。又由于太阳模拟器形成的冷荷载与太阳辐射形成的冷荷载不同时出现，因此考虑二者中*大者即可。经计算，总冷荷载为29. 38kW.
该环境模拟实验室预设*高温差为50 ，按*不利工况冬季考虑，西安地区冬季室外计算温差为t w = - 5 ，同样在不考虑维护结构及地面散热的情况下，并将太阳辐射得热作为裕量考虑，则总热荷载为9kW.
2. 2制冷设备的选择
环境模拟实验室对温差操控精度（0. 5 ）的要求较高，并且室内温差的设定值是根据实际自然环境的温差变化来确定的，即采集某地某一天或几天的自然温差的变化数据，建立随时间变化的曲线做为环境模拟实验室的温差设定值。与一般的恒温操控方式不同，这为制冷设备的选型和操控的方案确定提出了更高要求。
由于一般工业制冷设备不能满足操控精度（0. 5 ）的要求，我们采用了1台制冷机（含2台压缩机）、2台风冷式冷凝器和3台变风量冷风机组成蒸发器的制冷系统。根据计算的冷荷载，选择一台MCF- 200PJ室内型并联半封闭压缩机组，其冷冻能力在蒸发温差为- 5、- 10、- 15、- 20时，分别为53. 45kW、43. 92kW、36. 02 kW、29. 05 kW.
2. 3加热设备的选择根据计算的热荷载，该环境模拟实验室具有热荷载不大的特点，利用制冷设备配套的除霜用加热器（每组4kW，共6组） ，可以满足加热的需要，因此该预设不再另外预设加热设备。
3环境模拟实验室自动操控系统预设
环境模拟实验室是一个多变量的复杂系统，为了满足模拟室的工艺预设要求，需要对系统进行计算机操控。预设采用两级操控系统，**级计算机监控级SCC，主要实现综合监视试验过程主要信息、历史数据存档、给下位机发布命令及高级操控算法的实现等；第二级操控级PLC，完成下层各系统数据信息采集、过程操控等任务。本系统SCC（上位机PC）采用奔腾IV系列IBM兼容机，在Win dows2000环境下利用亚控公司的组态王软件开发人机界面监控系统；下位机采用PLC可编程操控器，可实现过程的实时PID操控。上下位机采用串口进行通讯，通讯协议采用PPI协议。
3. 1温差操控系统原理模拟实验室系统的各个被控量的给定（设定）值都是按预定的时间程序而变化的，例如，对于温差，要实现一天的温差变化，我们预先设定了一条曲线，使得实际的温差能够按此曲线变化。因此，模拟试验室操控系统是一个典型的程序操控系统。
在此，操控器对应PLC，执行器对应变频器、制冷机组和加热器，测量变送对应温差传感变送器，被控对象对应环境模拟实验室，被控量为模拟室内空气温差。
3. 2温差操控的实现考虑到空间温差场的差异，采用多个温差传感器进行温差的测量。取其平均值做为模拟室的温差值。为了操控精度的需要，在自动操控上采用由上下限及设定值组成的不同区域进行制冷和加热的自动选择和操控，如所示。环境模拟实验室在制冷区时，压缩机、风机同时工作，通过操控压缩机的工作台数和风机的转速，来操控室内的进风温差和风量，从而调节室内的温差，实现温差操控要求。对于制热区，通过操控加热器的数量和风机转速来操控室内的进风温差和风量，从而调节室内的温差，实现温控要求。
另外，加热器还具有对表冷器除霜的功能。
当实测温差值PV> SVH时，为制冷区，此时启动两台制冷压缩机，变频器频率为30Hz，操控器对频率不进行调节，按大冷量运行，快速降低温差至SVH ；当SVH PV SVH时，起动第二台压缩机，并调节变频器输出。制热过程调节同理。
3. 3人机界面的开发预设我们采用亚控公司的组态王软件作为上位机的监控软件，并进行二次开发，实现了对系统的监控。
这个系统中共有7个监控界面：用户登陆界面、系统总监控界面（包括风机系统、变频器、压缩机系统、太阳模拟器系统、加热器及增去湿系统等的工作监控画面）、环境因子操控曲线（如温控曲线、湿度测量曲线、地表辐射强度操控曲线等）、故障报警界面、实时和历史数据报表、实时趋势曲线、历史趋势曲线、报表等。
4模拟实验结果及分析
首先考察环境模拟实验室可实现的的温差范围是否满足前述的预设工艺要求。可以看出所实现的低温值及高温值达到了- 10和50的预设要求，图中出现凸起的高峰是由于蒸发器除霜引起的。另外，还可以看出实现高温环境相对比低温环境所用时间要少。这是出于经济性考虑，由所选择的制冷设备能力决定的，但针对该模拟室目前所研究的主要工作，该预设已满足需要；当对制冷速度有要求时，只需适当增加制冷机台数即可。
工作曲线设定好后，即可进行模拟试验工作。
5结论
根据塔克拉玛干沙漠南缘气象参数的特点，基于经济性及研究目的，确定了环境模拟实验室温差的工艺指标。
根据模拟对象温差的特点，在组态王软件二次开发的基础上，采用PID操控工艺，实现了环境模拟实验室的计算机操控。模拟试验结果表明，模拟对象的工艺指标达到了预设要求，即温差范围为- 1 0 50 ，精度为0. 5.
在温差环境模拟中，不仅能进行恒温操控，还能根据所需要的工作曲线在要求的精度下进行变温运行。
