恒温恒湿空调系统是指对温度、湿度和洁净度都有严格要求的专用空调系统。随着社会的发展,恒温恒湿空调系统在很多领域得到了广泛的应用,需求量也不断增加。同时世界范围内的能源紧缺问题迫使人类在寻找新能源的同时必须积极地走绿色节能的可持续发展道路。而传统恒温恒湿空调为保证较高的温湿度控制精度,在空气的处理过程中存在非常大的热湿补偿能量损失。针对于此,本文设计了一套表冷器应用热湿独立控制装置的高精度恒温恒湿空调系统,并在瞬态模拟软件TRNSYS模拟的基础上结合实验对该系统开展了初步的理论及实验研究。本文主要工作内容包括：1、设计表冷器应用热湿独立控制装置的高精度恒温恒湿空调系统,并设计PID信号分程控制方法。理论上分析了热湿独立控制装置工作原理及PID信号分程控制方法思路。最后根据博物馆库房要求对系统相关设备进行设计选型。2、TRNSYS软件模拟分析得到结果：该系统能够满足高精度恒温恒湿的要求；在变化的工况下,热湿独立控制装置配合PID信号分程控制方法,能自动调整空气处理机组内表冷器,加热器和加湿器三部件工作状态,保证温湿度分别单独被两个部件控制,实现热湿独立控制。相比传统恒温恒湿空调系统,该系统在不同工况下节能效果在20.0-40.0%范围内不等,对于需要长期运行的博物馆恒温恒湿空调系统,该系统节能效果明显。3、实验研究结合模拟分析得到结果：实验台可满足库房内温湿度设计要求,在实验工况下仅有表冷器和加热器工作,分别单独控制空气相对湿度和温度,而加湿器停止工作；实验结果验证了TRNSYS模型的可靠性；相比传统型系统,实验工况下实验台节能效果约为28.95%；实验台可以满足博物馆恒温恒湿空调系统常年运行时对系统稳定性和可靠性的要求。