組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜及無露點控制方法與流程

　　本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜及無露點控制方法，旨在于提高室內(nèi)溫濕度的控制精度的同時實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能穩(wěn)定地運行。

　　根據(jù)公開的實施例，本發(fā)明的第一方面公開了一種組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜，所述組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜的殼體內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)進(jìn)口1、回風(fēng)進(jìn)口2、新風(fēng)回風(fēng)混合箱3、粗效過濾器4、預(yù)熱器5、冷水盤管6、再熱器8、加濕器9、送風(fēng)機10、中效過濾器11和出風(fēng)口12；所述新風(fēng)進(jìn)口1、回風(fēng)進(jìn)口2和粗效過濾器4設(shè)置在混合粗效過濾段；所述預(yù)熱器5、冷水盤管6、再熱器8、加濕器9、送風(fēng)機10和中效過濾器11分別設(shè)置在預(yù)熱段、冷卻擋水段、再熱段、加濕段、送風(fēng)機段和中效過濾段；所述出風(fēng)口設(shè)置在送風(fēng)段；所述冷水盤管6通過冷凍水供回水管連接外部建筑的集中空調(diào)冷源系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)溫濕度傳感器的回饋信號來調(diào)節(jié)通過冷水盤管的冷凍水流量，進(jìn)而控制室內(nèi)的濕度。

　　作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述出風(fēng)口10設(shè)有中效過濾器11，用于除去粗效過濾沒有去除和經(jīng)過送風(fēng)機所產(chǎn)生的粉塵顆粒等；所述預(yù)熱器5設(shè)置在預(yù)熱器段，用于加熱新風(fēng)回風(fēng)混合后的空氣，保證室內(nèi)溫度的控制；所述再熱器8設(shè)置在再熱段，用于控制室內(nèi)溫度的精度。

　　所述組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜空氣處理過程為：

　　新風(fēng)進(jìn)口1的新風(fēng)和回風(fēng)進(jìn)口2的回風(fēng)在新風(fēng)回風(fēng)混合箱3中混合，并依次通過粗效過濾器4、預(yù)熱器5、冷水盤管6、再熱器8、加濕器9、送風(fēng)機10和中效過濾器11。根據(jù)室內(nèi)溫度、室內(nèi)含濕量是否能夠達(dá)到其設(shè)定的控制目標(biāo)值作為判斷依據(jù)，通過比較室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的大小關(guān)系，以及通過比較室內(nèi)含濕量與設(shè)定含濕量的大小關(guān)系，來實現(xiàn)對預(yù)熱器5和再熱器8的開啟控制及功率的大小控制，對冷水盤管6的開啟控制及流量閥門開度的大小控制；加濕器9的開啟控制及濕負(fù)荷的控制，使得系統(tǒng)能夠保證室內(nèi)恒溫恒濕的控制。

　　所述冷水盤管6通過冷凍水供回水管連接外部建筑的集中空調(diào)冷源系統(tǒng)，在空調(diào)季節(jié)使用集中空調(diào)冷源系統(tǒng)的冷量，對新風(fēng)回風(fēng)混合氣體進(jìn)行降溫除濕處理，除此之外，可調(diào)節(jié)通過盤管的冷水流量來控制盤管的機器露點溫度進(jìn)而控制系統(tǒng)的除濕量。

　　根據(jù)公開的實施例，本發(fā)明的第二方面公開了一種基于組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜的無露點分區(qū)控制方法，以室內(nèi)溫度、室內(nèi)含濕量是否能夠達(dá)到其設(shè)定的控制目標(biāo)值作為判斷依據(jù)，通過比較室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的大小關(guān)系，以及通過比較室內(nèi)含濕量與設(shè)定含濕量的大小關(guān)系，來劃分控制分區(qū)，則就能對控制策略區(qū)進(jìn)行簡單的邏輯判斷。為此，合理的控制分區(qū)可以這樣進(jìn)行界定：

　　一、如果回風(fēng)含濕量比室內(nèi)含濕量設(shè)定值大，則說明風(fēng)柜處理能力不夠，需要增加表冷器(或噴水室)的冷凍水流量，此時認(rèn)為風(fēng)機處于控制1區(qū)或控制2區(qū)，需要通過調(diào)節(jié)冷凍水流量來控制室內(nèi)空氣含濕量，同時輔助控制風(fēng)柜再熱器加熱量控制室內(nèi)溫度，這樣以來就能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度穩(wěn)定控制。

　　二、在判斷風(fēng)柜處于控制1區(qū)或控制2區(qū)的前提條件下，根據(jù)室外新風(fēng)焓值和室內(nèi)空氣設(shè)定焓值的大小比較，當(dāng)新風(fēng)焓大于室內(nèi)空氣設(shè)定焓值時，則處于控制1區(qū)，此時回風(fēng)進(jìn)口閥門最大，根據(jù)回風(fēng)CO2濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)進(jìn)口閥門開度，同時根據(jù)送風(fēng)溫差設(shè)定值調(diào)整送風(fēng)機運行頻率，控制過程是穩(wěn)定的，輔助控制風(fēng)柜再熱器加熱量控制室內(nèi)溫度，這樣以來就能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度穩(wěn)定控制。

　　三、在判斷風(fēng)柜處于控制2區(qū)的前提條件下，當(dāng)新風(fēng)焓小于室內(nèi)空氣設(shè)定焓值時，則新風(fēng)進(jìn)口閥門全開，而回風(fēng)進(jìn)口閥門關(guān)閉，同時根據(jù)送風(fēng)溫度調(diào)整送風(fēng)機運行頻率，輔助控制風(fēng)柜再熱器加熱量控制室內(nèi)溫度，這樣以來就能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度穩(wěn)定控制。

　　四、當(dāng)實時監(jiān)測回風(fēng)含濕量比室內(nèi)空氣含濕量設(shè)定值小時，則認(rèn)為風(fēng)柜處于控制3區(qū)、控制4區(qū)或控制5區(qū)，而如果回風(fēng)溫度比室內(nèi)溫度設(shè)定值高，則風(fēng)柜必然處于控制5區(qū)或控制3區(qū)，進(jìn)一步判斷新風(fēng)焓值與室內(nèi)空氣設(shè)定焓值的大小，由此判斷是否采用最小新風(fēng)比或最大新風(fēng)比，該控制區(qū)取回風(fēng)溫度作為反饋控制信號，對表冷器冷凍水流量進(jìn)行控制，以此控制室內(nèi)溫度，同時控制加濕器的加濕量來控制室內(nèi)相對濕度。

　　五、如果回風(fēng)溫度低于室內(nèi)空氣設(shè)定溫度，則風(fēng)柜處于控制4區(qū)，控制4區(qū)的控制最為復(fù)雜，首先通過減少新風(fēng)進(jìn)口閥門開度，來控制室內(nèi)空氣溫度，避免過早使用新風(fēng)，當(dāng)新風(fēng)閥減少至剛好滿足最小CO2濃度要求時，則停止控制新風(fēng)閥，而采用控制預(yù)熱器預(yù)熱量來控制室內(nèi)溫度，同時控制加濕器加濕量控制室內(nèi)相對濕度。通過這樣的控制分區(qū)，實現(xiàn)了風(fēng)柜無露點動態(tài)控制，也是本技術(shù)的創(chuàng)新之處。

　　無露點分區(qū)控制方法，還包括風(fēng)柜控制分區(qū)的模糊化?？刂品謪^(qū)的控制要求有一定的時間滯后，考慮到在控制分區(qū)的分界處可能存在頻繁切換的問題，需要對控制分區(qū)切換過程模糊化，這在傳統(tǒng)風(fēng)柜系統(tǒng)中是少見的，而這正是實現(xiàn)風(fēng)柜動態(tài)無露點控制的關(guān)鍵技術(shù)。

　　無露點分區(qū)控制方法，需要通過PID控制的離散化處理。PID控制過程的離散化是依賴于上位機來實現(xiàn)的，通過將理論上的PID控制過程離散成多段定值控制過程，這樣能夠充分保證控制過程的穩(wěn)定性。

　　本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：

　　(1)本發(fā)明設(shè)置了預(yù)熱段，對于過渡季節(jié)和供暖的季節(jié)能夠有效地利用低位能源及保證室內(nèi)溫度的控制，有效的避免了再熱器的再熱不足及能耗巨大消耗的情況。

　　(2)本發(fā)明在送風(fēng)口處設(shè)置了中效過濾器，能夠去除粗效過濾器沒有除去的和送風(fēng)機所產(chǎn)生的顆粒物，有效地提高了室內(nèi)的空氣品質(zhì)，適合環(huán)境要求較高的場所。

　　(3)本發(fā)明提出無露點控制技術(shù)方案，通過計算機強大計算分析功能實現(xiàn)對系統(tǒng)實時動態(tài)調(diào)節(jié)，有效地實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能穩(wěn)定地運行。

　　附圖說明

　　圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

　　圖2是本發(fā)明的控制分區(qū)示意圖。

　　具體實施方式

　　為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

　　實施例

　　如圖1所示，本實施例公開了一種組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜，包括空氣處理風(fēng)柜殼體13，空氣處理風(fēng)柜殼體內(nèi)設(shè)置有新風(fēng)進(jìn)口1、回風(fēng)進(jìn)口2、新風(fēng)回風(fēng)混合箱3、粗效過濾器4、預(yù)熱器5、冷水盤管6、冷水擋板7、再熱器8、加濕器9、送風(fēng)機10、中效過濾器11和出風(fēng)口12。新風(fēng)、回風(fēng)在新風(fēng)回風(fēng)混合箱3內(nèi)混合后一次通過粗效過濾器4、預(yù)熱器5、冷水盤管6、冷水擋板7、再熱器8、加濕器9、送風(fēng)機10和中效過濾器11，最后達(dá)到送風(fēng)要求。

　　圖2所示為本發(fā)明的控制分區(qū)示意圖，通過比較室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度及室內(nèi)含濕量與設(shè)定含濕量的大小關(guān)系，來劃分控制分區(qū)。傳統(tǒng)定露點控制的全年運行控制分區(qū)在春夏過度季節(jié)需要通過整定室內(nèi)溫濕度控制目標(biāo)值，并結(jié)合新風(fēng)量調(diào)節(jié)的方法實現(xiàn)推遲用冷時間、節(jié)約空調(diào)能耗的控制過程，而實際上房間熱濕負(fù)荷及溫濕度控制目標(biāo)值都非固定不變的，因此根據(jù)傳統(tǒng)定露點控制的分區(qū)控制方式存在很大局限性，區(qū)別于常規(guī)的基于定露點控制的全年運行控制分區(qū)控制策略，本發(fā)明直接以空調(diào)房間溫度和濕度的控制目標(biāo)設(shè)定值與實測值的大小關(guān)系來進(jìn)行控制分區(qū)。其中，控制1區(qū)為最小新風(fēng)比控制區(qū)(除濕)，新風(fēng)量最小，同時有除濕要求；控制2區(qū)為全新風(fēng)控制區(qū)(除濕)，新風(fēng)量最大，沒有回風(fēng)，同時有除濕要求；控制3區(qū)為全新風(fēng)控制區(qū)(加濕)，新風(fēng)量最大，沒有回風(fēng)，同時有加濕要求；控制4區(qū)為變新風(fēng)控制區(qū)(加濕)，通過調(diào)整新風(fēng)量比例來控制室內(nèi)溫度，避免過早使用人工冷源，同時有加濕要求；控制5區(qū)為最小新風(fēng)比控制區(qū)(加濕)，新風(fēng)量最小，同時有加濕要求。如果回風(fēng)含濕量比室內(nèi)含濕量設(shè)定值大，則說明風(fēng)柜處理能力不夠，需要增加通過冷水盤管6的冷凍水流量來控制室內(nèi)空氣含濕量，并認(rèn)為風(fēng)機處于控制1區(qū)或控制2區(qū)，同時輔助控制風(fēng)柜再熱器8的加熱量來控制室內(nèi)溫度，從而實現(xiàn)溫濕度穩(wěn)定控制。

　　在判斷風(fēng)柜處于控制1區(qū)或控制2區(qū)的前提條件下，當(dāng)新風(fēng)焓大于室內(nèi)空氣設(shè)定焓值時，則處于控制1區(qū)，此時回風(fēng)進(jìn)口閥門最大，根據(jù)回風(fēng)CO2濃度調(diào)節(jié)新風(fēng)進(jìn)口閥門開度，同時根據(jù)送風(fēng)溫差設(shè)定值調(diào)整送風(fēng)機10的運行頻率來滿足系統(tǒng)的控制要求；當(dāng)新風(fēng)焓小于室內(nèi)空氣設(shè)定焓值時，則處于控制2區(qū)，則新風(fēng)進(jìn)口閥門全開，而回風(fēng)進(jìn)口閥門關(guān)閉，同時根據(jù)送風(fēng)溫度調(diào)整送風(fēng)機10的運行頻率，輔助控制風(fēng)柜再熱器8的加熱量來控制室內(nèi)溫度，這樣以來就能夠?qū)崿F(xiàn)溫濕度穩(wěn)定控制。

　　當(dāng)實時監(jiān)測回風(fēng)含濕量比室內(nèi)空氣含濕量設(shè)定值小時，則認(rèn)為風(fēng)柜處于控制3區(qū)、控制4區(qū)或控制5區(qū)，而如果回風(fēng)溫度比室內(nèi)溫度設(shè)定值高，則風(fēng)柜必然處于控制5區(qū)或控制3區(qū)，進(jìn)一步判斷新風(fēng)焓值與室內(nèi)空氣設(shè)定焓值的大小，由此判斷是否采用最小新風(fēng)比或最大新風(fēng)比，該控制區(qū)取回風(fēng)溫度作為反饋控制信號，對通過冷水盤管6的冷凍水流量進(jìn)行控制，以此控制室內(nèi)溫度，同時控制加濕器9的加濕量來控制室內(nèi)相對濕度；若回風(fēng)溫度低于室內(nèi)空氣設(shè)定溫度，則風(fēng)柜處于控制4區(qū)，控制4區(qū)的控制最為復(fù)雜，首先通過減少新風(fēng)進(jìn)口閥門開度，來控制室內(nèi)空氣溫度，避免過早使用新風(fēng)，當(dāng)新風(fēng)進(jìn)口閥門減少至剛好滿足最小CO2濃度要求時，則停止控制新風(fēng)進(jìn)口閥門，而采用控制預(yù)熱器5的預(yù)熱量來控制室內(nèi)溫度，同時控制加濕器9的加濕量控制室內(nèi)相對濕度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。

　　本實施例還公開了一種基于組合式恒溫恒濕控制風(fēng)柜的無露點控制方法，其工作流程具體如下：

　　步驟S1、開啟新風(fēng)進(jìn)口閥門和回風(fēng)進(jìn)口閥門，新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度調(diào)節(jié)至最小狀態(tài)，回風(fēng)進(jìn)口閥門打開至最大狀態(tài)，待新風(fēng)進(jìn)口閥門和回風(fēng)進(jìn)口閥門正常打開之后，啟動組合式風(fēng)柜的送風(fēng)機10。

　　步驟S2、監(jiān)測風(fēng)柜的回風(fēng)溫度和回風(fēng)含濕量，通過風(fēng)柜控制單元對回風(fēng)含濕量和室內(nèi)空氣含濕量設(shè)定值進(jìn)行比對分析，如果回風(fēng)含濕量大于室內(nèi)空氣含濕量設(shè)定值，控制單元將控制模式調(diào)整為控制1區(qū)或控制2區(qū)。根據(jù)風(fēng)柜控制單元采集的新風(fēng)溫度和含濕量，由控制單元計算新風(fēng)焓值，并與室內(nèi)空氣焓值設(shè)定值對比分析，如果新風(fēng)焓值大于室內(nèi)空氣焓值設(shè)定值，則控制系統(tǒng)調(diào)整至控制1區(qū)；反之，則調(diào)整至控制2區(qū)。

　　步驟S3、監(jiān)測風(fēng)柜的回風(fēng)溫度和回風(fēng)含濕量，通過風(fēng)柜控制單元對回風(fēng)含濕量和室內(nèi)空氣含濕量設(shè)定值進(jìn)行比對分析，如果回風(fēng)含濕量小于室內(nèi)空氣含濕量設(shè)定值，控制單元將控制模式調(diào)整為控制3區(qū)、控制4區(qū)或控制5區(qū)。根據(jù)新風(fēng)溫度和含濕量，由控制單元計算新風(fēng)焓值，并與室內(nèi)空氣焓值設(shè)定值對比分析，如果新風(fēng)焓值大于室內(nèi)空氣焓值設(shè)定值，則控制系統(tǒng)調(diào)整至控制5區(qū)；反之，則調(diào)整至控制3區(qū)或控制4區(qū)。

　　步驟S4、根據(jù)控制單元判斷結(jié)果，如果處于控制1區(qū)，則調(diào)整新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度至最小值，調(diào)整回風(fēng)進(jìn)口閥門的開度至最大值。控制單元監(jiān)測風(fēng)柜送風(fēng)溫度，根據(jù)送風(fēng)溫差(人工設(shè)定)，控制送風(fēng)機10的運行頻率，滿足送風(fēng)溫差要求；調(diào)節(jié)表面式冷卻器的冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內(nèi)含濕量的控制要求；調(diào)節(jié)再熱器8的熱水閥門，滿足室內(nèi)溫度的控制要求。

　　步驟S5、根據(jù)控制單元的實時控制區(qū)判斷結(jié)果，如果處于控制2區(qū)，則調(diào)整新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度至最大值，關(guān)閉回風(fēng)進(jìn)口閥門?？刂茊卧O(jiān)測風(fēng)柜送風(fēng)溫度，根據(jù)送風(fēng)溫差(人工設(shè)定)，控制送風(fēng)機10的運行頻率，滿足送風(fēng)溫差要求；調(diào)節(jié)表面式冷卻器的冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內(nèi)含濕量的控制要求；調(diào)節(jié)再熱器8的熱水閥門，滿足室內(nèi)溫度的控制要求。

　　步驟S6、根據(jù)控制單元的實時控制區(qū)判斷結(jié)果，如果處于控制5區(qū)，則調(diào)整新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度至最小值，調(diào)整回風(fēng)進(jìn)口閥門開度至最大值?？刂茊卧O(jiān)測風(fēng)柜送風(fēng)溫度，根據(jù)送風(fēng)溫差(人工設(shè)定)，控制送風(fēng)機10的運行頻率，滿足送風(fēng)溫差要求；調(diào)節(jié)表面式冷卻器的冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內(nèi)溫度的控制要求；調(diào)節(jié)加濕器9，滿足室內(nèi)含濕量的控制要求。

　　步驟S7、根據(jù)控制單元的實時控制區(qū)判斷結(jié)果，如果處于控制3區(qū)或控制4區(qū)，則首先調(diào)整新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度至最大值，關(guān)閉回風(fēng)進(jìn)口閥門，控制單元監(jiān)測風(fēng)柜送風(fēng)溫度，根據(jù)送風(fēng)溫差，控制送風(fēng)機10的運行頻率，滿足送風(fēng)溫差要求；調(diào)節(jié)冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內(nèi)溫度的控制要求，此時再熱器8的閥門不動作；調(diào)節(jié)過程持續(xù)到冷水盤管6的冷凍水閥門開度等于0，且能滿足溫度控制要求；調(diào)節(jié)加濕器9，滿足室內(nèi)含濕量的控制要求，此時，控制系統(tǒng)處于控制3區(qū)；

　　步驟S8、根據(jù)控制單元的實時控制區(qū)判斷結(jié)果，如果處于控制3區(qū)或控制4區(qū)，則首先調(diào)整新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度至最大值，關(guān)閉回風(fēng)進(jìn)口閥門，控制單元監(jiān)測風(fēng)柜送風(fēng)溫度，根據(jù)送風(fēng)溫差，控制送風(fēng)機10的運行頻率，滿足送風(fēng)溫差要求；優(yōu)先調(diào)節(jié)冷水盤管6的冷凍水閥門，預(yù)熱器5不動作，當(dāng)冷水盤管6的冷凍水閥門開度已經(jīng)等于0，且仍然不能滿足室內(nèi)溫度的控制要求，室內(nèi)溫度低于設(shè)定值，此時需要停止冷凍水調(diào)節(jié)閥動作，同時啟動預(yù)熱器5或再熱器8的調(diào)節(jié)功能；此時控制系統(tǒng)處于控制4區(qū)，關(guān)閉冷水盤管6的冷凍水閥門，優(yōu)先減少新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度，以控制室內(nèi)溫度；如新風(fēng)進(jìn)口閥門的開度已調(diào)整至最小(根據(jù)室內(nèi)CO2的濃度控制)，且室內(nèi)溫度仍然低于設(shè)定值，則打開預(yù)熱器5的熱水閥門進(jìn)行輔助控制，調(diào)節(jié)加濕器9，滿足室內(nèi)含濕量的控制要求。

　　上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。