一種基于露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的控制方法與流程

　　1.本發(fā)明涉及暖通調(diào)節(jié)領(lǐng)域，尤指一種基于露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的控制方法。背景技術(shù)：2.隨著科技應(yīng)用的發(fā)展，工業(yè)恒溫恒濕空調(diào)得到了廣泛的應(yīng)用，并對(duì)恒溫恒濕空調(diào)的高精度控制技術(shù)和節(jié)能控制技術(shù)提出了更高的要求。3.一般地，空氣調(diào)節(jié)中常涉及到的物理參數(shù)包括：干球溫度(t)、相對(duì)濕度(rh)、濕空氣壓力(p)、露點(diǎn)溫度(tw)、含濕量(d)、濕空氣焓值(h)等。對(duì)于帶噴淋段的大型組合式空調(diào)，為了實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕，在夏季大多采用降溫去濕到設(shè)定的定露點(diǎn)溫度、然后再二次加熱的空氣調(diào)節(jié)處理方法；在冬天，為了考慮節(jié)約能耗，采用預(yù)加熱后的新風(fēng)和回風(fēng)比例混合焓值控制、噴淋等焓加濕達(dá)到露點(diǎn)溫度控制，然后再利用二次加熱(或者二次回風(fēng))的空氣調(diào)節(jié)處理方法；在其它季節(jié)無(wú)須開啟預(yù)加熱，直接利用新風(fēng)和回風(fēng)比例混合的焓值控制、噴淋等焓加濕達(dá)到控制露點(diǎn)溫度，然后再二次加熱(或者二次回風(fēng))的空氣調(diào)節(jié)處理方法。4.目前，恒溫恒濕組合式空調(diào)機(jī)組的控制方法是在空調(diào)機(jī)組內(nèi)部表冷器后面設(shè)置一個(gè)溫度傳感器，將測(cè)量得到的溫度作為近似的露點(diǎn)溫度測(cè)量值(即機(jī)器露點(diǎn)測(cè)量值)，并以此測(cè)量的露點(diǎn)溫度值與要求送風(fēng)溫度和送風(fēng)相對(duì)濕度所對(duì)應(yīng)下的具有相同含濕量并且相對(duì)濕度為95％左右的溫度值作為露點(diǎn)溫度的設(shè)定值，利用可編程控制器(簡(jiǎn)稱plc)、直接數(shù)字控制器(簡(jiǎn)稱ddc)采用比例積分(簡(jiǎn)稱pi)或比例積分和微分(簡(jiǎn)稱pid)的調(diào)節(jié)算法，通過(guò)調(diào)節(jié)控制空調(diào)機(jī)組表冷器控制閥的開度、或者新回風(fēng)比例閥的開度，使當(dāng)前的露點(diǎn)溫度測(cè)量值趨向于露點(diǎn)溫度的設(shè)定值，從而達(dá)到機(jī)器露點(diǎn)溫度的控制，這也是一種恒溫恒濕系統(tǒng)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但在實(shí)際的工程應(yīng)用中，實(shí)際空氣含濕量的測(cè)量值已經(jīng)與含濕量設(shè)定值產(chǎn)生了偏差，由此往往造成二次加熱或二次回風(fēng)等后續(xù)控制回路的送風(fēng)溫度或送風(fēng)相對(duì)濕度的偏差，從而影響控制精度、降低可靠性、并浪費(fèi)了能耗。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：5.為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的控制方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中冷熱抵消導(dǎo)致能耗上升的問(wèn)題。6.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的控制方法，包括以下步驟：7.(1)根據(jù)室外傳感器反饋的溫濕度建立呈現(xiàn)季節(jié)標(biāo)簽的模式集群；8.(2)測(cè)量并讀取設(shè)置于控制目標(biāo)點(diǎn)的回風(fēng)干球溫度和相對(duì)濕度傳感器的測(cè)量值，以及出風(fēng)干球溫度和相對(duì)濕度傳感器的測(cè)量值；9.(3)控制器獲取控制目標(biāo)點(diǎn)的干球溫度和相對(duì)濕度測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度測(cè)量值、干球溫度和相對(duì)濕度設(shè)定值所對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度設(shè)定值，該設(shè)定值基于季節(jié)的變化而自適應(yīng)調(diào)整。10.(4)對(duì)露點(diǎn)溫度與設(shè)定值比較后的差值進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償方式中至少含有一種是通過(guò)室溫的加持，使當(dāng)前的露點(diǎn)溫度測(cè)量值趨向于露點(diǎn)溫度設(shè)定值。11.進(jìn)一步地，所述露點(diǎn)溫度設(shè)定值根據(jù)以下公式計(jì)算而出：[0012][0013]其中：[0014]γ是：[0015][0016]其中：[0017]溫度t和露點(diǎn)td單位為攝氏度，相對(duì)濕度rh為百分比，ln為自然對(duì)數(shù)；常數(shù)a和b分別是：[0018]a＝17.27[0019]b＝237.7℃[0020]在上式中，當(dāng)把飽和水汽壓視為溫度的函數(shù)，此方法在以下范圍內(nèi)有效：[0021]0℃《t《60℃[0022]1％《rh《100％[0023]0℃《td《50℃。[0024]進(jìn)一步地，所述補(bǔ)償還包括冷水閥、再熱閥、加濕器中的一種使用或者多種使用。[0025]進(jìn)一步地，在夏季時(shí)，且露點(diǎn)溫度在大于設(shè)定值時(shí)，所述補(bǔ)償為通過(guò)冷水閥降溫除濕后，通過(guò)再熱閥使出風(fēng)露點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定值后，進(jìn)而使回風(fēng)露點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定值，并利用室內(nèi)熱量使溫濕度趨近設(shè)定值。[0026]進(jìn)一步地，在夏季時(shí)，當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)小于或者等于設(shè)定值，且溫濕度與設(shè)定值有差異時(shí)，所述補(bǔ)償為通過(guò)以下?lián)褚环绞绞够仫L(fēng)露點(diǎn)達(dá)到設(shè)定值：[0027]a.當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)相同但低溫高濕時(shí)，通過(guò)pid調(diào)節(jié)水冷閥控制濕度，再采用再熱閥加熱，使回風(fēng)溫濕度達(dá)到設(shè)定值；[0028]b.當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)相同但高溫低濕時(shí)，通過(guò)pid調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥降溫，以及通過(guò)加濕器進(jìn)行電加濕，使回風(fēng)溫濕度達(dá)到設(shè)定值；[0029]c.當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)相同但低溫低濕時(shí)，應(yīng)減少pid的比例積分的設(shè)置值，避免調(diào)節(jié)過(guò)快。[0030]進(jìn)一步地，在冬季時(shí)，且回風(fēng)露點(diǎn)大于設(shè)定值時(shí)，pid調(diào)節(jié)冷水閥控制回風(fēng)露點(diǎn)，使其出風(fēng)后趨近設(shè)定值，穩(wěn)定5分鐘后再打開再熱閥；[0031]進(jìn)一步地，在冬季時(shí)，且回風(fēng)露點(diǎn)小于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉冷水閥，打開再熱閥，加熱到20～23℃之間，再進(jìn)行加濕。[0032]本發(fā)明的有益效果在于：[0033]1.對(duì)于含加濕器的大型組合式空調(diào)恒溫恒濕控制：[0034]當(dāng)需要利用送風(fēng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕控制時(shí)，所需配置的溫/濕度傳感器數(shù)量少，通過(guò)測(cè)量空氣的干球溫度和相對(duì)濕度，就可以計(jì)算露點(diǎn)的方法解決一切測(cè)量參數(shù)。即利用送風(fēng)的溫度和相對(duì)濕度，計(jì)算出送風(fēng)的露點(diǎn)溫度，從而實(shí)現(xiàn)定露點(diǎn)控制。[0035]采用計(jì)算露點(diǎn)溫度測(cè)量的明顯優(yōu)點(diǎn)是：[0036]a、計(jì)算露點(diǎn)溫度的方法是采用送風(fēng)管道所測(cè)得的送風(fēng)溫度、送風(fēng)相對(duì)濕度作為輸入，這種虛擬測(cè)量得到了真正的空氣露點(diǎn)溫度，其理由是含濕量不變的情況下空氣二次加熱過(guò)程中其露點(diǎn)溫度是恒定不變的。[0037]b、在計(jì)算露點(diǎn)方案中，因送風(fēng)的溫度與相對(duì)濕度都反饋到露點(diǎn)溫度的回路中，因此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)消除溫度與濕度的耦合誤差，并可實(shí)現(xiàn)兩者的真正解耦控制，改進(jìn)了傳統(tǒng)的利用普通溫濕度傳感器測(cè)量露點(diǎn)溫度方案中送風(fēng)溫度、相對(duì)濕度有一參數(shù)是開環(huán)控制的弊端，從而控制更加精確穩(wěn)定。[0038]2.對(duì)于含有干蒸汽加濕段的潔凈型組合式空調(diào)恒溫恒濕控制：[0039]盡管干蒸汽加濕屬于等溫加濕過(guò)程，同樣可以利用虛擬露點(diǎn)溫度測(cè)量技術(shù)分程控制表冷段、新回風(fēng)比例焓值混合段和干蒸汽加濕段多對(duì)應(yīng)的控制閥門，利用二次加熱單獨(dú)控制送風(fēng)的溫度或單獨(dú)控制送風(fēng)的相對(duì)濕度，該方案比工程常用的除濕優(yōu)先原則來(lái)實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕控制的精度更高、更穩(wěn)定，并達(dá)到最佳節(jié)能模式。[0040]本發(fā)明的基于露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的控制器，溫濕度傳感器檢測(cè)室內(nèi)溫度和濕度，控制器再根據(jù)室內(nèi)溫度和濕度輸出控制信號(hào)給冷水閥調(diào)節(jié)其開度，進(jìn)而控制室內(nèi)的露點(diǎn)溫度，進(jìn)而控制室內(nèi)的溫濕度，用于實(shí)現(xiàn)恒溫恒濕控制目的，控制器通過(guò)pid協(xié)調(diào)控制，整個(gè)過(guò)程不存在過(guò)度除濕及過(guò)度降溫，運(yùn)行節(jié)能穩(wěn)定，管理方便。具體實(shí)施方式[0041]本發(fā)明關(guān)于一種基于露點(diǎn)溫度調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度的控制方法，包括以下步驟：[0042](1)根據(jù)室外傳感器反饋的溫濕度建立呈現(xiàn)季節(jié)標(biāo)簽的模式集群；[0043](2)測(cè)量并讀取設(shè)置于控制目標(biāo)點(diǎn)的回風(fēng)干球溫度和相對(duì)濕度傳感器的測(cè)量值，以及出風(fēng)干球溫度和相對(duì)濕度傳感器的測(cè)量值；[0044](3)控制器獲取控制目標(biāo)點(diǎn)的干球溫度和相對(duì)濕度測(cè)量值所對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度測(cè)量值、干球溫度和相對(duì)濕度設(shè)定值所對(duì)應(yīng)的露點(diǎn)溫度設(shè)定值，該設(shè)定值基于季節(jié)的變化而自適應(yīng)調(diào)整。[0045](4)對(duì)露點(diǎn)溫度與設(shè)定值比較后的差值進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償方式中至少含有一種是通過(guò)室溫的加持，使當(dāng)前的露點(diǎn)溫度測(cè)量值趨向于露點(diǎn)溫度設(shè)定值。[0046]a.通過(guò)pid調(diào)節(jié)濕度后，再由再熱閥升溫；[0047]b.通過(guò)pid降溫后，啟動(dòng)冷水閥與電加濕；[0048]c.關(guān)閉冷水閥，啟動(dòng)熱水加熱段水閥和電加濕。[0049]為了使本發(fā)明的解釋更加清楚說(shuō)明，結(jié)合本具體使用方式對(duì)本發(fā)明具體說(shuō)明：[0050]室外傳感器用于檢測(cè)室外溫濕度，用于自動(dòng)判斷季節(jié)：[0051]夏季模式：高溫高濕、高溫低濕、常溫高濕；[0052]過(guò)渡季節(jié)：常溫常濕；[0053]冬季模式：低溫低濕、低溫高濕、常溫低濕；[0054]根據(jù)上述各個(gè)模式，控制器設(shè)定對(duì)應(yīng)的設(shè)定值，而設(shè)定值中涉及的回風(fēng)溫濕度，在目前的系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)，分為有通風(fēng)柜和無(wú)通風(fēng)柜，無(wú)通風(fēng)柜的以總排風(fēng)管的溫濕度做為回風(fēng)溫濕度，有通風(fēng)柜的以運(yùn)行中的主實(shí)驗(yàn)區(qū)的溫濕度做為回風(fēng)溫濕度，或者將各房間溫濕度求平均值，偏離平均值20％以上的傳感器剝離出去，剩下的再求平均值，做為回風(fēng)溫濕度值；[0055]而露點(diǎn)溫度的計(jì)算公式如下：[0056][0057]其中：[0058]γ是：[0059][0060]其中：[0061]溫度t和露點(diǎn)td單位為攝氏度，相對(duì)濕度rh為百分比，ln為自然對(duì)數(shù)；常數(shù)a和b分別是：[0062]a＝17.27[0063]b＝237.7℃[0064]在上式中，當(dāng)把飽和水汽壓視為溫度的函數(shù)，此方法在以下范圍內(nèi)有效：[0065]0℃《t《60℃[0066]1％《rh《100％[0067]0℃《td《50℃。[0068]需要說(shuō)明的是，不同季節(jié)下，調(diào)節(jié)的方式均不一樣，如：[0069]夏季的室溫有余熱降濕，因此延伸了粗調(diào)和細(xì)調(diào)的兩種方式：[0070]粗調(diào)：[0071]回風(fēng)露點(diǎn)與設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)大于設(shè)定值，開啟粗調(diào)模式，pid調(diào)節(jié)冷水閥控制回風(fēng)露點(diǎn)，使其出風(fēng)趨近設(shè)定露點(diǎn)溫度后，并穩(wěn)定下來(lái)5分鐘，如此方式，是為了充分利用室內(nèi)熱量，減少了需要再熱的輸出；需要注意的是，該過(guò)程不可啟動(dòng)電加濕；[0072]也就是說(shuō)，冷水閥中的冷水在同時(shí)實(shí)現(xiàn)降溫和除濕的功能，溫度低的時(shí)候相對(duì)濕度高，通過(guò)升溫以降低相對(duì)溫度，升溫的時(shí)候，含濕量是恒定的，如果提前把溫度升到設(shè)定值，在進(jìn)入到室內(nèi)時(shí)，就要面臨室內(nèi)與室外兩個(gè)熱量的加持，以致于超過(guò)了需求溫度。[0073]細(xì)調(diào)：[0074]當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)達(dá)到或小于設(shè)定值，但是溫濕度有差異，再按以下三個(gè)條件進(jìn)行細(xì)調(diào)，并且在細(xì)調(diào)的過(guò)程中，加熱與加濕不可同時(shí)運(yùn)行：[0075]當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)相同但低溫高濕時(shí)，需要進(jìn)行再熱調(diào)節(jié)，控制器啟動(dòng)加熱除濕模式，通過(guò)pid調(diào)節(jié)水冷閥控制濕度，略微增加冷水閥除濕與再熱閥(或者電加熱)輸出，使回風(fēng)溫濕度達(dá)到設(shè)定值；[0076]當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)相同但高溫低濕時(shí)，那么啟動(dòng)降溫模式，通過(guò)pid調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥降溫，以及通過(guò)加濕器進(jìn)行電加濕，使回風(fēng)溫濕度達(dá)到設(shè)定值；[0077]當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)相同但低溫低濕時(shí)，說(shuō)明露點(diǎn)粗調(diào)pid調(diào)節(jié)過(guò)快，減少pid的比例積分設(shè)置值，避免調(diào)節(jié)過(guò)快，并啟動(dòng)再熱閥和加濕器；[0078]室內(nèi)濕度高于40％(該40％的設(shè)置值可根據(jù)需要重新設(shè)定)時(shí)不可以啟動(dòng)電加濕。[0079]如，設(shè)定值為為出風(fēng)溫度22℃、濕度50％、露點(diǎn)溫度11.1℃；[0080]實(shí)際：回風(fēng)溫度28℃90％(露點(diǎn)26.2℃)；[0081]粗調(diào)：高溫高濕，當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)大于11.1℃，開啟粗調(diào)模式；冷水溫度7℃，假如使出風(fēng)溫度14℃70％(露點(diǎn)8.6℃)，小于設(shè)定11.1℃，將出風(fēng)露點(diǎn)加熱至11.1℃輸出即可，直到回風(fēng)露點(diǎn)穩(wěn)定為止；[0082]細(xì)調(diào)：當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)達(dá)到或小于11.1℃，開啟微調(diào)模式(電加熱與電加濕不可同時(shí)運(yùn)行)；[0083]假如1：低溫高濕，20℃57％(露點(diǎn)11.1℃)，那么那么啟動(dòng)加熱除濕模式，再增加冷水閥除濕與再熱閥(或者電加熱)輸出，使其達(dá)到22℃50％(計(jì)算露點(diǎn)11.1℃)；[0084]假如2：高溫低濕，24℃45％(露點(diǎn)11.1℃)，那么再增加冷水閥降溫與電加濕輸出，使其達(dá)到22℃50％。[0085]冬季的室溫有于冷增濕，低溫高濕工況下，當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)大于設(shè)定值時(shí)(極端情況下)，pid調(diào)節(jié)冷水閥控制回風(fēng)露點(diǎn)，使其出風(fēng)趨近設(shè)定露點(diǎn)溫度(該過(guò)程不可啟動(dòng)電加濕)，穩(wěn)定5分鐘后再打開熱水閥就可以把溫濕度調(diào)到設(shè)定值；[0086]在低溫高濕或低溫低濕工況下，當(dāng)回風(fēng)露點(diǎn)小于設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉冷水閥，打開熱水加熱段水閥，加熱至設(shè)定溫度(20～23℃)，再加濕至設(shè)定值(加熱與加濕可同時(shí)運(yùn)行)；[0087]例如：[0088]1)設(shè)定：22℃50％(計(jì)算露點(diǎn)11.1℃)；[0089]2)調(diào)節(jié)：[0090]假如1：低溫高濕，18℃90％(露點(diǎn)16.33℃)，此時(shí)回風(fēng)露點(diǎn)大于設(shè)定值，pid調(diào)節(jié)冷水閥控制回風(fēng)露點(diǎn)至11.1℃(假如溫濕度為15℃78％)，穩(wěn)定5分鐘后再打開熱水閥把溫濕度調(diào)到22℃，此時(shí)對(duì)應(yīng)的濕度為50％；[0091]假如2：低溫高濕，18℃57％(露點(diǎn)9.3℃)；冷水閥不開，熱水閥打開，加熱至22℃(對(duì)應(yīng)濕度45％)，再加濕至50％；[0092]假如3：低溫低濕，18℃40％(露點(diǎn)4.2℃)，冷水閥不開，熱水閥打開，加熱至22℃，再加濕至50％。[0093]過(guò)渡季節(jié)溫濕度控制：制冷與加熱閥均不開啟。[0094]以上實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。