組合式恒溫恒濕控制風柜及無露點控制方法與流程

組合式恒溫恒濕控制風柜及無露點控制方法與流程

　　本發明的目的是為了解決現有技術中的上述缺陷，提供一種組合式恒溫恒濕控制風柜及無露點控制方法，旨在于提高室內溫濕度的控制精度的同時實現系統節能穩定地運行。

　　根據公開的實施例，本發明的第一方面公開了一種組合式恒溫恒濕控制風柜，所述組合式恒溫恒濕控制風柜的殼體內設置有新風進口1、回風進口2、新風回風混合箱3、粗效過濾器4、預熱器5、冷水盤管6、再熱器8、加濕器9、送風機10、中效過濾器11和出風口12；所述新風進口1、回風進口2和粗效過濾器4設置在混合粗效過濾段；所述預熱器5、冷水盤管6、再熱器8、加濕器9、送風機10和中效過濾器11分別設置在預熱段、冷卻擋水段、再熱段、加濕段、送風機段和中效過濾段；所述出風口設置在送風段；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冷源系統，根據室內溫濕度傳感器的回饋信號來調節通過冷水盤管的冷凍水流量，進而控制室內的濕度。

　　作為本發明的改進，所述出風口10設有中效過濾器11，用于除去粗效過濾沒有去除和經過送風機所產生的粉塵顆粒等；所述預熱器5設置在預熱器段，用于加熱新風回風混合后的空氣，保證室內溫度的控制；所述再熱器8設置在再熱段，用于控制室內溫度的精度。

　　所述組合式恒溫恒濕控制風柜空氣處理過程為：

　　新風進口1的新風和回風進口2的回風在新風回風混合箱3中混合，并依次通過粗效過濾器4、預熱器5、冷水盤管6、再熱器8、加濕器9、送風機10和中效過濾器11。根據室內溫度、室內含濕量是否能夠達到其設定的控制目標值作為判斷依據，通過比較室內溫度與設定溫度的大小關系，以及通過比較室內含濕量與設定含濕量的大小關系，來實現對預熱器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的開啟控制及濕負荷的控制，使得系統能夠保證室內恒溫恒濕的控制。

　　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冷源系統，在空調季節使用集中空調冷源系統的冷量，對新風回風混合氣體進行降溫除濕處理，除此之外，可調節通過盤管的冷水流量來控制盤管的機器露點溫度進而控制系統的除濕量。

　　根據公開的實施例，本發明的第二方面公開了一種基于組合式恒溫恒濕控制風柜的無露點分區控制方法，以室內溫度、室內含濕量是否能夠達到其設定的控制目標值作為判斷依據，通過比較室內溫度與設定溫度的大小關系，以及通過比較室內含濕量與設定含濕量的大小關系，來劃分控制分區，則就能對控制策略區進行簡單的邏輯判斷。為此，合理的控制分區可以這樣進行界定：

　　一、如果回風含濕量比室內含濕量設定值大，則說明風柜處理能力不夠，需要增加表冷器(或噴水室)的冷凍水流量，此時認為風機處于控制1區或控制2區，需要通過調節冷凍水流量來控制室內空氣含濕量，同時輔助控制風柜再熱器加熱量控制室內溫度，這樣以來就能夠實現溫濕度穩定控制。

　　二、在判斷風柜處于控制1區或控制2區的前提條件下，根據室外新風焓值和室內空氣設定焓值的大小比較，當新風焓大于室內空氣設定焓值時，則處于控制1區，此時回風進口閥門最大，根據回風CO2濃度調節新風進口閥門開度，同時根據送風溫差設定值調整送風機運行頻率，控制過程是穩定的，輔助控制風柜再熱器加熱量控制室內溫度，這樣以來就能夠實現溫濕度穩定控制。

　　三、在判斷風柜處于控制2區的前提條件下，當新風焓小于室內空氣設定焓值時，則新風進口閥門全開，而回風進口閥門關閉，同時根據送風溫度調整送風機運行頻率，輔助控制風柜再熱器加熱量控制室內溫度，這樣以來就能夠實現溫濕度穩定控制。

　　四、當實時監測回風含濕量比室內空氣含濕量設定值小時，則認為風柜處于控制3區、控制4區或控制5區，而如果回風溫度比室內溫度設定值高，則風柜必然處于控制5區或控制3區，進一步判斷新風焓值與室內空氣設定焓值的大小，由此判斷是否采用最小新風比或最大新風比，該控制區取回風溫度作為反饋控制信號，對表冷器冷凍水流量進行控制，以此控制室內溫度，同時控制加濕器的加濕量來控制室內相對濕度。

　　五、如果回風溫度低于室內空氣設定溫度，則風柜處于控制4區，控制4區的控制最為復雜，首先通過減少新風進口閥門開度，來控制室內空氣溫度，避免過早使用新風，當新風閥減少至剛好滿足最小CO2濃度要求時，則停止控制新風閥，而采用控制預熱器預熱量來控制室內溫度，同時控制加濕器加濕量控制室內相對濕度。通過這樣的控制分區，實現了風柜無露點動態控制，也是本技術的創新之處。

　　無露點分區控制方法，還包括風柜控制分區的模糊化。控制分區的控制要求有一定的時間滯后，考慮到在控制分區的分界處可能存在頻繁切換的問題，需要對控制分區切換過程模糊化，這在傳統風柜系統中是少見的，而這正是實現風柜動態無露點控制的關鍵技術。

　　無露點分區控制方法，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定性。

　　本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：

　　(1)本發明設置了預熱段，對于過渡季節和供暖的季節能夠有效地利用低位能源及保證室內溫度的控制，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)本發明在送風口處設置了中效過濾器，能夠去除粗效過濾器沒有除去的和送風機所產生的顆粒物，有效地提高了室內的空氣品質，適合環境要求較高的場所。

　　(3)本發明提出無露點控制技術方案，通過計算機強大計算分析功能實現對系統實時動態調節，有效地實現系統節能穩定地運行。

　　附圖說明

　　圖1是本發明的結構示意圖；

　　圖2是本發明的控制分區示意圖。

　　具體實施方式

　　為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

　　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柜，包括空氣處理風柜殼體13，空氣處理風柜殼體內設置有新風進口1、回風進口2、新風回風混合箱3、粗效過濾器4、預熱器5、冷水盤管6、冷水擋板7、再熱器8、加濕器9、送風機10、中效過濾器11和出風口12。新風、回風在新風回風混合箱3內混合后一次通過粗效過濾器4、預熱器5、冷水盤管6、冷水擋板7、再熱器8、加濕器9、送風機10和中效過濾器11，最后達到送風要求。

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

　　在判斷風柜處于控制1區或控制2區的前提條件下，當新風焓大于室內空氣設定焓值時，則處于控制1區，此時回風進口閥門最大，根據回風CO2濃度調節新風進口閥門開度，同時根據送風溫差設定值調整送風機10的運行頻率來滿足系統的控制要求；當新風焓小于室內空氣設定焓值時，則處于控制2區，則新風進口閥門全開，而回風進口閥門關閉，同時根據送風溫度調整送風機10的運行頻率，輔助控制風柜再熱器8的加熱量來控制室內溫度，這樣以來就能夠實現溫濕度穩定控制。

　　當實時監測回風含濕量比室內空氣含濕量設定值小時，則認為風柜處于控制3區、控制4區或控制5區，而如果回風溫度比室內溫度設定值高，則風柜必然處于控制5區或控制3區，進一步判斷新風焓值與室內空氣設定焓值的大小，由此判斷是否采用最小新風比或最大新風比，該控制區取回風溫度作為反饋控制信號，對通過冷水盤管6的冷凍水流量進行控制，以此控制室內溫度，同時控制加濕器9的加濕量來控制室內相對濕度；若回風溫度低于室內空氣設定溫度，則風柜處于控制4區，控制4區的控制最為復雜，首先通過減少新風進口閥門開度，來控制室內空氣溫度，避免過早使用新風，當新風進口閥門減少至剛好滿足最小CO2濃度要求時，則停止控制新風進口閥門，而采用控制預熱器5的預熱量來控制室內溫度，同時控制加濕器9的加濕量控制室內相對濕度，從而能夠實現系統的控制要求。

　　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、開啟新風進口閥門和回風進口閥門，新風進口閥門的開度調節至最小狀態，回風進口閥門打開至最大狀態，待新風進口閥門和回風進口閥門正常打開之后，啟動組合式風柜的送風機10。

　　步驟S2、監測風柜的回風溫度和回風含濕量，通過風柜控制單元對回風含濕量和室內空氣含濕量設定值進行比對分析，如果回風含濕量大于室內空氣含濕量設定值，控制單元將控制模式調整為控制1區或控制2區。根據風柜控制單元采集的新風溫度和含濕量，由控制單元計算新風焓值，并與室內空氣焓值設定值對比分析，如果新風焓值大于室內空氣焓值設定值，則控制系統調整至控制1區；反之，則調整至控制2區。

　　步驟S3、監測風柜的回風溫度和回風含濕量，通過風柜控制單元對回風含濕量和室內空氣含濕量設定值進行比對分析，如果回風含濕量小于室內空氣含濕量設定值，控制單元將控制模式調整為控制3區、控制4區或控制5區。根據新風溫度和含濕量，由控制單元計算新風焓值，并與室內空氣焓值設定值對比分析，如果新風焓值大于室內空氣焓值設定值，則控制系統調整至控制5區；反之，則調整至控制3區或控制4區。

　　步驟S4、根據控制單元判斷結果，如果處于控制1區，則調整新風進口閥門的開度至最小值，調整回風進口閥門的開度至最大值。控制單元監測風柜送風溫度，根據送風溫差(人工設定)，控制送風機10的運行頻率，滿足送風溫差要求；調節表面式冷卻器的冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內含濕量的控制要求；調節再熱器8的熱水閥門，滿足室內溫度的控制要求。

　　步驟S5、根據控制單元的實時控制區判斷結果，如果處于控制2區，則調整新風進口閥門的開度至最大值，關閉回風進口閥門。控制單元監測風柜送風溫度，根據送風溫差(人工設定)，控制送風機10的運行頻率，滿足送風溫差要求；調節表面式冷卻器的冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內含濕量的控制要求；調節再熱器8的熱水閥門，滿足室內溫度的控制要求。

　　步驟S6、根據控制單元的實時控制區判斷結果，如果處于控制5區，則調整新風進口閥門的開度至最小值，調整回風進口閥門開度至最大值。控制單元監測風柜送風溫度，根據送風溫差(人工設定)，控制送風機10的運行頻率，滿足送風溫差要求；調節表面式冷卻器的冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內溫度的控制要求；調節加濕器9，滿足室內含濕量的控制要求。

　　步驟S7、根據控制單元的實時控制區判斷結果，如果處于控制3區或控制4區，則首先調整新風進口閥門的開度至最大值，關閉回風進口閥門，控制單元監測風柜送風溫度，根據送風溫差，控制送風機10的運行頻率，滿足送風溫差要求；調節冷水盤管6的冷凍水閥門，滿足室內溫度的控制要求，此時再熱器8的閥門不動作；調節過程持續到冷水盤管6的冷凍水閥門開度等于0，且能滿足溫度控制要求；調節加濕器9，滿足室內含濕量的控制要求，此時，控制系統處于控制3區；

　　步驟S8、根據控制單元的實時控制區判斷結果，如果處于控制3區或控制4區，則首先調整新風進口閥門的開度至最大值，關閉回風進口閥門，控制單元監測風柜送風溫度，根據送風溫差，控制送風機10的運行頻率，滿足送風溫差要求；優先調節冷水盤管6的冷凍水閥門，預熱器5不動作，當冷水盤管6的冷凍水閥門開度已經等于0，且仍然不能滿足室內溫度的控制要求，室內溫度低于設定值，此時需要停止冷凍水調節閥動作，同時啟動預熱器5或再熱器8的調節功能；此時控制系統處于控制4區，關閉冷水盤管6的冷凍水閥門，優先減少新風進口閥門的開度，以控制室內溫度；如新風進口閥門的開度已調整至最小(根據室內CO2的濃度控制)，且室內溫度仍然低于設定值，則打開預熱器5的熱水閥門進行輔助控制，調節加濕器9，滿足室內含濕量的控制要求。

　　上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發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明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。