风机湿帘降温装置及控制方法

216 编辑：中冶有色技术网来源：浙江大学

2024-05-23 13:52:52

权利要求书： 1.一种风机湿帘降温装置的控制方法，其特征在于，所述风机湿帘降温装置，用于给温室(13)进行降温，该降温装置包括壳体(14)、侧窗(1)、室外气温传感器(2)、室外湿度传感器(3)、雾化喷头(4)、湿帘(5)、供水管(6)、回水池(7)、水泵(8)、辐射强度传感器(9)、室内气温传感器(10)、室内湿度传感器(11)、变频风机(12)、电动推杆、控制器；所述侧窗(1)铰接在壳体(14)的上端，电动推杆的一端与侧窗(1)铰接，电动推杆的一端与壳体(14)铰接；

所述湿帘(5)设置在壳体(14)内，所述回水池(7)设置在湿帘(5)的下方，所述水泵(8)放置在回水池(7)中，水泵(8)的出水口与供水管(6)的一端相连，供水管(6)的另一端安装雾化喷头(4)，雾化喷头(4)位于湿帘(5)的上方，所述壳体(14)上开有出风口(15)，所述出风口(15)位于湿帘(5)和回水池(7)之间，所述出风口(15)与温室(13)的一侧相通，所述变频风机(12)安装在温室(13)的另一侧，所述室外气温传感器(2)和室外湿度传感器(3)设置在温室(13)外，辐射强度传感器(9)、室内气温传感器(10)和室内湿度传感器(11)均设置在温室(13)内，所述室外气温传感器(2)、室外湿度传感器、水泵(8)、辐射强度传感器(9)、室内气温传感器(10)、室内湿度传感器(11)、变频风机(12)和电动推杆均与控制器相连；

该方法包括如下步骤：

步骤一、首先在控制器上设定室内启动降温的温度阈值；控制器实时接收室外气温传感器(2)、室外湿度传感器(3)、辐射强度传感器(9)、室内气温传感器(10)以及室内湿度传感器(11)传递来的信息；

步骤二、室外气温传感器(2)、室内气温传感器(10)将检测到的温度信号以及辐射强度传感器(9)检测到的室内太阳辐射值传递给控制器，控制器根据设定的启动降温的温度阈值T、接收到的室外温度以及辐射强度对室内温度的影响值计算室内期望气温，室内期望气温Th计算如下：Th＝TS+To+Tr

TO＝k1×(t?t0)

Tr＝k2×(r?r0)

式中TS为设定的标准温度；To为室外温度对室内温度的影响值，Tr为太阳辐照度对室内温度的影响值；k1为计算室外温度对室内温度影响值的影响系数，k2为计算太阳辐照度室内温度影响值的影响系数，t为当前室外温度,t0为指定的室外温度参考值，r为当前室外辐照度，r0为指定的室外辐照度参考值；

如果室内期望气温Th高于设定室内启动降温的温度阈值T，控制器控制侧窗(1)开启，变频风机(12)启动工作；反之，则控制器控制变频风机(12)停止工作，控制电动推杆使侧窗(1)关闭；

步骤三、当控制器控制变频风机(12)启动工作时，变频风机通风量的计算如下：用当前室内实际测得的气温t2(n)与5分钟前室内气温t2(n?1)的差|t2(n?1)?t2(n)|来衡量室内气温变化快慢；

设定阈值δ,当|t2(n?1)?t2(n)|≥δ时,采用比例调节法计算后5分钟的风机通风量Q(n+

1)，即有：

Q(n+1)＝Q+kp×[t1(n+2)?t2(n)]+Qo+Qr

QO＝ko×(t?t0)

Qr＝kr×(r?r0)

式中Q为设定的标准通风量；t1(n+2)为10分钟后的室内期望气温；kp为比例系数；Qo为室外温度对计算通风量的影响值，Qr为太阳辐照度对计算通风量的影响值；ko为室外温度对计算通风量的影响系数，kr为太阳辐照度对计算通风量的影响系数；

当|t2(n?1)?t2(n)|＜δ,且|t2(n)?t1(n+2)|＞δ1时，通过积分，消除稳态误差，则后5分钟的通风量Q(n+1)为：Q(n+1)＝Q(n)+Qi，

式中δi为正值积分系数,t(n)为设定的室内气温的降温温度，δ1为设定的另一个阈值；

步骤四、室外湿度传感器(3)和室内湿度传感器(11)每隔5分钟进行一次湿度信号检测，并将检测到的湿度信号传递给控制器，控制器根据检测到的湿度信号，控制水泵(8)的停止或开启，计算如下：式中P为水泵的开启状态，1为开启，0为停止；Hi为室内湿度传感器(11)检测到的湿度值；Ho为室外湿度传感器(3)检测到的湿度值；h为水泵启动的湿度阈值；T1为室内气温传感器(10)检测到的实际温度值；T为设定室内启动降温的温度阈值；c为水泵启动的温度阈值；

通过步骤一至步骤四，控制器控制风机的进风量和湿帘的开启与停止，从而调节温室内的温度，使室内气温达到降温的要求。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述辐射强度传感器(9)、室内气温传感器(10)、室内湿度传感器(11)设置在温室(13)内中间位置。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述湿帘(5)的进风侧面与竖直平面的夹角为θ，0＜θ≤90°。

说明书：一种风机湿帘降温装置及控制方法技术领域[0001] 本发明涉及温室降温技术领域，尤其涉及一种风机湿帘降温装置及控制方法。背景技术[0002] 目前，风机湿帘降温装置的设计上，湿帘采用立式安装，而为了获得好的降温效果，湿帘设计的面积较大，高度在1—1.5米，挡住了温室外阳光的射入，影响了温室内湿帘侧的采光，使得温室内距离湿帘侧4米内的植物生长因光照不足，受到严重影响。目前，在湿帘的控制上，只是根据室外湿度或室内温度进行开启或停止控制，没有考虑实际的降温效果；在风机的控制上，一般也只是根据室内外温度进行简单的开启与停止的控制，不能获得适宜的降温通风量。目前的湿帘风机控制方法，能源的降温效率较低，并造成了室内温度的反复升降，空气流动的骤起与骤停，使得温室内环境的稳态性较差，影响了设备的运行和温室内植物的生长。发明内容[0003] 为了克服现有的风机湿帘降温装置的不足，本发明提供了一种风机湿帘降温装置及控制方法，温室湿帘的设计上，通过湿帘与立面呈一定夹角，降低了湿帘安装的高度，减少了湿帘对温室内湿帘侧的遮阳，提高了温室有效使用面积。采用雾化喷头供水，增加了水与空气的接触面积与时间，使得水与空气接触更充分，提高了进行湿帘水气化吸热降温时，外界空气湿度的阈值，并提高了湿帘降温装置的降温性能。在控制方法上，根据辐射强度、温室内外的温度、湿度差，控制变频风机和湿帘水泵的启动。在变频风机的控制上，采用前馈控制的方法，计算最适宜的通风量与过帘风速，调节排风机的排风量进行控制，提高了能源的降温效率。该加热装置适合应用于对光照要求高、降温效果好、温度控制精度高的温室。[0004] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种风机湿帘降温装置，用于给温室进行降温，该降温装置包括壳体、侧窗、室外气温传感器、室外湿度传感器、雾化喷头、湿帘、供水管、回水池、水泵、辐射强度传感器、室内气温传感器、室内湿度传感器、变频风机、电动推杆、控制器；所述侧窗铰接在壳体的上端，电动推杆的一端与侧窗铰接，电动推杆的一端与壳体铰接；所述湿帘设置在壳体内，所述回水池设置在湿帘的下方，所述水泵放置在回水池中，水泵的出水口与供水管的一端相连，供水管的另一端安装雾化喷头，雾化喷头位于湿帘的上方，所述壳体上开有出风口，所述出风口位于湿帘和回水池之间，所述出风口与温室的一侧相通，所述变频风机安装在温室的另一侧，所述室外气温传感器和室外湿度传感器设置在温室外，辐射强度传感器、室内气温传感器和室内湿度传感器均设置在温室内，所述室外气温传感器、室外湿度传感器、水泵、辐射强度传感器、室内气温传感器、室内湿度传感器、变频风机和电动推杆均与控制器相连。[0005] 进一步的，所述辐射强度传感器、室内气温传感器、室内湿度传感器设置在温室内中间位置。[0006] 进一步的，所述湿帘的进风侧面与竖直平面的夹角为θ，0<θ≤90°。[0007] 进一步的，所述θ值优选为90°。[0008] 本发明的另一目的是提供一种风机湿帘降温装置的控制方法，该方法包括如下步骤：[0009] 步骤一、首先在控制器上设定室内启动降温的温度阈值；控制器实时接收室外气温传感器、室外湿度传感器、辐射强度传感器、室内气温传感器以及室内湿度传感器传递来的信息；[0010] 步骤二、室外气温传感器、室内气温传感器将检测到的温度信号以及辐射强度传感器检测到的室内太阳辐射值传递给控制器，控制器根据设定的启动降温的温度阈值T、接收到的室外温度以及辐射强度对室内温度的影响值计算室内期望气温，室内期望气温Th计算如下：[0011] Th＝TS+To+Tr[0012] TO＝k1×(t?t0)[0013] Tr＝k2×(r?r0)[0014] 式中TS为设定的标准温度；To为室外温度对室内温度的影响值，Tr为太阳辐照度对室内温度的影响值；k1为计算室外温度对室内温度影响值的影响系数，k2为计算太阳辐照度室内温度影响值的影响系数，t为当前室外温度,t0为指定的室外温度参考值，r为当前室外辐照度，r0为指定的室外辐照度参考值；[0015] 如果室内期望气温Th高于设定室内启动降温的温度阈值T，控制器控制侧窗开启，变频风机启动工作；反之，则控制器控制变频风机停止工作，控制电动推杆使侧窗关闭；[0016] 步骤三、当控制器控制变频风机启动工作时，变频风机通风量的计算如下：用当前室内实际测得的气温t2(n)与5分钟前室内气温t2(n?1)的差|t2(n?1)?t2(n)|来衡量室内气温变化快慢；[0017] 设定阈值δ,当|t2(n?1)?t2(n)|≥δ时,采用比例调节法计算后5分钟的风机通风量Q(n+1)，即有：[0018] Q(n+1)＝Q+kp×[t1(n+2)?t2(n)]+Qo+Qr[0019] QO＝ko×(t?t0)[0020] Qr＝kr×(r?r0)[0021] 式中Q为设定的标准通风量；t1(n+2)为10分钟后的室内期望气温；kp为比例系数；Qo为室外温度对计算通风量的影响值，Qr为太阳辐照度对计算通风量的影响值；ko为室外温度对计算通风量的影响系数，kr为太阳辐照度对计算通风量的影响系数；

[0022] 当|t2(n?1)?t2(n)|<δ,且|t2(n)?t1(n+2)|>δ1时，通过积分，消除稳态误差，则后5分钟的通风量Q(n+1)为：[0023][0024] 式中δi为正值积分系数,t(n)为设定的室内气温的降温温度，δ1为设定的另一个阈值；[0025] 步骤四、室外湿度传感器和室内湿度传感器每隔5分钟进行一次湿度信号检测，并将检测到的湿度信号传递给控制器，控制器根据检测到的湿度信号，控制水泵的停止或开启，计算如下：[0026][0027] 式中P为水泵的开启状态，1为开启，0为停止；Hi为室内湿度传感器检测到的湿度值；Ho为室外湿度传感器检测到的湿度值；h为水泵启动的湿度阈值；T1为室内气温传感器检测到的实际温度值；T为设定室内启动降温的温度阈值；c为水泵启动的温度阈值。[0028] 通过步骤一至步骤四，控制器控制风机的进风量和湿帘的开启与停止，从而调节温室内的温度，使室内气温达到降温的要求。[0029] 本发明的有益效果是：与湿帘直立式安装设计相比，通过湿帘与水平面呈一定夹角，减少了湿帘对温室内湿帘侧的遮阳，提高了温室有效使用面积；采用雾化喷头供水，增加了水与空气的接触面积与时间，使得水与空气接触更充分，提高了进行湿帘水气化吸热降温时，外界空气湿度的阈值，并提高了湿帘降温装置的降温性能；在变频风机排放量的控制上，采用前馈控制的方法，根据辐射强度、温室内外的温度变化，计算最适宜的通风量与过帘风速，通过调节变频风机的排风量进行控制，提高能源的降温效率；在湿帘的控制上，通过室内外的湿度差，控制湿帘水泵的启动和停止，提高能源的降温效率。附图说明[0030] 图1是本发明的原理图；[0031] 图2是本发明湿帘侧安装的侧面图；[0032] 图3是本发明控制流程图；[0033] 图中，侧窗1、室外气温传感器2、室外湿度传感器3、雾化喷头4、湿帘5、供水管6、回水池7、水泵8、辐射强度传感器9、室内气温传感器10、室内湿度传感器11、变频风机12、温室13、壳体14、出风口15。

具体实施方式[0034] 下面结合附图和实施例对本发明进一步的说明；[0035] 如图1所示，一种风机湿帘降温装置，用于给温室13进行降温，该降温装置包括壳体14、侧窗1、室外气温传感器2、室外湿度传感器3、雾化喷头4、湿帘5、供水管6、回水池7、水泵8、辐射强度传感器9、室内气温传感器10、室内湿度传感器11、变频风机12、电动推杆、控制器；所述侧窗1铰接在壳体14的上端，电动推杆的一端与侧窗1铰接，电动推杆的一端与壳体14铰接；所述湿帘5设置在壳体14内，所述回水池7设置在湿帘5的下方，所述水泵8放置在回水池7中，水泵8的出水口与供水管6的一端相连，供水管6的另一端安装雾化喷头4，雾化喷头4位于湿帘5的上方，所述壳体14上开有出风口15，所述出风口15位于湿帘5和回水池7之间，所述出风口15与温室的一侧相通，所述变频风机12安装在温室的另一侧，所述室外气温传感器2和室外湿度传感器3设置在温室外，辐射强度传感器9、室内气温传感器10和室内湿度传感器11均设置在温室内，所述室外气温传感器2、室外湿度传感器、水泵8、辐射强度传感器9、室内气温传感器10、室内湿度传感器11、变频风机12和电动推杆均与控制器相连；所述控制器可以采用Priva公司Connext型号的产品，但不限于此。

[0036] 进一步的，所述辐射强度传感器9、室内气温传感器10、室内湿度传感器11设置在温室内中间位置。[0037] 如图2所示，所述湿帘5的进风侧面与竖直平面的夹角为θ，0<θ≤90°；θ值优选为90°。

[0038] 湿帘6采用水泵8和布置于湿帘6上方的雾化喷头5供水，采用布置于湿帘6下方的回水池7进行回水的收集。[0039] 变频风机12启动时，水泵8通过雾化喷头5喷水，干热空气因温室负压被吸入，通过湿帘6上方的喷水雾化区域，水气化带走部分热量，未气化的水落入湿帘6，还未达到饱和湿度的空气通过湿帘2,湿帘2上的水气化，进一步对进入的空气降温，得到湿冷空气，湿冷空气进入温室内，降低温室内的环境温度。湿冷空气在温室内吸收进入温室的太阳辐射热量而升温，通过变频风机12被排出到温室外界。[0040] 在风机湿帘降温装置的控制上，采用变频风机排风量的变化与湿帘水泵启动与停止喷雾进行控制。由于温室内温度受到室外温度、太阳辐照因子的影响，因此，采用带前馈的比例积分进行变频风机排风量的控制方法(如图3所示)，具体包括以下步骤：[0041] 步骤一、首先在控制器上设定室内启动降温的温度阈值；控制器实时接收室外气温传感器2、室外湿度传感器3、辐射强度传感器9、室内气温传感器10以及室内湿度传感器11传递来的信息；

[0042] 步骤二、室外气温传感器2、室内气温传感器10将检测到的温度信号以及辐射强度传感器9检测到的室内太阳辐射值传递给控制器，控制器根据设定的启动降温的温度阈值T、接收到的室外温度以及辐射强度对室内温度的影响值计算室内期望气温，室内期望气温Th计算如下：[0043] Th＝TS+To+Tr[0044] TO＝k1×(t?t0)[0045] Tr＝k2×(r?r0)[0046] 式中TS为设定的标准温度；To为室外温度对室内温度的影响值，Tr为太阳辐照度对室内温度的影响值；k1为计算室外温度对室内温度影响值的影响系数，k2为计算太阳辐照度室内温度影响值的影响系数，t为当前室外温度,t0为指定的室外温度参考值，r为当前室外辐照度，r0为指定的室外辐照度参考值；[0047] 如果室内期望气温Th高于设定室内启动降温的温度阈值T，控制器控制侧窗1开启，变频风机12启动工作；反之，则控制器控制变频风机12停止工作，控制电动推杆使侧窗1关闭；[0048] 步骤三、当控制器控制变频风机12启动工作时，变频风机通风量的计算如下：用当前室内实际测得的气温t2(n)与5分钟前室内气温t2(n?1)的差|t2(n?1)?t2(n)|来衡量室内气温变化快慢；[0049] 设定阈值δ,当|t2(n?1)?t2(n)|≥δ时,采用比例调节法计算后5分钟的风机通风量Q(n+1)，即有：[0050] Q(n+1)＝Q+kp×[t1(n+2)?t2(n)]+Qo+Qr[0051] QO＝ko×(t?t0)[0052] Qr＝kr×(r?r0)[0053] 式中Q为设定的标准通风量；t1(n+2)为10分钟后的室内期望气温；kp为比例系数；Qo为室外温度对计算通风量的影响值，Qr为太阳辐照度对计算通风量的影响值；ko为室外温度对计算通风量的影响系数，kr为太阳辐照度对计算通风量的影响系数；

[0054] 当|t2(n?1)?t2(n)|<δ,且|t2(n)?t1(n+2)|>δ1时，通过积分，消除稳态误差，则后5分钟的通风量Q(n+1)为：[0055][0056] 式中δi为正值积分系数,t(n)为设定的室内气温的降温温度，δ1为设定的另一个阈值；[0057] 步骤四、室外湿度传感器3和室内湿度传感器11每隔5分钟进行一次湿度信号检测，并将检测到的湿度信号传递给控制器，控制器根据检测到的湿度信号，控制水泵8的停止或开启，计算如下：[0058][0059] 式中P为水泵的开启状态，1为开启，0为停止；Hi为室内湿度传感器11检测到的湿度值；Ho为室外湿度传感器3检测到的湿度值；h为水泵启动的湿度阈值；T1为室内气温传感器10检测到的实际温度值；T为设定室内启动降温的温度阈值；c为水泵启动的温度阈值。[0060] 通过步骤一至步骤四，控制器控制风机的进风量和湿帘的开启与停止，从而调节温室内的温度，使室内气温达到降温的要求。