一种防结露的能量房温湿度分析与控制方法

本发明涉及建筑节能，特别是一种防结露的能量房温湿度分析与控制方法。

背景技术：

1、能量房是一种通过优化建筑结构的热质量和热惰性来实现温湿度调节的低能耗建筑。采用高气密性外围护结构、大热容构件，并通过加强墙体、楼板等构件的保温和隔热性能，提升建筑的储能能力。这些结构能够在白天吸收太阳辐射热量，夜间则将热量逐步释放，从而降低制冷和采暖的能量消耗，保持室内环境的热舒适性。

2、在需要利用开窗通风或引入新风对室内温度进行调节时，室外空气会在短时内进入室内空间，并改变围护结构内表面所对应的热湿边界条件。若围护结构内表面温度低于对应露点温度，容易产生结露现象，进而影响结构蓄冷运行和室内环境稳定性。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种防结露的能量房温湿度分析与控制方法解决现有能量房在温湿度调控过程中，在室内空气湿度变化滞后于通风扰动、湿度突增场景不可预判以及围护结构蓄冷深度难以安全控制等方面，存在围护结构表面易发生结露、蓄冷过程与防结露目标相互制约以及通风、除湿和回暖设备调控缺乏统一约束基准的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种防结露的能量房温湿度分析与控制方法，其包括：采集能量房室内外空气温度、空气湿度数据及围护结构温度数据，并基于通风扰动下的湿度响应数据，识别表征能量房湿滞后特性的湿迁移时间常数；

5、基于历史监测数据的温湿度统计极值，结合所述湿迁移时间常数，通过物理约束构造未来预测时段内的极端湿度轨迹族，模拟主动通风调温过程中的湿度变化场景；

6、将所述极端湿度轨迹族输入温湿度耦合预测模型，计算围护结构表面在不同湿扰动下的温湿度演变趋势，并通过多场景裕量融合，得到蓄冷边界温度；

7、实时监测围护结构温度，以所述蓄冷边界温度为控制基准，对能量房的通风、除湿及回暖设备执行协同调控，实现防结露与结构蓄冷的协同运行。

8、作为本发明所述防结露的能量房温湿度分析与控制方法的一种优选方案，其中：识别所述湿迁移时间常数包括，在能量房处于稳定运行状态时，在预定时刻，控制通风设备由关闭状态切换为开启状态，并保持预设持续时长；记录通风开始前的室内空气湿度、通风过程中的室外空气湿度以及通风结束后的室内空气湿度，获得所述湿度响应数据；将所述湿度响应数据与所述通风持续时长和所述室外空气湿度关联，采用一阶动态响应模型对室内空气湿度变化进行拟合，得到表征能量房室内空气湿度，向室外环境湿度逼近速度的时间参数，作为所述湿迁移时间常数。

9、作为本发明所述防结露的能量房温湿度分析与控制方法的一种优选方案，其中：所述通过物理约束构造未来预测时段内的极端湿度轨迹族包括，基于历史监测数据，提取预设时间尺度内的空气湿度最大变化量和最高湿度水平；结合所述湿迁移时间常数，在空气湿度最大变化量和最高湿度水平约束下，对室内空气湿度变化过程施加多级增长速率扰动，生成多条不同增长速率的室内空气湿度变化序列；对所述室内空气湿度变化序列执行上限约束处理和变化幅度约束处理；将经约束处理后的多条室内空气湿度变化序列汇集为所述极端湿度轨迹族。

10、作为本发明所述防结露的能量房温湿度分析与控制方法的一种优选方案，其中：所述计算围护结构表面在不同湿扰动下的温湿度演变趋势包括，在围护结构厚度方向建立有限差分网格模型，基于所述有限差分网格模型在预设边界条件下，采集瞬态温度与含湿响应数据，并利用本征正交分解提取主特征模态，构建投影矩阵；

11、通过所述投影矩阵将有限差分网格模型转换为降阶离散状态空间模型；将极端湿度轨迹族按场景编号重排为多场景湿度输入序列，将所述多场景湿度输入序列输入所述降阶离散状态空间模型，在统一初始状态下执行多场景并行推演，生成覆盖全部湿扰动场景及预测时间步的围护结构内表面温度预测矩阵；

12、根据室内空气温度预测数据，计算对应预测时间步的露点温度序列，将所述围护结构内表面温度预测矩阵中的数值与所述露点温度序列的对应数值进行差值运算，构成安全裕量矩阵。

13、作为本发明所述防结露的能量房温湿度分析与控制方法的一种优选方案，其中：所述得到蓄冷边界温度包括，对所述安全裕量矩阵按预测时间步执行统计分位值运算，从每一预测时间步的安全裕量分布中，提取预设的裕量数值，并与对应预测时间步的参考露点温度叠加，得到蓄冷边界表面温度曲线；

14、基于所述降阶离散状态空间模型的热动力学参数，建立正则化逆热传导反演模型，在所述正则化逆热传导反演模型中，引入所述蓄冷边界表面温度曲线的时间一阶变化量和时间二阶变化量，构建一阶滞后补偿项和二阶阻尼补偿项；

15、将所述蓄冷边界表面温度曲线的数值、时间一阶变化量及时间二阶变化量输入所述正则化逆热传导反演模型，得到蓄冷边界控制阈值序列，从所述蓄冷边界控制阈值序列中，选取与当前控制周期对应的温度数值作为蓄冷边界温度。

16、作为本发明所述防结露的能量房温湿度分析与控制方法的一种优选方案，其中：所述对能量房的通风、除湿及回暖设备执行协同调控包括，实时采集围护结构温度数据，计算所述围护结构温度与蓄冷边界温度之间的差值，并定义为安全储备偏差；对蓄冷边界温度进行微分运算，提取所述蓄冷边界温度随时间变化的导数，作为蓄冷边界动力学特征；

17、将所述安全储备偏差与预设的滞回参数进行数值比对，当安全储备偏差大于滞回参数的状态时，标记为深层蓄冷模式；当安全储备偏差小于等于滞回参数的状态时，标记为边界保持模式；从安全裕量矩阵中提取代表安全裕量的数值，并生成湿风险阻尼系数；对所述安全裕量矩阵执行时间差分运算，将安全裕量矩阵中数值的下降速度，作为裕量衰减速率。

18、作为本发明所述防结露的能量房温湿度分析与控制方法的一种优选方案，其中：所述对能量房的通风、除湿及回暖设备执行协同调控具体包括：

19、在深层蓄冷模式下，计算室内空气与室外空气的比焓差值和含湿量差值，根据比焓差值，计算基础通风开度，并利用湿风险阻尼系数对通风开度进行加权修正；

20、建立裕量衰减速率与比例积分控制器增益的映射关系，基于裕量衰减速率动态调整所述比例增益；在边界保持模式下，使用前馈反馈复合控制算法，基于安全储备偏差计算反馈控制分量，基于蓄冷边界动力学特征计算前馈控制分量，将所述反馈控制分量与所述前馈控制分量叠加后，得到回暖设备的热功率，对所述蓄冷边界控制阈值执行零相位滞后追踪。

21、第二方面，本发明提供了一种防结露的能量房温湿度分析与控制系统，包括：数据模块，采集能量房室内外空气温度、空气湿度数据及围护结构温度数据，并基于通风扰动下的湿度响应数据，识别表征能量房湿滞后特性的湿迁移时间常数；

22、模拟模块，基于历史监测数据的温湿度统计极值，结合所述湿迁移时间常数，通过物理约束构造未来预测时段内的极端湿度轨迹族，模拟主动通风调温过程中的湿度变化场景；

23、蓄冷边界温度模块，将所述极端湿度轨迹族输入温湿度耦合预测模型，计算围护结构表面在不同湿扰动下的温湿度演变趋势，并通过多场景裕量融合，得到蓄冷边界温度；

24、执行模块，实时监测围护结构温度，以所述蓄冷边界温度为控制基准，对能量房的通风、除湿及回暖设备执行协同调控，实现防结露与结构蓄冷的协同运行。

25、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的防结露的能量房温湿度分析与控制方法的任一步骤。

26、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的防结露的能量房温湿度分析与控制方法的任一步骤。

27、本发明有益效果为：通过引入湿迁移时间常数对主动通风过程中的湿度变化滞后特性进行量化建模，配合历史监测数据构造受物理约束的极端湿度轨迹族，使通风调温过程中可能出现的湿度变化情况能够在预测阶段被完整覆盖；在此基础上，利用降阶温湿度耦合预测模型对围护结构表面在主动通风调温过程中的温度变化趋势进行并行推演，并通过多场景安全裕量融合提取统一的蓄冷边界温度，从而为后续调控提供明确且稳定的约束基准；进一步结合蓄冷边界温度与实时围护结构温度数据，对通风、除湿和回暖设备进行协同调控，使通风引入、湿度削减与热量补偿过程受同一边界条件约束，有效降低围护结构表面结露风险，同时提升结构蓄冷过程的可控性与安全性，避免因单一设备独立调节导致的能耗波动与调控冲突。