11、非线性被动空调单元温度和相对湿度的自适应广义预测控制结构

非线性被动空调单元温度和相对湿度的自适应广义预测控制结构

1. 引言

在外界空气条件不利时，使用气候可控的温室和生长室能够维持较高的作物生产力和品质。精确的气候控制有助于降低能源消耗、更好地遵循生产计划，从而优化生产成本。为实现这些目标，可在作物生长室和小型温室中引入暖通空调（HVAC）新技术。目前，商业和实验用的温室与生长室已采用多种气候控制技术，但许多研究主要关注温度控制，而将相对湿度视为次要因素。

常见的作物生长室空调单元采用压缩循环的加热和冷却系统，然而，这类系统不仅能源和维护成本高，还会因使用制冷剂产生污染物排放，带来生态问题。温室常用的冷却技术主要有通风、蒸发冷却和复合系统。

• 通风 ：改善通风是降低室内外温差的简单方法。自然通风能耗低，但效率有限，在晴天效果不佳。
• 蒸发冷却 ：包括使用风扇 - 湿帘（Kittas 等，2003）、雾/薄雾（Montero 等，1994）的室内蒸发冷却和屋顶冷却系统（Willits & Peet，2000）。这些方法能有效降低室内温度，但相对湿度变化范围有限。风扇 - 湿帘系统利用负压工作，外界热空气易混入室内冷空气，降低系统效率；雾/薄雾系统虽能使温度分布更均匀、湿度更一致，但压缩机能耗大，且喷头易受水中盐分影响，降低工作效率。
• 复合系统 ：主要有地 - 气热交换器（EAHES）和含水层耦合腔流热交换器（ACCFHES）。EAHES 利用地下恒温特性，夏季将温室热空气通过埋地管道散热；ACCFHES 则使用地下含水层的恒温水。不过，EAHES 存在管道挖