本发明涉及汽车环境风洞系统技术领域，尤其是涉及一种环境风洞湿度调节系统及调节方法。
背景技术：
汽车环境风洞是汽车研发中十分重要的试验室，可模拟外界真实的气候环境，其中温度可模拟－40℃——60℃，湿度可模拟露点温度－45℃——相对湿度95％，风速可模拟0——200km/h。汽车环境风洞极强的气候模拟功能可为汽车试验提供需要的温度、湿度、风速、雨雪环境和光照环境，而温度、湿度、风速、雨雪模拟、阳光模拟等功能必须由相应的模拟系统完成。具体的，针对湿度模拟系统而言，汽车环境风洞对湿度模拟系统的要求是将进入环境风洞的新风湿度控制在露点温度－45℃——相对湿度95％，这需要一套新风湿度调节系统对新风进行一系列的调节控制。
但是，现有的汽车环境风洞湿度调节系统在运行时新风量至少要在1000m3/h－12000m3/h之间变化。如此大范围的流量调节，若采用现有技术方案，尤其在很多极端实验要求下，其控制精度并不高。而且，如此大的调节范围，其在小流量时必须将现有技术方案中的流量调节阀调节到极小位置，这样会产生较大的节流损失，使得整个管道系统的能源消耗加大，不经济不节能。
另外，现有的汽车环境风洞湿度调节系统，只能将除湿空气温度降低到10℃及以上，然后将10℃及以上的除湿空气直接送入环境风洞中。当环境风洞处于深冷状态时，一般深冷状态是指－40℃——0℃，现有的环境风洞在深冷状态下的温度模拟功能不好。例如当环境风洞当前的温度是－40℃时，10℃左右的除湿空气直接送入环境风洞势必对环境风洞内部的温度场造成极大扰动，形成非均匀温度场。这对于环境风洞的温度模拟功能造成不良影响，影响汽车在环境风洞中的试验精度。
综上，如何提供一种环境风洞湿度调节系统，减少节流损失、降低新风除湿空气进入环境风洞后对环境风洞温度场的扰动，提高调节精度，降低能耗、降低运行成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。基于此，本发明提供了一种环境风洞湿度调节系统及环境风洞湿度调节方法以解决上述的技术问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种环境风洞湿度调节系统，以缓解现有技术中存在环境风洞在调节湿度时，流量调节精度低、调节时对环境风洞内部温度场扰动大，整个调节过程能耗高的技术问题。本发明的另一目的在于提供一种环境风洞湿度调节方法。
本发明提供的环境风洞湿度调节系统，包括：除湿段和小流量段；外界空气先进入所述除湿段，再进入所述小流量段；当环境风洞需调节到深冷状态时，外界空气经所述除湿段除湿，再经所述小流量段将除湿后的空气降到与环境风洞一致的深冷状态。
进一步的，还包括大流量段，所述大流量段和所述小流量段并接；所述除湿段与所述大流量段和所述小流量段均串接；外界空气先进入所述除湿段，再进入所述小流量段或者所述大流量段；所述大流量段对经所述除湿段除湿的空气进行降温除湿，或者加热，或者加热加湿。
进一步的，所述除湿段包括转轮吸附装置；所述转轮吸附装置包括吸附转轮、第二加热装置和再生空气回路；所述再生空气回路由三路气体的混合后进入所述第二加热装置，并经所述第二加热装置加热后进入所述吸附转轮；所述吸附转轮的入口端设置有预冷盘管，所述预冷盘管用于降低气体温度；经所述预冷盘管的气体进入所述吸附转轮，并在所述吸附转轮内分为两路，其中一路用于降低所述吸附转轮的温度，另一路经所述吸附转轮除湿；所述三路气体分别为外界空气与另外两路空气混合，在所述另外两路空气中，其中一路为降低所述吸附转轮温度的气体，另一路为经所述吸附转轮除湿后的分支。
进一步的，所述大流量段包括相互串接的第一加热装置和加湿组件；所述第一加热装置的入口和除湿段连通，所述第一加热装置的出口和所述加湿组件的入口连通；所述加湿组件的出口通入环境风洞的入口。
进一步的，所述第一加热装置和所述第二加热装置的热源来自于同一个锅炉。
进一步的，所述小流量段包括深冷盘管，所述深冷盘管的低温冷却油由深冷机组提供。
进一步的，外界空气通过管路进入所述再生空气回路，所述管路上设置有截止阀和过滤器，所述过滤器连在所述截止阀的出口端；所述除湿段的入口段设置有截止阀，所述截止阀的出口端设置有过滤器。进一步的，所述过滤器的出口端均设置有变频风机；所述变频风机的控制信号来自于流量传感器或者风压传感器。
进一步的，还包括多个温度传感器，所述温度传感器用于检测管路上的气体温度并作为对应调节阀的控制信号。
现有系统中当环境风洞处于除湿模式时，后冷或加热加湿段只能将除湿空气温度降低到10℃及以上，然后将10℃及以上的除湿空气直接送入环境风洞中。但是当环境风洞处于低温的深冷状态时，如－40℃时，将10℃左右的除湿空气直接送入环境风洞中势必对环境风洞内部温度场造成极大扰动，从而形成非均匀温度场。如果在环境风洞内部形成了非均匀温度场，会对环境风洞的温度模拟功能造成不良影响，影响汽车在环境风洞中的试验精度。
本实施例提供的环境风洞湿度调节系统，由于设置了小流量段，可将现有系统的1000m3/h－12000m3/h的空气流量调节范围进一步细分出小流量段。根据环境风洞的实际运行规律，在深冷状态时(－40℃——0℃)刚好新风流量也低。小流量段最低能将除湿空气温度降低到－40℃，如果当前环境风洞中的温度是－40℃左右时，经除湿后的空气进入小流量段后温度能降低到－40℃。因此经小流量段，在环境风洞需调节到深冷状态时，能够将除湿后的空气温度调节到与当前的环境风洞温度一致，从而避免环境风洞内出现温度扰动，在提高调节精度和速度的同时，减少了节流损失，并降低能耗。
本发明提供的环境风洞湿度调节方法，使用上述任一项所述的环境风洞湿度调节系统，所述环境风洞湿度调节系统对外界空气至少具有以下调节模式：除湿、除湿后加热、加热加湿，以及除湿后调节到低温深冷状态。
基于此，本发明较之原有技术，环境风洞在调节湿度时，在环境风洞需调节到深冷状态时，能够将除湿后的空气的温度调节到与当前的环境风洞温度一致，从而避免环境风洞内出现温度扰动，从而提高了整个环境风洞湿度调节系统的调节精度，减少了节流损失，并降低能耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的环境风洞湿度调节系统的示意图；
图2为除湿段的示意图；
图3为大流量段的示意图；
图4为小流量段的示意图。
标记：除湿段ⅰ；大流量段ⅱ；小流量段ⅲ；截止阀1；过滤器2；变频风机3；预冷盘管4；冷却水流量调节阀5；温度传感器6；吸附转轮7；风压传感器8；变频风机9；流量传感器10；截止阀11；流量调节阀12；流量传感器13；截止阀14；过滤器15；蒸汽盘管16；蒸汽调节阀17；截止阀18；变频风机19；后冷盘管20；流量调节阀21；温度传感器22；风压传感器23；湿度传感器24；流量调节阀25；流量传感器26；蒸汽盘管27；蒸汽调节阀28；温度传感器29；加湿器30；蒸汽调节阀31；湿度传感器32；截止阀33；截止阀34；变频风机35；后冷盘管36；流量调节阀37；温度传感器38；风压传感器39；湿度传感器40；流量调节阀41；流量传感器42；深冷盘管43；低温冷却油调节阀44；温度传感器45；截止阀46；环境风洞47；锅炉48；第一路49；第二路50。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1，在本实施例中提供了一种环境风洞湿度调节系统，所述环境风洞湿度调节系统包括：包括：除湿段和小流量段；外界空气先进入所述除湿段，再进入所述小流量段；当环境风洞需调节到深冷状态时，外界空气经所述除湿段除湿，再经所述小流量段将除湿后的空气降到与环境风洞一致的深冷状态。
现有系统中当环境风洞处于除湿模式时，后冷或加热加湿段只能将除湿空气温度降低到10℃及以上，然后将10℃及以上的除湿空气直接送入环境风洞中。但是当环境风洞处于低温的深冷状态(－40℃——0℃)时，将10℃左右的除湿空气直接送入环境风洞中势必对环境风洞内部温度场造成极大扰动，从而形成非均匀温度场。如果在环境风洞内部形成了非均匀温度场，会对环境风洞的温度模拟功能造成不良影响，影响汽车在环境风洞中的试验精度。
本实施例提供的环境风洞湿度调节系统，由于设置了小流量段，可将现有系统的1000m3/h－12000m3/h的空气流量调节范围进一步细分出小流量段。根据环境风洞的实际运行规律，在深冷状态时刚好新风流量也低。小流量段最低能将除湿空气温度降低到－40℃，如果当前环境风洞中的温度是－40℃左右时，经除湿后的空气进入小流量段后温度能降低到－40℃。因此经小流量段，在环境风洞需调节到深冷状态时，能够将除湿后的空气的温度调节到与当前的环境风洞温度一致，从而避免环境风洞内出现温度扰动，在提高调节精度和速度的同时，减少了节流损失，并降低能耗。
实施例二
如图1－4所示，本实施例提供的所述环境风洞湿度调节系统，是对实施例一提供的所述环境风洞湿度调节系统的进一步改进，实施例一所描述的技术方案也属于该实施例，实施例一已经描述的技术方案不再重复描述。
在本实施例中提供了一种环境风洞湿度调节系统，包括：除湿段和小流量段；外界空气先进入所述除湿段，再进入所述小流量段；还包括大流量段，所述大流量段和所述小流量段并接；所述除湿段与所述大流量段和所述小流量段均串接；外界空气先进入所述除湿段，再进入所述小流量段或者所述大流量段；所述大流量段对经所述除湿段除湿的空气进行降温除湿，或者加热，或者加热加湿。当环境风洞需调节到深冷状态时，外界空气经所述除湿段除湿，再经所述小流量段将除湿后的空气降到与环境风洞一致的深冷状态。
在本实施例中提供的环境风洞湿度调节系统，外界空气进入除湿段后有两种流动方式，通过开闭截止阀决定是进入大流量段，或者进入小流量段。由大流量段或小流量段处理后的空气也分别设置有截止阀，故处理后的空气通过同一管路汇入环境风洞。大流量段对经除湿段除湿的空气进行降温除湿，或者加热，或者加热加湿。
进一步的，外界空气通过管路进入所述再生空气回路，该管路上设置有截止阀和过滤器，所述过滤器连在所述截止阀的出口端；所述除湿段的入口段设置有截止阀，所述截止阀的出口端设置有过滤器。本实例中，在截止阀的出口端设置过滤器的目的是防止杂质进入系统。本实施例中，在两处设了过滤器，一是再生空气回路中引入外界空气时，二是除湿段的入口处引入外界空气时。进一步的，所述过滤器的出口端均设置有变频风机；每个变频风机的控制信号来自于流量传感器或者风压传感器。图1－图4中用虚线表示流量传感器和变频风机的控制信号传递关系。本实施例中，对变频风机的控制方式有两种方法，一是可以通过控制风压，而是通过控制风量。再生空气回路中的变频风机9是通过控制风量来实现控制变频风机9，也就是使用变频风机9的风量由流量传感器10进行检测并作为变频风机9的控制对象。其他位置处的变频风机使用风压传感器来控制。
进一步的，还包括多个温度传感器，所述温度传感器用于检测管路上的气体温度并作为对应调节阀的控制信号。图1－图4中用虚线表示温度传感器和对应调节阀的控制信号传递关系。
进一步的，除湿段用于对外界空气除湿，该除湿段包括转轮吸附装置；该转轮吸附装置包括吸附转轮、第二加热装置和再生空气回路；该再生空气回路由三路气体的混合后进入该第二加热装置，并经该加热装置加热后进入该吸附转轮7；该吸附转轮7的入口端设置有预冷盘管4，该预冷盘管用于降低气体温度；经该预冷盘管的气体进入该吸附转轮，并在该吸附转轮内分为两路，其中一路用于降低该吸附转轮的温度，另一路经该吸附转轮除湿；该三路气体分别为外界空气与另外两路空气混合，在该另外两路空气中，其中一路为降低该吸附转轮温度的气体，另一路为经该吸附转轮除湿后的分支。
如图2，在本实施例中，除湿段的一种结构是：除湿段包括截止阀1、过滤器2、变频风机3、预冷盘管4和转轮吸附装置，上述装置通过管道依次串接。除湿段的工作原理是：当系统运行时，打开截止阀1，外界空气进入管道。然后空气进入过滤器2，在过滤器中过滤掉空气中的杂质。然后空气由变频风机3吸入，变频风机3可对风压进行控制，风压由风压传感器8检测，并将该风压信号作为变频风机3的控制对象。由变频风机3吸入的空气经过预冷盘管4对空气进行降温，预冷盘管的水侧为2℃冷却水，冷却水的流向如图2所示。由于空气在温度降低的同时湿度也会有所降低，因此，预冷盘管4对空气进行降温并进行预除湿。预冷盘管4后面的空气温度由温度传感器6进行检测，并将该温度信号作为冷却水流量调节阀5的控制对象，上述控制关系表现为冷却水流量调节阀5和温度传感器6用虚线连接。经降温预除湿后的空气进入转轮吸附装置的吸附转轮7，经转轮吸附后的空气变为低湿度空气，从而实现了对外界空气的除湿。这一较为干燥的空气接下来进入环境风洞湿度调节系统的后续部分，大流量段或者小流量段。
转轮吸附装置还包括第二加热装置和再生空气回路。吸附转轮7在工作时还需要再生空气，再生空气用于干燥吸附转轮7，第二加热装置用于为干燥吸附转轮7提供热量。再生空气回路包括以下装置：截止阀14、过滤器15、蒸汽盘管16，上述装置通过管道连接。再生空气回路的工作原理是：打开截止阀14后，再生空气的由三路气体的混合后进入该第二加热装置。作为主要再生空气的外界空气进入管道中，该空气经过过滤器15过滤掉空气中的杂质。过滤后的空气与另外两路空气汇合，其中一路(第一路49)来自吸附转轮入口端的前预冷盘管4，此处将有一路空气流经吸附转轮的部分区域以降低吸附转轮的温度，防止转轮过热损坏设备，这路空气流经截止阀11后与过滤器15后空气汇合；另外一路(第二路50)来自吸附转轮出口端的除湿后的空气的分支。该除湿后的空气的分支的流量调节由流量调节阀12完成，流量调节阀12的控制对象为流量传感器13检测的流量。
再生空气的由三路气体的混合后再进入该第二加热装置的作用是：除湿后的空气与过滤器15后外界空气以及截止阀11后空气汇合后可以降低整体的湿度，即降低再生空气的整体湿度，这样可使除湿空气的湿度(露点)更低，达到极限湿度(露点)。
三路汇合的再生空气进入第二加热装置。第二加热装置包括蒸汽盘管16，其对空气进行加热，加热量的大小根据需要控制的湿度大小来确定。这部分的上述控制为新风除湿系统的核心控制，直接控制新风系统的湿度，湿度则由湿度传感器24(见图3)、湿度传感器40(见图4)进行检测，该湿度信号作为蒸汽调节阀17的控制对象，蒸汽盘管16的蒸汽来自于蒸汽锅炉48，冷凝水亦回到蒸汽锅炉中。
三路汇合的再生空气经第二加热装置加热后进入该吸附转轮7，再生空气经过吸附转轮7后吸收转轮所吸附的水分，使其吸附能力再生，再生空气由变频风机9吸入，变频风机9对再生风量进行控制，风量由流量传感器10进行检测并作为变频风机9的控制对象。
进一步的，大流量段包括相互串接的第一加热装置和加湿组件；该第一加热装置的入口和除湿段连通，该第一加热装置的出口和该加湿组件的入口连通；该述加湿组件的出口通入环境风洞的入口。
如图3，大流量段的一种结构是：包括截止阀18、变频风机19、后冷盘管20、第一加热装置、加湿器30，其中，第一加热装置包括蒸汽盘管、蒸汽调节阀和锅炉。上述装置通管路连接依次串接，大流量段能模拟三种模式，分别为除湿模式、加热模式和加热加湿模式，三种模式的工作过程和原理是：
除湿模式下，大流量段对经所述除湿段除湿的空气进行降温除湿。具体过程是：除湿后的空气经截止阀18由变频风机19吸入，变频风机19对风压进行控制，风压由风压传感器23检测并作为变频风机19的控制对象，风机吸入的除湿空气进入后冷盘管20，将除湿空气降温到10℃及以上，空气温度由温度传感器22检测并作为冷却水流量调节阀21的控制对象，后冷盘管的水侧为2℃的冷却水，空气流量由空气流量调节阀25进行调节，空气流量由流量传感器26进行检测并作为流量调节阀25的控制对象。当处于除湿模式时蒸汽盘管27、蒸汽调节阀28、加湿器30、蒸汽调节阀31不工作，除湿空气经由截止阀33进入环境风洞47。
加热模式下，后冷盘管20、冷却水流量调节阀21、加湿器30、蒸汽调节阀31不工作，除湿空气经过蒸汽盘管27时温度升高到环境风洞47内部温度，温度由温度传感器29检测并作为蒸汽调节阀28的控制对象，加热后的空气经截止阀33进入环境风洞47。
加热加湿模式下，吸附转轮7及再生空气管道系统不工作，即空气不进行除湿，且后冷盘管20、冷却水调节阀21不工作，空气流经蒸汽盘管27时对空气进行加热，加热温度比环境风洞47内部温度高10℃，这是为了避免加湿后环境风洞内部出现冷凝，空气温度由温度传感器29进行检测并作为蒸汽调节阀28的控制对象，加湿器30对空气进行加湿，湿度由湿度传感器32检测并作为蒸汽调节阀31的控制对象，蒸汽由锅炉48供给，加热加湿后的空气经截止阀33进入环境风洞47。
进一步的，所述第一加热装置和所述第二加热装置的热源来自于同一个锅炉48。
与其他方式相比，例如使用第一加热装置和/或第二加热装置使用空气电加热器，锅炉采用燃气作为燃料，整体运营成本降低。因为通常的空气换热器的功率都在100kw以上，采用电加热运行成本较高。
进一步的，小流量段包括深冷盘管，深冷盘管的低温冷却油由深冷机组提供。
如图4，小流量段的一种结构是：包括截止阀34、变频风机35、后冷盘管36、深冷盘管43和截止阀46，上述结构通过管路依次串接。小流量段的工作原理如下：除湿后的空气经过截止阀34由变频风机35吸入，变频风机35可对风压进行控制，风压由风压传感器39检测并作为变频风机35的控制对象，然后空气进入后冷盘管36将空气温度降低到10℃及以上，空气温度由温度传感器38检测并作为冷却水流量调节阀37的控制对象，后冷盘管36的水侧为2℃的冷却水，空气的流量由流量调节阀41进行调节，流量由流量传感器42进行检测并作为流量调节阀41的控制对象，然后空气进入深冷盘管43，将空气温度降低到环境风洞47的内部温度，最低可将温度调节到－40℃，空气温度由温度传感器45进行检测并作为低温冷却油调节阀44的控制对象，深冷盘管43的低温冷冻油由深冷机组提供，降温后的空气经由截止阀46进入环境风洞47。
实施例三
本实施例提供了一种环境风洞湿度调节方法，使用实施例二所述的环境风洞湿度调节系统，所述环境风洞湿度调节系统对外界空气至少具有以下调节模式：除湿、除湿后加热、加热加湿，以及除湿后调节到低温深冷状态。
本实施例提供的环境风洞湿度调节方法，使用上述的环境风洞湿度调节系统，包括除湿段、大流量段和小流量段，其中大流量段和小流量段并接，两段并接后和串联在除湿段之后。
当环境风洞需要常温状态下除湿，除湿段工作，大流量段的后冷盘管20工作，大流量段的第一加热装置不工作、加湿组件不工作；当环境风洞需要在深冷状态(－40℃—0℃)下除湿，除湿段和小流量段工作；当环境风洞需要常温状态下除湿并加热，除湿段工作，大流量段的第一加热装置工作，加湿组件不工作；当环境风洞需要常温状态下加热加湿，除湿段不工作，大流量段的第一加热装置工作，加湿组件工作。
本实施例提供的环境风洞湿度调节方法的技术效果是：
1、调节精度高，节流损失小，降低能耗，降低运行成本。由于汽车环境风洞在运行时新风量是在1000m3/h－12000m3/h之间变化的，如此大范围的流量调节，若采用现有技术方案，将导致流量控制精度不高。且小流量时必须将现有技术方案中的流量调节阀调节到极小位置，这样会产生较大的节流损失，使得整个管道系统的能源消耗加大，不经济节能。而采用本申请的环境风洞湿度调节方法及系统，在除湿段后分为两段：大流量段和小流量段，可使流量调节在不同的管道系统中进行，可提高流量调节精度，可减少节流损失，降低能耗，降低运行成本。
2、在深冷状态下，实现调节后的除湿空气温度与环境风洞温度一致，避免温度扰动，且可实现减少节流损失，降低能耗。现有系统中当环境风洞处于除湿模式时只能将除湿空气温度降低到10℃及以上，然后将10℃及以上的除湿空气直接送入环境风洞中，当环境风洞处于深冷状态时，如－40℃深冷状态时，如此高温度空气直接进入环境风洞势必对环境风洞内部的温度场造成极大扰动，形成非均匀温度场，对于环境风洞的温度模拟功能造成不良影响，影响汽车在环境风洞中试验时的试验精度。因此增加小流量段后可实现调节后的除湿空气温度与环境风洞温度一致，避免温度扰动，且可实现减少节流损失，降低能耗。
并且增加小流量段后，可将现有系统的1000m3/h－12000m3/h的空气流量调节范围分为大流量段和小流量段，这样可减少节流损失，降低能耗，而根据环境风洞的实际运行规律，在深冷状态时刚好新风流量也低，因此增加小流量段后可实现调节后的除湿空气温度与环境风洞温度一致，避免温度扰动，且可实现减少节流损失，降低能耗。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。