近期，课题组博士生郭炜辰（导师叶蔚副教授）对高端精密制造环境下的空调控温系统进行了深入研究，通过缩尺实验、Modelica仿真等方法提出并验证了风-水两级温度控制系统相对现有技术可以达成更好的扰量抗性，从而提高控温精度，对类似工程项目的设计运行提供参考。研究成果发表在Energy & Buildings上（Q2，IF6.7）。

恒温恒湿室在高端制造和科学研究中至关重要。尽管现有研究主要集中于通过对供气的末端再热控制（EC）来稳定室内温度，但要实现超高精度（例如±0.1°C），需要对用于冷却空气的冷冻水温度进行预先稳定。然而，这一方面的研究仍然缺乏深入探索。本文提出了两种基于板式换热器（PHE）和水混合泵（WMP）的两级控制（TSC）系统，旨在同时调节冷冻水和供气温度。研究通过构建两种TSC系统和传统EC系统的Modelica模型，并结合实验验证其准确性，分析了这些系统在外部和内部扰动下的性能。此外，还推导出一个理论阶跃扰动传递模型，用于预测实验和仿真中温度对阶跃扰动的响应。

研究结果表明，两种TSC系统在抵御冷冻水扰动方面的表现均优于EC系统，同时保持了EC系统抵御内部扰动的能力。具体而言，基于PHE和WMP的TSC系统在冷冻水温度扰动下所产生的控制温度最大偏差分别为EC系统的53%和36%。阶跃扰动传递模型与系统类型无关，仅依赖于若干关键设计温度。本研究证明，与EC系统相比，TSC系统在超高精度控制中对冷冻水温度扰动具有更好的抑制能力，其中基于WMP的TSC系统表现出更优异的控制性能。此外，研究还展示了避免再热控制的优化潜力和节能潜力。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2025.115367

图1 风水两级控温系统原理图

图2 不同控制方式下的室内温度抗扰性

图3 风水两级控温系统的稳定性分析