节能型焓差试验室
阅读说明：本技术 节能型焓差试验室 (Energy-saving enthalpy difference laboratory ) 是由 唐睿 罗祥坤 吉常斌 陆考灵 黎泽明 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明的节能型焓差试验室,通过桶泵制冷系统的设计,能够在第一蒸发器,第二蒸发器形成15℃以上的蒸发温度,使得在高温高湿的工况下,制冷系统不会自发产生冗余除湿,能够防止空气湿度过低,从而避免大量加湿补偿；当室外温度较低时,可以通过储液桶对室内室外形成不同的蒸发温度供冷；同时通过第二冷凝器和第三冷凝器的热量对房间进行加热调节,起到热回收作用,避免了电加热的投入；通过室内侧和室外侧的超声波加湿器,根据等焓加湿的原理避免电加湿的冗余热量问题,大大提高了试验室的节能效果。(According to the energy-saving enthalpy difference test room, through the design of the barrel pump refrigerating system, the evaporating temperature of more than 15 ℃ can be formed in the first evaporator and the second evaporator, so that the refrigerating system cannot spontaneously generate redundant dehumidification under the working condition of high temperature and high humidity, the air humidity can be prevented from being too low, and a large amount of humidification compensation is avoided; when the outdoor temperature is lower, different evaporation temperatures can be formed indoors and outdoors through the liquid storage barrel for cooling; meanwhile, the room is heated and regulated by the heat of the second condenser and the third condenser, so that the heat recovery effect is achieved, and the investment of electric heating is avoided; the ultrasonic humidifiers on the indoor side and the outdoor side avoid the problem of redundant heat of electric humidification according to the principle of isenthalpic humidification, and greatly improve the energy-saving effect of a laboratory.)
技术领域
本发明涉及节能型焓差试验室。
背景技术
现有的空调试验室制冷系统，蒸发器的蒸发温度往往较低，一般在15℃以下，由于此温度远低于空气的露点温度，制冷系统会自发对空气产生冗余除湿，使得试验室内的空气湿度过低，当试验室需要在高温高湿的工况下进行测试时，就需要大量电加热、电加湿平衡工况，使得试验室运行能耗高居不下，特别是当加湿带入冗余热量时，更是如此。另外，现有的空调试验室制冷系统，温度控制范围较小，不能够在低温循环和高温循环之间自由切换，不能满足试验室的多种工况需要。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种节能型焓差试验室，包括：
储液桶、第一压力调节阀、压缩机、第一冷凝器、第一泵、第一蒸发器、第二泵、第二蒸发器、第二冷凝器、第三冷凝器、压差调节阀、室外测试间、室外测试间、室内侧加湿器和室外侧加湿器；
所述储液桶、第一压力调节阀、压缩机和第一冷凝器依次循环连接，形成第一循环；
所述储液桶、第一泵和第一蒸发器依次循环连接，形成第二循环；
所述储液桶、第二泵和第二蒸发器依次循环连接，形成第三循环；
所述压差调节阀设置在所述压缩机和第一冷凝器之间；
所述第二冷凝器设置在所述室外测试间，其冷媒侧的第一端连接在所述压缩机和压差调节阀之间，其冷媒侧的第二端连接在所述第一冷凝器和压差调节阀之间；
所述第三冷凝器设置在室外测试间，其冷媒侧的第一端连接在所述压缩机和压差调节阀之间，其冷媒侧的第二端连接在所述第一冷凝器和压差调节阀之间；
所述室内侧加湿器和室外侧加湿器均为超声波加湿器，分别安装在所述室内测试间和室外测试间。
本发明的节能型焓差试验室，通过桶泵制冷系统的设计，能够在第一蒸发器，第二蒸发器形成15℃以上的蒸发温度，使得在高温高湿的工况下，制冷系统不会自发产生冗余除湿，能够防止空气湿度过低，从而避免大量加湿补偿；当室外温度较低时，可以通过储液桶对室内室外形成不同的蒸发温度供冷；同时通过第二冷凝器和第三冷凝器的热量对房间进行加热调节，起到热回收作用，避免了电加热的投入；通过室内侧和室外侧的超声波加湿器，根据等焓加湿的原理避免电加湿的冗余热量问题，大大提高了试验室的节能效果。
在一些实施方式中，节能型焓差试验室还包括：
设置在第一泵和蒸发器之间的膨胀阀；
并联在膨胀阀两端的第二阀；
设置在第一蒸发器和压缩机之间的第一阀，且第一阀位于第一循环和第二循环之间；以及
设置在储液桶和第一压力调节阀之间的第三阀。
上述节能型焓差试验室，能够在低温循环和高温循环之间自由切换，温度控制范围大，能够满足试验室的多种工况需要，且通过一个系统实现不同温度范围的调节，无需在不同系统之间切换，减少了试验室能耗。
在一些实施方式中，节能型焓差试验室还包括：
设置在室外测试间的室外侧温度传感器，第一泵的转速设置为根据室外侧温度传感器的读数调节，从而调节室外测试间的温度；
设置在室内测试间的室内侧温度传感器，第二泵的转速设置为根据室内侧温度传感器的读数调节，从而调节室内测试间的温度；
设置在所述室外测试间的室外侧湿度传感器，以及根据所述室外侧湿度传感器的读数调节湿度的室外侧加湿器；
设置在所述室内测试间的室内侧湿度传感器，以及根据所述室内侧湿度传感器的读数调节湿度的室内侧加湿器。
在一些实施方式中，节能型焓差试验室还包括：
与所述第二冷凝器连接的第一调节阀，其设置成根据所述室外侧温度传感器的读数调节；
与所述第三冷凝器连接的第二调节阀，其设置成根据所述室内侧温度传感器的读数调节。
在一些实施方式中，第二循环还包括单向阀，其设置在第一蒸发器和储液桶之间。
在一些实施方式中，节能型焓差试验室还包括：
第一压力调节阀的开度设置为根据压缩机的入口压力调节；
连接在第一冷凝器的出口与储液桶之间的第二压力调节阀，其开度设置为根据第一冷凝器的压力调节；
连接在第一冷凝器的入口与储液桶之间的热气旁通阀，其开度设置为根据所述储液桶的压力调节。
附图说明
图1为本发明一些实施方式的节能型焓差试验室的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一些实施方式的节能型焓差试验室，其包括桶泵制冷系统、室外测试间3、室内测试间4、室外侧空气处理机5、室内侧空气处理机6、室外侧温湿度控制系统和室内侧温湿度控制系统。
参阅图1，该桶泵制冷系统包括储液桶11、第一泵12、膨胀阀13、第二阀14、第一蒸发器15、第一阀16、单向阀17、第三阀18、第一压力调节阀19、第二压力调节阀20、压缩机21、压差调节阀31、第一冷凝器23、热气旁通阀24、第二冷凝器7、第一调节阀28、第三冷凝器8和第二调节阀30。其中，第一压力调节阀19的开度设置为根据压缩机的入口压力调节，第二压力调节阀20的开度设置为根据第一冷凝器23的压力调节。
该储液桶11的液体侧、第一泵12、膨胀阀13、第一蒸发器15的第一换热侧、第一阀16、压缩机21、压差调节阀31、第一冷凝器23、第二压力调节阀20和储液桶11的气体侧依次连接，形成低温循环。该第二阀14并联在膨胀阀13的两端，该蒸发器的出口通过单向阀17与储液桶11的气体侧连接，该压缩机21、第一压力调节阀19、第三阀18和储液桶11的气体侧依次连接，该热气旁通阀24设置在第一冷凝器23的入口和储液桶11的气体侧之间，用于通过将压缩机21出口的热气旁通至储液桶11，增加储液桶11内的制冷剂温度和压力。热气旁通阀24可以采用调节阀，其开度设置为根据储液桶的压力调节。该第一阀16、第二阀14和第三阀18可以采用开关阀。
进行低温循环时，第二阀14关闭、第一阀16开启、第三阀18关闭，使得储液桶11的液体侧、第一泵12、膨胀阀13、第一蒸发器15的第一换热侧、第一阀16、压缩机21、压差调节阀31、第一冷凝器23、第二压力调节阀20和储液桶11的气体侧依次连通，第一蒸发器15的蒸发温度范围约为-10℃至-40℃。
进行高温循环时，第二阀14开启，第一阀16关闭，第三阀18开启，储液桶11的液体侧、第一泵12、第二阀14、第一蒸发器15、单向阀17和储液桶11的气体侧依次连通，形成第二循环，第一蒸发器15吸收热量，使得储液桶11内的制冷剂温度和压力提升，通过该相变循环，能够实现15℃以上的蒸发温度，使得在高温高湿的工况下，制冷系统不会自发产生冗余除湿，能够防止空气湿度过低，从而避免大量加湿补偿，降低了试验室运行能耗。同时，储液桶11的气体侧、第三阀18、第一压力调节阀19、压缩机21、压差调节阀31、第一冷凝器23、第二压力调节阀20和储液桶11的气体侧依次连通，形成第一循环，第一冷凝器23散发热量，使得储液桶11的制冷剂温度和压力降低。第一蒸发器15的蒸发温度范围约为0℃-40℃。
进行中温循环时，第二阀14关闭，第一阀16开启，第三阀18开启，储液桶11的液体侧、第一泵12、膨胀阀13、第一蒸发器15的第一换热侧、第一阀16、压缩机21、压差调节阀31、第一冷凝器23、第二压力调节阀20和储液桶11的气体侧依次连通，同时，通过第三阀18所在的支路从储液桶11补入制冷剂气体。第一蒸发器15的蒸发温度范围约为-15℃-5℃。
参阅图1，在一些实施方式中，储液桶-泵-蒸发器-储液桶的循环可以设置多个，即除了上述储液桶11-第一泵12-第一蒸发器15-储液桶11的循环以外，还可以设置类似循环，例如桶泵制冷系统还可以包括第三循环，第三循环包括第二泵25和第二蒸发器26，储液桶11的液体侧、第二泵25、第二蒸发器26的第一换热侧和储液桶11的气体侧依次连接，形成第三循环，并与第一循环共同形成另一个高温循环，第二蒸发器26吸收热量，使得储液桶11内的制冷剂温度和压力提升。
参阅图1，在一些实施方式中，桶泵制冷系统还可以与膨胀阀13串联的第四阀27，第四阀27可以采用开关阀，可用于关闭与第一蒸发器15相关的循环。
参阅图1，该桶泵制冷系统可应用于节能型焓差试验室。
该室外测试间3用于模拟空调室外环境温度。该室外测试间3中，第一蒸发器15的第二换热侧通过室外侧空气处理机5与室外测试间3的空气进行热交换，从而对室外测试间3的空气温度进行调节，使得室外测试间3能够在低温循环、中温循环和高温循环三种模式中选择，实现大范围的温度调节。
该室外侧温湿度控制系统包括设置在室外测试间3内的室外侧湿度传感器、室外侧加湿器和室外侧温度传感器。
该室外侧加湿器可以采用超声波加湿器，其根据室外侧湿度传感器的读数进行湿度调节。在节能型焓差试验室中采用超声波加湿器，相比于传统的电加热蒸汽加湿器，不会在测试间内引入额外热量，并对这些额外热量进行平衡，从而降低了试验室运行能耗。优选地，超声波加湿器包括超声波起雾单元和用于控制所述超声波起雾单元的无触点开关元件，无触点开关元件控制所述超声波起雾单元的控制周期为5s以下，从而能够在节能型焓差试验室中实现精确的湿度调节。该无触点开关元件具体为固态继电器、IGBT模块、可控硅模块、二极管模块、平板硅模块或整流桥，本实施例中采用固态继电器。
第二冷凝器7用于对室外测试间3的空气进行加热，其冷媒侧的第一端连接在所述压缩机21和压差调节阀31之间，其冷媒侧的第二端连接在所述第一冷凝器23和压差调节阀31之间。该第一调节阀28与所述第二冷凝器连接，根据室外侧温度传感器的读数改变第二冷凝器7的换热量该第一泵12的转速设置为根据室外侧温度传感器的读数进行改变，从而改变制冷剂循环流量，进而改变第一蒸发器15的第二换热侧的温度，从而对室外测试间3的空气进行降温。
该室内测试间4用于模拟空调室内环境温度。该室内测试间4中，第二蒸发器26的第二换热侧通过室内侧空气处理机6与室内测试间4的空气进行热交换，从而对室内测试间4的空气温度进行调节，使得室内测试间4能够在高温循环的模式中实现温度调节。
该室内侧温湿度控制系统包括设置在室内测试间4内的室内侧湿度传感器、室内侧加湿器和室内侧温度传感器。
该室内侧加湿器可以采用超声波加湿器，其根据室内侧湿度传感器的读数进行湿度调节。在节能型焓差试验室中采用超声波加湿器，相比于传统的电加热蒸汽加湿器，不会在测试间内引入额外热量，并对这些额外热量进行平衡，从而降低了试验室运行能耗。
第三冷凝器8用于对室内测试间4的空气进行加热，其冷媒侧的第一端连接在所述压缩机21和压差调节阀31之间，其冷媒侧的第二端连接在所述第一冷凝器23和压差调节阀31之间。该第二调节阀30与所述第三冷凝器连接，根据室内侧温度传感器的读数改变第三换热器8的换热量。该第二泵25的转速设置为根据室内侧温度传感器的读数进行改变，从而改变制冷剂循环流量，进而改变第二蒸发器26的第二换热侧的温度，从而对室内测试间4的空气进行降温。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，或对上述技术方案进行自由组合，包括对上述不同实施方式之间的技术特征进行自由组合，这些都属于本发明的保护范围。
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