CN101476759A - 一种制冷设备及其制冷时相对湿度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种制冷设备及其制冷时相对湿度控制方法，该设备包括：制冷装置，控制装置，以及设置在一保温环境内的热质交换装置、蓄冷水装置、输水装置、水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器；所述水池温度传感器设置于所述蓄冷水装置内；所述热质交换装置一端通过所述输水装置与所述蓄冷水装置连接，另一端直接与所述蓄冷水装置连接；所述水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器分别与所述控制装置连接，所述控制装置分别连接所述制冷装置、热质交换装置和输水装置，并根据所述空气温度传感器及相对湿度传感器对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

Description

一种制冷设备及其制冷时相对湿度控制方法

技术领域

本发明涉及食用菌栽培和温室大棚等相对湿度要求稳定的环境中的制冷设备及其制冷时相对湿度控制方法。

背景技术

食用菌栽培和温室大棚等领域，如菇房、花房、湿冷保鲜环境中，在制冷的同时对相对湿度稳定的要求很高，然而，普通制冷过程中普遍存在着除湿现象，制冷时环境的相对湿度都会有所下降。在上述环境相对湿度要求较高的场所，如何保证制冷时相对湿度稳定是普遍的难题。普通的解决方案是配置加湿器，但仍存在制冷过程中无法控制相对湿度，加湿后环境相对湿度不稳定等问题。

中国实用新型专利(公开号：CN201103963)涉及一种智能冷热加湿交换器装置，包括壳体、吹风机表冷器、控制电路、加湿***。所述表冷器包括进、出水管。所述的智能冷热加湿交换器装置，一端设有加湿***，所述加湿***由蒸气发生器和供水箱组成，蒸汽发生后经过表冷器中的带孔管道，由风机把所需的湿度送出，所述的带孔管道设在风机和表冷器的散热片中间。该装置结构简单、使用方便、能耗低，大幅度地降低了使用成本，主要适用于大棚食用菌和农作物的反季节栽培，有效的提高农作物的产量和质量，然而，该装置仍然是通过具有蒸气发生器的加湿***来实现制冷的同时提高湿度，因此，也不能保持相对湿度的稳定。

由于上述现有技术的缺陷，食用菌栽培和温室大棚等相对湿度要求稳定的环境中迫切需要一种制冷设备，在实现制冷的同时又可以保证环境相对湿度的稳定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种制冷设备及其制冷时相对湿度控制方法，能够在制冷过程中保持环境相对湿度稳定。

为实现上述目的，本发明提供一种制冷设备，包括：制冷装置，控制装置，以及设置在一保温环境内的热质交换装置、蓄冷水装置、输水装置、水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器；所述水池温度传感器设置所述蓄冷水装置内；所述热质交换装置一端通过所述输水装置与所述蓄冷水装置连接，另一端直接与所述蓄冷水装置连接；所述蓄冷水装置通过所述制冷装置实现制冷；所述水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器分别与所述控制装置连接，所述控制装置分别连接所述制冷装置、热质交换装置和输水装置，并根据所述空气温度传感器及相对湿度传感器对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

其中，所述制冷装置进一步包括设置在所述蓄冷水装置中的蒸发盘管。

其中，所述蓄冷水装置为一蓄冷水池，所述输水装置包括水泵，所述热质交换装置为一混合换热器；其中，所述混合换热器设置在所述蓄冷水池上方，所述蓄冷水池中的制冷水经所述水泵输送到所述混合换热器，与空气进行热质交换后回流所述蓄冷水池。

其中，所述蓄冷水池以水为冷媒，且所述蓄冷水池内放置蓄冷材料。

其中，所述蓄冷材料的相变温度接近于所述蓄冷水池的温度。

其中，所述混合换热器包括喷嘴、疏水帘、蜂窝结构水帘或接水盘和风机，用于通过热交换实现流经空气的冷却和控湿。

其中，所述制冷装置包括设置所述保温环境外面的制冷机组，所述制冷机组与所述蒸发盘管相连。

而且，为实现上述目的，一种制冷设备的制冷时相对湿度控制方法，包括：一制冷循环步骤，通过制冷装置对蓄冷水装置进行制冷循环；一热质交换步骤，通过热质交换装置进行制冷水与环境空气的热质交换，以实现流经空气的制冷和控湿；一控制步骤，通过控制装置分别接收水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器的水池温度、空气温度及空气湿度信号以对制冷装置、热质交换装置及输水装置进行控制，并根据所述空气温度传感器及相对湿度传感器对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

其中，所述控制步骤包括：步骤1：控制装置根据空气温度传感器处空气的温度范围，设定水池温度传感器处蓄冷水池中制冷水的温度范围；步骤2：在步骤1条件下运行，控制装置接收相对湿度传感器处的相对湿度变化范围；步骤3：如果步骤2中的相对湿度波动在大于8％，则增加水泵的水流量和混合换热器的水帘面积的信号，返回步骤1，直至相对湿度波动小于8％；步骤4：如果步骤2中的相对湿度在70～78％之间，控制装置输出调高制冷水的温度信号；如果步骤2中的相对湿度在90～98％之间，控制装置输出调低制冷水的温度，直至相对湿度传感器处的相对湿度(处于80～95％之间且)波动小于8％。

其中，于步骤1中温度传感器处空气的温度范围为10±0.5℃时，设定水池温度传感器处蓄冷水池中制冷水的温度范围为7±0.5℃。

其中，于步骤4后，还包括步骤5：在确定较优方案后，根据蓄冷水池的温度，在蓄冷水池中放置相变温度为相近于蓄冷水池温度的蓄冷材料。

其中，在确定较优方案后，蓄冷水池温度为7±0.5℃时，则在水池中放置相变温度为6～7℃的蓄冷材料。

本发明所提供的制冷设备及方法，能够在制冷过程中保持环境相对湿度稳定，其优点为只要小功率水泵和风机的启动，便可达到环境温度、相对湿度的稳定的效果；此外添加特定温度的蓄冷材料有利于调节峰谷电价差。同时，本发明与现有技术相比，免除了加湿器、蒸发器等，只需设定空气温度和蓄冷水池温度以最简单的方式实现了相对湿度的稳定控制。

附图说明

图1为本发明的制冷设备的一实施例的各组成关系示意图；

图2为本发明的制冷设备的另一实施例的结构示意图；

图3为本发明制冷时相对湿度控制方法的流程图；

图4为本发明的控制步骤的流程图。

其中，附图标记：

1：制冷机组               2：蒸发盘管

3：蓄冷水池               4：水泵

5：混合换热器             6：水池温度传感器

7：空气温度传感器         8：相对湿度传感器

9：保温墙体               10：制冷装置

20：热质交换装置          30：控制装置

40：输水装置              50：蓄冷水装置

具体实施方式

根据制冷水和空气的温度差不同，在空气与水直接接触时的多种状态中，存在着制冷除湿和恒温加湿的两种常见措施。

本发明主要提出了一种制冷设备及其制冷时相对湿度控制方法，以调整制冷水和空气的温度差来实现制冷时环境相对湿度稳定的控制。

图1为本发明的制冷设备的一实施例的各组成关系示意图，如图所示，该制冷设备包括：制冷装置10，控制装置30，以及设置在一保温环境内的热质交换装置20、蓄冷水装置50、输水装置40、水池温度传感器6、空气温度传感器7及相对湿度传感器8；所述水池温度传感器6设置所述蓄冷水装置50内；所述热质交换装置20一端通过所述输水装置40与所述蓄冷水装置50连接，另一端直接与所述蓄冷水装置50连接；所述蓄冷水装置50通过所述制冷装置10实现制冷；所述水池温度传感器6、空气温度传感器7及相对湿度传感器8分别与所述控制装置30连接，所述控制装置30分别连接所述制冷装置10、热质交换装置20和输水装置40，并根据所述空气温度传感器7及相对湿度传感器8对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

其中，所述制冷装置进一步包括设置在所述蓄冷水装置中的蒸发盘管。所述制冷装置还包括设置所述保温环境外面的制冷机组，所述制冷机组与所述蒸发盘管相连。

所述蓄冷水装置为一蓄冷水池，所述输水装置包括水泵，所述热质交换装置为一混合换热器；其中，所述混合换热器设置在所述蓄冷水池上方，所述蓄冷水池中的制冷水通过水管经所述水泵输送到所述混合换热器，与空气进行热质交换后经水管回流所述蓄冷水池。

所述蓄冷水池以水为冷媒，且所述蓄冷水池内放置蓄冷材料。所述蓄冷材料的相变温度接近于所述蓄冷水池的温度。

所述混合换热器5为一体式结构，混合换热器(即湿冷换热器)型号为SHL-E301、SHL-E353或SHL-E402等。所述混合换热器包括喷嘴、疏水帘、蜂窝结构水帘、接水盘和风机，用于通过热交换实现流经空气的冷却和控湿。

图2为本发明的制冷设备的另一实施例的结构示意图，如图2所示，本发明采用制冷剂、蓄冷水和空气的三循环，该制冷设备包括依次连接的制冷机组1、蒸发盘管2、蓄冷水池3、水泵4、混合换热器5、水池温度传感器6、空气温度传感器7、相对湿度传感器8和保温墙体9，其中，所述混合换热器5在所述蓄冷水池3上方，经水管和水泵4连为一体，制冷水从所述蓄冷水池3经所述水泵4泵送到所述混合换热器5，与空气进行热质交换后经落水管流回所述蓄冷水池3；所述制冷机组1在保温墙体9的外面与蒸发盘管2相连，所述蒸发盘管2置于所述蓄冷水池3中，使得所述制冷机组1与所述蒸发盘管2完成对蓄冷水池制冷的功能。所述水池温度传感器6置于所述蓄冷水池3中，用以测定蓄冷水池3中的制冷水的温度，所述空气温度传感器7用以对环境空气的温度进行测定，所述相对湿度传感器8用以测定环境空气的相对湿度。

其中，所述水池温度传感器6、空气温度传感器7及相对湿度传感器8分别与所述控制装置30连接，所述控制装置30分别连接所述制冷机组1、所述水泵4及所述混合换热器5，其中，所述控制装置30接收所述水池温度传感器6的水池温度信号、所述空气温度传感器7的空气温度信号及所述相对湿度传感器8的空气相对湿度信号，以对所述制冷机组1、所述水泵4及所述混合换热器5的运行进行控制，并根据所述空气温度传感器7及相对湿度传感器8对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

并且，所述制冷机组1和所述蒸发盘管2组成一个制冷循环，其运行、停止由置于所述蓄冷水池3中的水池温度传感器6的值控制；水泵4和混合换热器5的风机为并联同步运行，其控制由感测环境空气温度的空气温度传感器7的值设定。

进一步，所述制冷机组1包括压缩机、冷凝器和节流阀，其运行与否是以控制水池温度为目标；所述蓄冷水池3由循环水、蓄冷材料(可设定温度)、抑菌剂和蒸发器组成；所述混合换热器5由喷嘴、疏水帘、蜂窝结构水帘、接水盘和风机组成，其主要功能是通过热交换实现流经空气的冷却和控湿。

另外，本发明提出的制冷时相对湿度控制方法，主要是在上述制冷装备的基础之上，以调整制冷水和环境空气的温度差来实现制冷时环境相对湿度稳定的控制。

图3为本发明制冷时相对湿度控制方法的流程图，结合参考图1与图3，本发明的制冷设备的制冷时相对湿度控制方法，包括：一制冷循环步骤(S10)，通过制冷装置10对蓄冷水装置50进行制冷循环；一热质交换步骤(S20)，通过热质交换装置20进行制冷水与环境空气的热质交换，以实现流经空气的制冷和控湿；一控制步骤(S30)，通过控制装置30分别接收水池温度传感器6、空气温度传感器7及相对湿度传感器8的水池温度、空气温度及空气湿度信号以对制冷装置10、热质交换装置20及输水装置40进行控制，并根据所述空气温度传感器7及相对湿度传感器8对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

进一步，所述制冷装置10包括所述制冷机组1及与所述制冷机组1相连的蒸发盘管2，所述蓄冷水装置50为一蓄冷水池，所述蒸发盘管2置于所述蓄冷水池中，使得所述制冷机组1与所述蒸发盘管2完成对蓄冷水池制冷循环。所述热质交换装置20为一混合换热器，所述输水装置40包括水泵，其中，所述混合换热器设置在所述蓄冷水池上方，所述蓄冷水池中的制冷水通过水管经所述水泵输送到所述混合换热器，与空气进行热质交换后经水管回流所述蓄冷水池。所述控制装置30分别连接所述制冷机组1、所述水泵4及所述混合换热器5，并接收所述水池温度传感器6的水池温度信号、所述空气温度传感器7的空气温度信号及所述相对湿度传感器8的空气相对湿度信号，以对所述制冷机组1、所述水泵4及所述混合换热器5的运行进行控制，并根据所述空气温度传感器7及相对湿度传感器8对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

图4为本发明的控制步骤的流程图，如图4所示，其中，所述控制步骤(S30)包括：

步骤1：控制装置30根据空气温度传感器7处空气的温度范围，设定水池温度传感器6处制冷水的温度范围，如空气温度传感器处空气的温度范围为10±0.5℃时，设定水池温度传感器处蓄冷水池中制冷水的温度范围为7±0.5℃；其中，温度传感器7处的空气温度范围，是由室内温度控制器设定，由控制装置30控制热质交换装置20及输水装置40运转制冷来调控；同理水池传感器6处制冷水的温度范围由控制装置30控制制冷装置10、运转制冷来调控。且温度传感器6和7两个控制参数设置是独立的，本发明在于满足相对湿度的要求下固定这两个参数的设定。初步设定参数方法可用在温度传感器7的设定范围减去3℃来设定水池传感器6处制冷水的温度范围，如(温度传感器7处为10±0.5℃，水池传感器6处为7±0.5℃；温度传感器7处为15±0.5℃，水池传感器6处为12±0.5℃；温度传感器7处为20±0.5℃，水池传感器6处为17±0.5℃)。

步骤2：在步骤1条件下运行，控制装置30接收相对湿度传感器8处的相对湿度变化范围；

步骤3：如果步骤2测得的相对湿度波动大于8％，增加水泵4的水流量和混合换热器5的水帘面积，返回步骤1，直至相对湿度波动小于8％；

步骤4：如果步骤2测得的相对湿度偏低(如70～78％)，控制装置30输出调高制冷水的温度信号；如果步骤2测得的相对湿度偏高(如90～98％)，控制装置30输出调低制冷水的温度信号，直至湿度传感器相对湿度传感器8处的相对湿度在预定区域内如(80～95％)且相对湿度波动小于8％。

另外，于步骤4后，还可包括步骤5：在确定较优方案后，根据蓄冷水池的温度，在蓄冷水池中放置相变温度为相近于蓄冷水池温度的蓄冷材料，如得到蓄冷水池温度为7±0.5℃，则在水池中放置相变温度为6～7℃的蓄冷材料，其中，蓄冷材料可以为高分子蓄冷材料，如胶体冰；稀土磁性蓄冷材料；纳米流体相变蓄冷材料和共晶盐蓄冷材料。

本发明所提供的制冷设备及方法，能够在制冷过程中保持环境相对湿度稳定，其优点为只要小功率水泵和风机的启动，便可达到环境温度、相对湿度的稳定的效果；此外添加特定温度的蓄冷材料有利于调节峰谷电价差。同时，本发明与现有技术相比，免除了加湿器，只需设定空气温度和蓄冷水池温度以最简单的方式实现了相对湿度的稳定控制。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1、一种制冷设备，其特征在于，包括：制冷装置，控制装置，以及设置在一保温环境内的热质交换装置、蓄冷水装置、输水装置、水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器；所述水池温度传感器设置所述蓄冷水装置内；所述热质交换装置一端通过所述输水装置与所述蓄冷水装置连接，另一端直接与所述蓄冷水装置连接；所述蓄冷水装置通过所述制冷装置实现制冷；所述水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器分别与所述控制装置连接，所述控制装置分别连接所述制冷装置、热质交换装置和输水装置，并根据所述空气温度传感器及相对湿度传感器对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

2、根据权利要求1所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷装置进一步包括设置在所述蓄冷水装置中的蒸发盘管。

3、根据权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述蓄冷水装置为一蓄冷水池，所述输水装置包括水泵，所述热质交换装置为一混合换热器；其中，所述混合换热器设置在所述蓄冷水池上方，所述蓄冷水池中的制冷水经所述水泵输送到所述混合换热器，与空气进行热质交换后回流所述蓄冷水池。

4、根据权利要求3所述的制冷设备，其特征在于，所述蓄冷水池以水为冷媒，且所述蓄冷水池内放置蓄冷材料。

5、根据权利要求4所述的制冷设备，其特征在于，所述蓄冷材料的相变温度接近于所述蓄冷水池的温度。

6、根据权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述混合换热器包括喷嘴、疏水帘、蜂窝结构水帘、接水盘和风机，用于通过热交换实现流经空气的冷却和控湿。

7、根据权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷装置包括设置所述保温环境外面的制冷机组，所述制冷机组与所述蒸发盘管相连。

8、一种制冷设备的制冷时相对湿度控制方法，其特征在于，包括：

一制冷循环步骤，通过制冷装置对蓄冷水装置进行制冷循环；

一热质交换步骤，通过热质交换装置进行制冷水与环境空气的热质交换，以实现流经空气的制冷和控湿；

一控制步骤，通过控制装置分别接收水池温度传感器、空气温度传感器及相对湿度传感器的水池温度、空气温度及空气湿度信号以对制冷装置、热质交换装置及输水装置进行控制，并根据所述空气温度传感器及相对湿度传感器对空气温度及湿度的测定结果，通过调整制冷水和环境空气的温度差来实现对所述保温环境制冷时相对湿度稳定控制。

9、根据权利要求8所述的相对湿度控制方法，其特征在于，所述控制步骤包括：

步骤1：控制装置根据空气温度传感器处空气的温度范围，设定水池温度传感器处蓄冷水池中制冷水的温度范围；

步骤2：在步骤1条件下运行，控制装置接收相对湿度传感器处的相对湿度变化范围；

步骤3：如果步骤2中的相对湿度波动大于8％，增加水泵的水流量和混合换热器的水帘面积，返回步骤1，直至相对湿度波动小于8％；

步骤4：如果步骤2中的相对湿度在70～78％之间，控制装置输出调高制冷水的温度信号；如果步骤2中的相对湿度在90～98％之间，控制装置输出调低制冷水的温度，直至相对湿度传感器处的相对湿度处于80～95％之间且波动小于8％。

10、根据权利要求9所述的相对湿度控制方法，其特征在于，于步骤1中温度传感器处空气的温度范围为10±0.5℃时，控制装置设定水池温度传感器处蓄冷水池中制冷水的温度范围为7±0.5℃。

11、根据权利要求9所述的相对湿度控制方法，其特征在于，还包括步骤5，在确定较优方案后，根据蓄冷水池的温度，在蓄冷水池中放置相变温度为相近于蓄冷水池温度的蓄冷材料。

12、根据权利要求11所述的相对湿度控制方法，其特征在于，在确定较优方案后，蓄冷水池温度为7±0.5℃时，在水池中放置相变温度为6～7℃的蓄冷材料。

Images