CN106839201A - 一种热回收式实验室***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热回收式实验室***及其控制方法，所述***包括：用于放置实验测试所需器件的测试间；用于进行实验测试的被试机；用于导通空气流通的风管；用于调节测试间温度的空气处理机；用于调节测试间湿度的加湿器；用于提供冷量的制冷机组；用于将水在相互连接的两个器件之间交替换热的循环水泵；用于收集表冷器上冷凝水的冷凝管；加湿器通过冷凝管与空气处理机中的表冷器进行连接；第一循环水泵设置在连接一级表冷器的连接水管上。实验室通过回收被试机产生的冷量、热量，重新用回到控制环境工况中进行温度控制，有效地减少后台设备的负荷，实验室同时可以收集后台换热过程中产生的冷凝水，给加湿器加水，进行湿度控制，节约了水资源。

Description

一种热回收式实验室***及其控制方法

技术领域

本发明涉及空调设备的技术领域，尤其涉及的是一种热回收式实验室***及其控制方法。

背景技术

现有空调设备领域测试使用的实验室分为实验室内侧及实验室外侧两部分，实验室可以进行差别实验，如焓差实验室，高低温实验室等。常规的实验室设计中，室内侧后台环境控制设备和室外侧后台环境控制设备各自设备承担对应测试间的冷热负荷，该实验室***能耗较大；且实验室是通过加湿器来控制湿度，而加湿器完全通过外部加水实现，存在浪费水资源的问题。

现有的空调设备测试实验室存在高能耗、浪费水资源的缺点。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种热回收式实验室***及其控制方法，通过循环水泵将实验室内侧测试间与外侧测试间能量进行平衡，不需要独立的测试间的冷热负荷；将冷凝水进行收集用于测试间的加湿，解决了现有技术中空调设备测试实验室存在高能耗、浪费水资源的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种热回收式实验室***，其中，包括：用于放置实验测试所需器件的测试间；用于进行实验测试的被试机；用于导通空气流通的风管；用于调节测试间温度的空气处理机；用于调节测试间湿度的加湿器；用于提供冷量的制冷机组；用于将水在相互连接的两个器件之间交替换热的循环水泵；用于收集表冷器上冷凝水的冷凝管；

所述空气处理机包括一级表冷器及二级表冷器；所述加湿器包括主加湿器；所述循环水泵包括第一循环水泵；

被试机放置于对应的测试间内；风管一端与对应的被试机出风口部分进行连接；风管另一端与对应的空气处理机进行连接；空气处理机中的二级表冷器与对应的制冷机组进行连接；加湿器位于对应的测试间内，通过冷凝管与空气处理机中的表冷器进行连接；

两个空气处理机中的一级表冷器通过连接水管进行连接，第一循环水泵设置在所述连接水管上。

所述的热回收式实验室***，其中，

所述测试间包括对称放置的室内侧测试间和室外侧测试间；所述被试机包括分别放置于室内侧测试间、室外侧测试间的被试机室内部分、被试机室外部分；所述风管包括与被试机室内部分出风口部分连接的第一风管、与被试机室外部分出风口部分连接的第二风管；所述空气处理机包括与第一风管另一端连接的第一空气处理机、与第二风管另一端连接的第二空气处理机。

所述的热回收式实验室***，其中，

所述第一空气处理器包括：第一送风机、第一电加热、第一一级表冷器、第一二级表冷器；所述第二空气处理器包括：第二送风机、第二电加热、第二一级表冷器、第二二级表冷器；

第一一级表冷器与第二一级表冷器通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第一循环水泵；第一二级表冷器与第一制冷机组通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第二循环水泵；第二二级表冷器与第二制冷机组通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第三循环水泵；

所述的热回收式实验室***，其中，

所述室内侧测试间、室外侧测试间分别设置有第一主加湿器、第二主加湿器；第一主加湿器与第一一级表冷器、第一二级表冷器通过冷凝管进行连接；第二主加湿器与第二一级表冷器、第二二级表冷器通过冷凝管进行连接；主加湿器通过冷凝管收集表冷器的冷凝水进行加湿。

所述的热回收式实验室***，其中，所述加湿器还包括次加湿器：为外部加水的分别设置在室内侧测试间、室外侧测试间的第一次加湿器、第二次加湿器。

一种热回收式实验室***的控制方法，其中，所述方法包括：

A、开启制冷机组和空气处理器并结合测试间内的加湿器，调节室内测试间和室外测试间测试的环境温度和环境湿度；

B、当达到测试的环境温度和环境湿度后，通过循环水泵将水在室内侧测试间与室外侧测试间之间交替换热；

C、循环水泵运行预定时间后，根据不同的测试模块将对应的制冷机组根据设定温度自动调载运行。

所述的热回收式实验室***的控制方法，其中，所述步骤A具体包括：

A1、制冷机组和空气处理机开启运行，被试机关闭，风阀打开；

A2、制冷机组及空气处理机对测试间的环境温度进行调节；

A3、当有环境湿度的要求时，通过加湿器对环境湿度进行调节。

所述的热回收式实验室***的控制方法，其中，所述步骤A3具体包括：

A31、当主加湿器液位高于设定值时，开启主加湿器进行环境湿度的调节；

A32、当主加湿器液位低于设定值时，开启次加湿器进行环境湿度的调节。

所述的热回收式实验室***的控制方法，其中，所述步骤B具体包括：

B1、当测试间达到测试的环境温度和环境湿度后，被试机开启运行，风阀关闭；

B2、当被试机运行预定时间后，循环水泵启动，通过循环水泵将水在内外侧的一级表冷器之间进行交替换热。

所述的热回收式实验室***的控制方法，其中，

当制冷测试时，第一循环水泵根据室内侧测试间的环境设定温度调节水流量；当制热测试时，第一循环水泵根据室外侧测试间的环境设定温度调节水流量。

本发明提供了一种热回收式实验室***及其控制方法，通过对该实验室***进行改进，通过循环水泵将内侧测试间与外侧测试间进行换热，从而将被试机在运行测试过程中产生的热量、冷量和冷凝水进行回收，重新用回到控制环境工况中进行温度和湿度的控制，有效地减少后台设备的负荷，降低了***的能耗，且可以通过冷凝水给加湿器加水，节约了水资源。

附图说明

图1是本发明的热回收式实验室***的结构框图。

图2是本发明的热回收式实验室***的控制方法的流程图。

图3是本发明的热回收式实验室***调工况时的空气流向图。

图4是本发明的热回收式实验室***制冷测试时的空气流向图。

图5是本发明的热回收式实验室***制热测试时的空气流向图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有的空调设备领域测试实验室存在高能耗、浪费水资源等缺点，本发明通过对该实验室***进行改进，通过循环水泵将内侧测试间与外侧测试间进行换热，从而将被试机在运行测试过程中产生的热量、冷量和冷凝水进行回收，重新用回到控制环境工况中进行温度和湿度的控制，有效地减少后台设备的负荷，降低了***的能耗，且可以通过冷凝水给加湿器加水，节约了水资源。

基于上述的改进，如图1所示，为本发明的一种热回收式实验室***的结构图，所述***包括：测试间、被试机、风管、空气处理机、加湿器、制冷机组及循环水泵。

所述测试间用于放置实验测试所需器件，测试间包括对称放置的室内侧测试间10和室外侧测试间20。

所述被试机用于进行实验测试，被试机放置于对应的测试间内。被试机包括分别放置于室内侧测试间10、室外侧测试间20的被试机室内部分11、被试机室外部分21，被试机室内部分11与被试机室外部分21通过连接管道进行连接。

所述风管用于导通空气流通，风管为两端开口的管道，风管的一端与对应的被试机出风口进行连接，风管另一端与对应的空气处理器进行连接。风管包括与被试机室内部分11出风口部分连接的第一风管12、与被试机室外部分21出风口部分连接的第二风管22。两个风管分别位于各自对应的测试间内。

风管上安装有风阀，风阀用于开启或者闭合风管与对应的测试间之间的通道，第一风阀13安装在第一风管12上，第二风阀23安装在第二风管22上。风阀的位置可以选择，优选的，风阀位于风管上靠近被试机出风口一端。

所述空气处理器用于调节测试间温度，空气处理机位于测试间之外，空气处理机的一端与风管另一端连接，空气处理机的另一端与测试间的一开口通过管道进行连接。空气处理机包括与第一风管12另一端连接的第一空气处理机14、与第二风管22另一端连接的第二空气处理机24。所述第一空气处理机14包括：第一送风机141、第一电加热142、第一一级表冷器143、第一二级表冷器144；所述第二空气处理机24包括：第二送风机241、第二电加热242、第二一级表冷器243、第二二级表冷器244。

制冷机组用于完成制冷循环，所述制冷机组包括第一制冷机组17、第二制冷机组27。***还包括循环水泵，循环水泵包括第一循环水泵31、第二循环水泵18、第三循环水泵28。

第一一级表冷器143与第二一级表冷器243通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第一循环水泵31；第一二级表冷器144与第一制冷机组17通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第二循环水泵18；第二二级表冷器244与第二制冷机组27通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第三循环水泵28。循环水泵用于将水在相互连接的两个器件之间交替换热。第一循环水泵31是进行室内测试间与室外测试间的冷量、热量间的交替换热；第二循环水泵18、第三循环水泵28是通过制冷机组将冷量传输给空气处理机。

加湿器，用于调节测试间湿度，所述加湿器包括分别设置在室内侧测试间10的第一主加湿器15、第一次主加湿器16，设置在室外侧测试间20的第二主加湿器25、第二次加湿器26。

第一主加湿器15与第一一级表冷器143、第一二级表冷器144通过冷凝管进行连接；第二主加湿器25与第二一级表冷器243、第二二级表冷器244通过冷凝管进行连接。主加湿器通过冷凝管收集表冷器的冷凝水对各自对应的测试间进行加湿。第一主加湿器、第二主加湿器还分别配备有用于测量加湿器液位的液位计。

第一次加湿器16、第二次加湿器26分别设置在室内侧测试间、室外侧测试间，次加湿器是通过外部加水进行加湿。

主加湿器与次加湿器并不同时开启，根据主加湿器的液位判断开启的加湿器。当主加湿器的液位高于设定值，则开启主加湿器；当主加湿器的液位低于设定值，则开启次加湿器。即是：第一主加湿器15的液位高于设定值，则开启第一主加湿器15；否则，开启第一次加湿器16。同样，第二主加湿器25的液位高于设定值，则开启第二主加湿器25；否则，开启第二次加湿器26。

所述***还包括配置在连接水管上的用于收容和补偿***中水的胀缩量的第一膨胀水箱32、第二膨胀水箱19、第三膨胀水箱29。

基于上述一种热回收式实验室***，本发明还提供了一种热回收式实验室***的控制方法，如图2所示，为本发明的热回收式实验室***的控制方法的流程图，所述方法包括：

A、开启制冷机组和空气处理器并结合测试间内的加湿器，调节室内侧测试间和室外侧测试间测试的环境温度和环境湿度；

B、当达到测试的环境温度和环境湿度后，通过循环水泵将水在室内侧测试间与室外侧测试间之间交替换热；

C、循环水泵运行预定时间后，根据不同的测试模块将对应的制冷机组根据设定温度自动调载运行。

当进行实验室测试时，需要测试的环境处于恒定的环境温度及环境湿度的条件下。因此，需在进行测试之前，对室内侧测试间和室外侧测试间的环境温度及环境湿度进行调节。环境湿度的调节不是必要的，只有当对测试环境的环境湿度有要求时，才需要进行调节。对环境温度及环境湿度的调节的，可以通过实验室***调工况时来进行描述，结合图3的本发明的热回收式实验室***调工况时的空气流向图对步骤S1进行解释：

步骤11、制冷机组和空气处理机开启运行，被试机关闭，风阀打开。

当进行调工况时，实验室未达到适合测试的环境温度及环境湿度，此时，被试机处于关闭状态。开启制冷机组、空气处理器进行环境温度的调节。测试的环境温度、环境湿度根据不同的测试设备进行相应的设置。

步骤12、制冷机组及空气处理机对测试间的环境温度进行调节。

制冷机组以水为冷量载体，通过循环水泵将低温水传输到二级表冷器中与空气换热，空气处理机中的送风机将降温后的空气通过风阀送回到测试间对环境温度进行调节。

步骤13、当有环境湿度的要求时，通过加湿器对环境湿度进行调节。

测试间内包括主加湿器和次加湿器，主加湿器上配有测量加湿器液位的液位计。两种加湿器并不同时开启，主加湿器的优先级高于次加湿器。当主加湿器的液位高于设定值时，开启主加湿器；只有当主加湿器的液位低于设定值时，不开启主加湿器，开启次加湿器对测试间进行加湿。当测试间的湿度达到要求的环境温度，则关闭加湿器。主加湿器通过冷凝管收集表冷器的冷凝水进行加湿，而次加湿器通过外部加的水进行加湿。主加湿器回收运行过程中产生的冷凝水重新用回到控制环境的工况中，在实验室***自身的冷凝水满足加湿器的要求时，则不需要外部加水进行加湿，可以有效的节约用水。

当测试间的环境温度、环境湿度达到测试条件时，进行室内侧测试间与室外侧测试间之间的换热，步骤S2具体包括：

步骤21、当达到测试的环境温度和环境湿度后，被试机开启运行，风阀关闭。

当环境温度和环境温度达到测试条件时可以进行测试，开启被试机。此时，不需要继续通过测试间与风管连通的风阀进行回风，将其关闭。

步骤22、当被试机运行预定时间后，循环水泵启动，通过循环水泵将水在内外侧的一级表冷器之间进行交替换热。

水在一级表冷器之间进行交替换热，通过第一循环水泵进行控制。而第一循环水泵中水流量受到测试模式影响。当为制冷测试时，第一循环水泵根据室内侧环境设定温度调节水流量，即使调节循环水的换热量等于被试机室内部分的制冷量；当为制热测试时，第一循环水泵根据室外侧环境设定温度调节水流量，即使调节循环水的换热量等于被试机室外部分的产冷量。

当循环水泵运行预定时间后，根据不同的测试模式将对应的制冷机组根据设定温度自动调载运行，测试模块包括制冷测试和制热测试，对不同的测试模式分别进行描述。

如图4所示，为本发明的热回收式实验室***制冷测试时的空气流向图。制冷测试时，循环水泵运行到预定时间后，第一制冷机组关闭，第一电加热无需打开，室外侧的第二制冷机组根据设定温度自动调载运行。室外侧测试间的温度通过第二制冷机组调节在设定温度，第二送风机241将设定温度的空气送入室外侧测试间20，通过回风形式进入被试机室外部分21，被试机室外部分21的排热通过热风形式进入第二风管中。

而此时，第一送风机141将空气送入室内侧测试间10，通过回风形式进入被试机室内部分11，被试机室内部分11的制冷通过冷风形式进入第一风管中。

被试机室外部分的排热量大于被试机室内部分的制冷量。排热的一部分用于提供室内侧测试间维持环境工况所需要的热量，即是抵消掉被试机室内部分的制冷量，维持室内侧测试间温度稳定。同时，通过循环水泵将室内机产生的制冷量作为室外侧测试间维持环境工况所需要的冷量的一部分。而被试机室外部分剩下的部分排热则通过第二制冷机组制冷进行抵消。

理论上，空调设备运行时，能量有如下的等式关系：

空调的冷凝热=输入功率+制冷量

则剩下的部分排热实际相当于被试机的输入功率。

如图5所示，为本发明的热回收式实验室***制热测试时的空气流向图。制热测试情况与制冷测试情况刚好相反。

制热测试时，循环水泵运行到预定时间后，第二制冷机组关闭，第二电加热无需打开，室内侧的第一制冷机组根据设定温度自动调载运行。室内侧测试间的温度通过第一制冷机组调节在设定温度，第一送风机141将设定温度的空气送入室内侧测试间10，通过回风形式进入被试机室内部分11，被试机室内部分11的排热通过热风形式进入第一风管中。

而此时，第二送风机241将空气送入室外侧测试间20，通过回风形式进入被试机室外部分21，被试机室外部分21的制冷通过冷风形式进入第二风管中。

被试机室内部分的排热量大于被试机室外部分的制冷量。排热的一部分用于提供室外侧测试间维持环境工况所需要的热量，即是抵消掉被试机室外部分的制冷量，维持室外侧测试间温度稳定。同时，通过循环水泵将室外机产生的制冷量作为室内侧测试间维持环境工况所需要的冷量的一部分。而被试机室内部分剩下的部分排热则通过第一制冷机组制冷进行抵消。

综上所述，本发明提供了一种热回收式实验室***及其控制方法，通过对该实验室***进行改进，通过循环水泵将内侧测试间与外侧测试间进行换热，从而被试机在运行测试过程中产生的热量、冷量和冷凝水进行回收，重新用回到控制环境工况中进行温度和湿度的控制，有效地减少后台设备的负荷，降低了***的能耗，且可以通过冷凝水给加湿器加水，节约了水资源。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，例如，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种热回收式实验室***，其特征在于，包括：用于放置实验测试所需器件的测试间；用于进行实验测试的被试机；用于导通空气流通的风管；用于调节测试间温度的空气处理机；用于调节测试间湿度的加湿器；用于提供冷量的制冷机组；用于将水在相互连接的两个器件之间交替换热的循环水泵；用于收集表冷器上冷凝水的冷凝管；

所述空气处理机包括一级表冷器及二级表冷器；所述加湿器包括主加湿器；所述循环水泵包括第一循环水泵；

被试机放置于对应的测试间内；风管一端与对应的被试机出风口部分进行连接；风管另一端与对应的空气处理机进行连接；空气处理机中的二级表冷器与对应的制冷机组进行连接；加湿器位于对应的测试间内，通过冷凝管与空气处理机中的表冷器进行连接；

两个空气处理机中的一级表冷器通过连接水管进行连接，第一循环水泵设置在所述连接水管上。

2.根据权利要求1所述的热回收式实验室***，其特征在于，

所述测试间包括对称放置的室内侧测试间和室外侧测试间；所述被试机包括分别放置于室内侧测试间、室外侧测试间的被试机室内部分、被试机室外部分；所述风管包括与被试机室内部分出风口部分连接的第一风管、与被试机室外部分出风口部分连接的第二风管；所述空气处理机包括与第一风管另一端连接的第一空气处理机、与第二风管另一端连接的第二空气处理机。

3.根据权利要求1所述的热回收式实验室***，其特征在于，

所述第一空气处理器包括：第一送风机、第一电加热、第一一级表冷器、第一二级表冷器；所述第二空气处理器包括：第二送风机、第二电加热、第二一级表冷器、第二二级表冷器；

第一一级表冷器与第二一级表冷器通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第一循环水泵；第一二级表冷器与第一制冷机组通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第二循环水泵；第二二级表冷器与第二制冷机组通过连接水管进行连接，在所述连接水管上设置有第三循环水泵。

4.根据权利要求1所述的热回收式实验室***，其特征在于，

所述室内侧测试间、室外侧测试间分别设置有第一主加湿器、第二主加湿器；第一主加湿器与第一一级表冷器、第一二级表冷器通过冷凝管进行连接；第二主加湿器与第二一级表冷器、第二二级表冷器通过冷凝管进行连接；主加湿器通过冷凝管收集表冷器的冷凝水进行加湿。

5.根据权利要求1所述的热回收式实验室***，其特征在于，所述加湿器还包括次加湿器：为外部加水的分别设置在室内侧测试间、室外侧测试间的第一次加湿器、第二次加湿器。

6.一种热回收式实验室***的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

A、开启制冷机组和空气处理器并结合测试间内的加湿器，调节室内测试间和室外测试间测试的环境温度和环境湿度；

B、当达到测试的环境温度和环境湿度后，通过循环水泵将水在室内侧测试间与室外侧测试间之间交替换热；

C、循环水泵运行预定时间后，根据不同的测试模块将对应的制冷机组根据设定温度自动调载运行。

7.根据权利要求6所述的热回收式实验室***的控制方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、制冷机组和空气处理机开启运行，被试机关闭，风阀打开；

A2、制冷机组及空气处理机对测试间的环境温度进行调节；

A3、当有环境湿度的要求时，通过加湿器对环境湿度进行调节。

8.根据权利要求7所述的热回收式实验室***的控制方法，其特征在于，所述步骤A3具体包括：

A31、当主加湿器液位高于设定值时，开启主加湿器进行环境湿度的调节；

A32、当主加湿器液位低于设定值时，开启次加湿器进行环境湿度的调节。

9.根据权利要求6所述的热回收式实验室***的控制方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：

B1、当测试间达到测试的环境温度和环境湿度后，被试机开启运行，风阀关闭；

B2、当被试机运行预定时间后，循环水泵启动，通过循环水泵将水在内外侧的一级表冷器之间进行交替换热。

10.根据权利要求9所述的热回收式实验室***的控制方法，其特征在于，

当制冷测试时，第一循环水泵根据室内侧测试间的环境设定温度调节水流量；当制热测试时，第一循环水泵根据室外侧测试间的环境设定温度调节水流量。