具有冷凝取水功能的温湿度控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，包括与环境导通的送风管和回风管，还包括：与所述送风管和进风管分别导通的水槽；对送风管内空气进行加热的加热器；用于对水槽内的水进行制冷的气体制冷机；对所述水槽进行补水的冷凝取水单元。本发明专利技术的具有冷凝取水功能的温湿度控制系统采用高效的气体制冷机作为冷源，具有结构紧凑，效率高和可靠性高的优点，可以实现对环境温度和湿度的恒定控制，通过冷凝取水单元实现对水槽的自动补给。

【技术实现步骤摘要】
具有冷凝取水功能的温湿度控制系统
本专利技术涉及一种制冷系统，具体是涉及一种具有冷凝取水功能的温湿度控制系统。
技术介绍
湿度表示大气干燥程度的物理量，主要是指空气中水汽的含量。湿度与温度密切相连，在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽越少，则空气越干燥；水汽越多，则空气越潮湿。温湿度是很多生活场合和工业场合的一个重要指标。对于温度或者湿度的控制相对较为容易实现，对于恒温恒湿的控制较为复杂。特别是对于一些微环境中恒温恒湿的控制，更加困难，以文物的保存为例，文物的保存和陈列需要特定的温湿度环境。对于库房大批量保存，当前主要通过大型恒温恒湿空调系统获得；但是对于独立展柜，由于其热湿负荷比较小，布置较为分散、灵活，因此不适用于大型集中式空调机组对空气进行处理。同时，不同文物对于环境温湿度要求不尽相同，因此独立展柜内温湿度装置需要能够独立设置目标温湿度，并实现文物展柜内微环境的精确控制。目前博物馆独立展柜所配备的空气调节装置大多只有恒湿功能，不具备恒温功能，因而昼夜温度波动较大，不利于文物的保存。同时，展柜采用的制冷系统效率较低，长期运行会导致运营成本过大，效率低也使系统体积庞大，结构复杂，不利于操作和移动搬运等。
技术实现思路
为解决(文物展柜等)微环境温湿度控制存在的难题，本专利技术提供了一种具有冷凝取水功能的微环境温湿度控制系统，它采用气体制冷机作为冷源，结合载冷剂和电子控制系统实现对展柜内微环境温湿度的精确控制，具有效率高，结构紧凑，方便操作等优点。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下具有冷凝取水功能的微环境温湿度控制系统：一种具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，包括与待控环境导通的送风管和回风管，还包括：与所述送风管和进风管分别导通的水槽；对送风管内空气进行加热的加热器；用于对水槽内的水进行制冷的气体制冷机；对所述水槽进行补水的冷凝取水单元。采用上述技术方案，可以通过仿真或者预先进行多次试验，然后确定稳定的运行控制参数，使得本专利技术的控制系统实现对待控环境的稳定控制。通过冷凝取水单元可以实现对水槽的自动补水。为了实现自动控制，作为优选，一种具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，包括与待控环境导通的送风管和回风管，还包括：与所述送风管和进风管分别导通的水槽；对送风管内空气进行加热的加热器；用于对水槽内的水进行制冷的气体制冷机；用于检测待控环境温湿度的温湿度传感器；控制器，接收所述温湿度传感器的温湿度信号，根据所述温湿度信号对加热器和气体制冷机进行控制；对所述水槽进行补水的冷凝取水单元。采用本专利技术，通过控制气体制冷机，即可实现对水槽内水温的控制，进而实现对空气湿度的控制；通过加热器可以实现对空气温度的控制；同时配合控制气体制冷机和加热器，可以实现对环境恒温恒湿的控制。加热器可以直接设置在送风管上，也可以通过另设的管路进行换热。所述温湿度传感器通过传输线与控制器的接收端相连，控制器的输出端通过控制线路分别与气体制冷机和加热器的控制电路或者电源相连。为了更好的与水换热，作为优选，还包括设置在水槽内靠近回风管出口处的导流件，回风管内的回风经过该导流件后横掠水槽水面与水进行传热传质。水槽设置有送风口和回风口，送风口与所述送风管入口连接，回风口与所述回风管出口连接。作为优选，所述导流件为导流板；或者所述导流件为设置在水槽水面上的狭缝结构，该狭缝结构分别与所述送风管和回风管导通。回风经过所述导流板或者狭缝结构，与水进行充分接触换热，并进行湿度的调整。作为优选，还包括顶部通过伸缩件固定于水槽内的出风管，该出风管顶部出风口与所述送风管进风口密封对接，该出风管底部与水面之间形成所述的狭缝结构；所述出风管底部与水面之间设有保持所述狭缝结构漂浮件。采用该技术方案，可以保证当水槽内液面降低时，狭缝机构会在伸缩件的配合和漂浮件的控制下，保持恒定的狭缝宽度，保证换热稳定。作为进一步优选，所述漂浮件为若干浮球。作为优选，还设有用于检测水槽内水温的温度传感器，所述控制器同时接收该温度传感器的温度信号，根据所述温度信号控制所述气体制冷机。作为优选，所述回风管或/和送风管内设有风机。通过风机，进一步加快空气流动，提高温度和湿度控制效率。作为优选，所述控制器包括：第一调功器，与所述加热器相连，用于控制加热器的加热功率；第二调功器，与所述气体制冷机相连，用于控制气体制冷机的输入功率；微处理器，与所述温湿传感器和温度传感器相连，接收所述温湿传感器和温度传感器的信号，并将控制信号分别输出给第一调功器和第二调功器。温湿传感器和温度传感器分别通过传输线路与所述微处理器的输入端相连，微处理器的输出端分别通过传输线路与所述第一调功器和第二调功器的输入端相连。所述第一调功器和第二调功器输出端分别通过控制线路与所述气体制冷机和加热器相连。作为优选，所述气体制冷机为斯特林制冷机。作为优选，所述气体制冷机的冷头直接与所述水槽内的水接触进行接触换热(即所述气体制冷机冷头插入水槽直接与水槽内载冷剂热连接)、或者通过换热管道与所述水槽内的水进行换热、或者通过设置在水槽外壁的换热壁进行换热。作为优选，用于需要恒温恒湿的且相对封闭的一个或多个微环境的温湿度控制。本专利技术中，所述的“微环境”包括但是不限于文物展柜、恒温恒湿箱、用于储存的恒温恒湿容器、用于反应的恒温恒湿反应装置等等相对封闭、数量较多且对温湿度要求较高的不易采用普通的空气调节装置的使用场合。作为优选，所述冷凝取水单元包括：设置于微环境外环境中的冷凝板，该冷凝板通过热桥与气体制冷机冷端相连；用于收集冷凝板上水分的集水器；将集水器内腔与水槽导通的补水管。通过热桥，将气体制冷机的冷量供给给冷凝板，省去设置单独的制冷机。通过设置冷凝取水单元可以从空气中直接冷凝水分，不需要额外的水源供给。作为优选，包括用于检测水槽内水位的液位传感器；所述控制器同时接收所述液位传感器的液位信号，根据液位信号对所述气体制冷机进行控制。当液位不满足要求时，开启气体制冷机，降低制冷温度，冷凝板的冷凝水增加，实现对水槽内水量的补给。作为另外一种优选，包括用于检测水槽内水位的液位传感器；所述补水管上设有电磁阀；所述控制器同时接收所述液位传感器的液位信号，根据液位信号对所述电磁阀进行控制。在液位还没有达到要求前，集水器收集空气中的水分并存储，当水槽内液位达到要求时，即低于设定值时，控制器发出开启电磁阀的信号，补水管导通，实现对水槽补水。相比于蒸汽压缩式等室温温区制冷系统，本专利技术采用气体制冷机具有结构紧凑，振动小和效率高等优点，紧凑的结构使得它与展柜等微环境的耦合更加灵活；气体制冷机的操作简单，可靠性高，目前以斯特林制冷机和脉管制冷机为代表的气体制冷机的无维护寿命可达10年以上。作为优选，所述水槽内布置有液位传感器，所述控制器接收所述液位传感器的液位信号并输出。液位传感器通过线路与所述控制器的输入端相连，通过控制器可以输出给显示器，或者输出给报警单元。或者输出其他控制指令等。本专利技术的控制系统包括与环境相连的送风管、回风管，以及加热器、水槽、气体制冷机、控制器和风机；送风管、回风管分别与水槽出口端、水槽入口端相连，风机可设置与送风管或者回风管中；气体制冷机冷头与水槽内载冷剂热连接；加热器布置在送风管上；环境内温湿度由控制器控制。进一步讲，所述的控制器包括第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，包括与待控环境导通的送风管和回风管，其特征在于，还包括：与所述送风管和回风管分别导通的水槽；对送风管内空气进行加热的加热器；用于对水槽内的水进行制冷的气体制冷机；对所述水槽进行补水的冷凝取水单元。

【技术特征摘要】
1.一种具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，包括与待控环境导通的送风管和回风管，其特征在于，还包括：与所述送风管和回风管分别导通的水槽；对送风管内空气进行加热的加热器；用于对水槽内的水进行制冷的气体制冷机；对所述水槽进行补水的冷凝取水单元。2.根据权利要求1所述的具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，其特征在于，还包括：用于检测待控环境温湿度的温湿度传感器；控制器，接收所述温湿度传感器的温湿度信号，根据所述温湿度信号对加热器和气体制冷机进行控制。3.根据权利要求1所述的具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，其特征在于，还包括设置在水槽内靠近回风管出口处的导流件，回风管内的回风经过该导流件后横掠水槽水面与水进行传热传质。4.根据权利要求3所述的具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，其特征在于，所述导流件为导流板；或者所述导流件为设置在水槽水面上的狭缝结构，该狭缝结构分别与所述送风管和回风管导通。5.根据权利要求4所述的具有冷凝取水功能的温湿度控制系统，其特征在于，还包括顶部通过伸缩件固定于水槽内的出风管，该出风管顶部出风口与所述送风管进风口密封对接，该出风管底部与水面之间形成所述的狭缝结构；所述出风管底部与水面之间设有保持所述狭缝结构漂浮件。6.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博，张学军，甘智华，余萌，王建军，赵钦宇，陈舒航，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33