一种用于实验室的高精度温湿度控制制冷系统及其方法技术方案

本发明专利技术提出一种用于实验室的高精度温湿度控制制冷系统及其方法，可以自由地切换运行模式应对不同的实际工况。低温工况时运行第一制冷系统，常温工况与高温工况运行第二制冷系统，第一制冷系统与第二制冷系统对应相对工况切换运行；第一制冷系统与第二系统中都有热力膨胀阀对过热度进行调节，同时采用热气旁通的手段，提高制冷效率的同时增加了系统安全性。本制冷系统可视室内热湿复合需求灵活切换，精准控制实验室温度湿度进行多种试验项目，实现各个工况的温湿度精准控制。

High precision temperature and humidity control refrigeration system for laboratory and method thereof

The invention provides a high-precision temperature and humidity control refrigeration system used in a laboratory and a method thereof, which can freely switch the running mode and meet different actual working conditions. When running the first low temperature refrigeration system, normal temperature and high temperature operation of second refrigeration system, the first second refrigeration system and refrigeration system correspond to switching operation; the first refrigeration system and the second system are thermal expansion valve superheat to adjust the hot gas bypass means, improve the refrigeration efficiency while increasing the security of the system. The cooling system can be flexibly switched by the indoor heat and humidity complex requirements, and the temperature and humidity in the laboratory can be controlled accurately. A variety of test items are carried out to realize the precise control of temperature and humidity in each working condition.

【技术实现步骤摘要】
一种用于实验室的高精度温湿度控制制冷系统及其方法
本专利技术专利用于制冷系统，特别是涉及一种用于实验室的高精度温湿度控制制冷系统及其方法。
技术介绍
随着经济和科技的不断发展，社会各个领域竞争愈发激烈，许多企业纷纷加大研发力度、建立相关实验室来提高自身的竞争力。其中如纺织、生物、医药、电子等行业的实验室以及纸张检测、涂料检测、包装检测、精密加工、三坐标检测等试验检测过程对于室内空气温度与湿度的精度控制要求很高。现有的实验室温湿度控制系统能对温度湿度进行调节，但存在一些问题：系统复杂，无法通过同一实验设备实现对实验室内产品的多个环境试验项目；降温、除湿缓慢，效率低、耗时长；温度湿度调节精准度不高，波动大；耗能多，能源浪费等等。所以，一种新型实验室多工况高精度温湿度控制系统的开发是极为重要的。本专利技术提出的温度湿度控制系统可以满足多种实验室试验环境温度与湿度要求，按照相关国标试验项目可以分为高低温试验、温度变化试验、湿热试验，其中湿热试验又分为恒定湿热试验与交变湿热试验，试验项目温度湿度要求和变化过程参考国标《GB/T2423》以及《GB/T11158》等。其中，高低温试验主要是针对于电工、电子产品以及其原器件和其它材料在高温、低温的环境下贮存、运输、使用时的适应性试验；高低温交变试验用来测试材料结构或复合材料，在经高温及低温的连续环境下所能忍受的程度；恒定湿热试验用于航空航天产品、信息电子仪器仪表、材料、电工、电子产品、各种电子元气件在高温或湿热环境下检验其各性能项指标；交变湿热试验用于确定元件、设备或者其他产品在高湿度和温度循环变化组合且通常会在试验样品表面产生凝露的条件下使用、运输和贮存的适应性。同时，本制冷系统根据实验室温度要求分为低温工况、常温工况和高温工况三种，不同的试验温度工况对应不同的运行模式。由相关标准可取低温工况为温度-20℃-10℃,常温工况为10℃-43℃，高于43℃为高温工况。通过第一制冷系统与第二制冷系统切换运行、各制冷系统中阀门的开闭以及加热器、加湿器的运行共同实现各项试验温度与湿度的精准控制。如上所述，本专利技术专利提供一种用于实验室的高精度温湿度控制系统，能完成多种温湿度试验。本系统包括室外机、室内机、加湿器和加热器，由第一制冷系统与第二制冷系统通过蒸发段耦合组成，通过切换不同的运行模式来满足不同试验要求，适应性强，安全性高，能充分利用能源，确保了温湿度调节的稳定性、高效性与准确性。
技术实现思路
技术问题：本专利技术针对实验室的不同标准工况的温度湿度要求，提出了一种能够高精度调节温度与湿度的多工况制冷系统。
技术实现思路
：为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于实验室的温度、湿度多工况高精度制冷系统，包括第一制冷系统及第二制冷系统；所述第一制冷系统由第一压缩机、第一冷凝器、第一电磁阀SV1、低温热力膨胀阀及蒸发器依次连接而成；在所述第一压缩机出口和所述蒸发器进口之间设有用于调节蒸发器内制冷剂蒸发压力及控制蒸发温度低于室内空气的露点温度从而调节湿度的热气旁通；在所述热气旁通上依次设有第一旁通电磁阀SV2以及第一热气旁通阀；所述第二制冷系统由第二压缩机、第二冷凝器、第二电磁阀SV3、高温热力膨胀阀及蒸发器依次连接而成；所述第二制冷系统中还包括控制制冷量的第一电子膨胀阀及控制第二压缩机吸气温度的第二电子膨胀阀；所述第一电子膨胀阀EXV1一端接在所述第二电磁阀SV3之前，另一端接于所述第二热气旁通阀与所述蒸发器入口之间；所述第二电子膨胀阀EXV2一端连接在所述蒸发器出口与所述第二压缩机吸气口之间，另一端连接在所述第二冷凝器和第二电磁阀SV3之间；在所述第二压缩机出口和所述蒸发器进口之间设有热气旁通；在所述热气旁通上依次设有第二旁通电磁阀SV4以及第二热气旁通阀；所述第一制冷系统与所述第二制冷系统的蒸发器耦合在一起；通过切换不同制冷系统的不同运行模式实现不同试验要求。在所述第一冷凝器及第二冷凝器后分别设有用于去除制冷剂杂质的干燥过滤阀及保证正常供液的出液阀。所述第一制冷系统与所述第二制冷系统的蒸发器耦合在一起具体为第一制冷系统蒸发器引出的换热管与第二制冷系统蒸发器引出的换热管交替排布。所述第一电子膨胀阀EXV1通过调节蒸发压力控制蒸发温度；所述第二电子膨胀阀EXV2通过混合经过第二冷凝器的制冷剂及从蒸发器出口流出的制冷剂形成喷液对进入压缩机吸气口的制冷剂进行处理，控制第二压缩机吸气温度。在所述蒸发器一侧设有加湿器与加热器。一种高精度温湿度控制方法，根据不同温度湿度要求切换不同的运行模式；具体为：低温工况时，第一制冷系统运行，气态制冷剂经过第一压缩机升温升压后一部分进入第一冷凝器后通过SV1、低温热力膨胀阀完成冷凝压力至蒸发压力的节流；另一部分制冷剂由SV2控制经过热气旁通与通过低温热力膨胀阀的制冷剂混合之后流入蒸发器；常温工况时，第二制冷系统运行，SV3、SV4打开，气态制冷剂经过第二压缩机升温升压后，一部分制冷剂流过SV4和第二热气旁通阀进入蒸发器进口处；另一部分制冷剂流过第二冷凝器再由高温热力膨胀阀进行过热度控制，通过第二热气旁通阀的制冷剂混合进入蒸发器；高温工况时，第二制冷系统运行，SV4、EXV1、EXV2打开，气态制冷剂经过第二压缩机升温升压后，一部分制冷剂流过SV4和第二热气旁通阀进入蒸发器进口处；另一部分制冷剂通过EXV1对蒸发压力进行调节后与通过第二热气旁通阀的制冷剂混合通过蒸发器到达压缩机吸气口；EXV2喷液对进入压缩机吸气口的制冷剂进行处理控制压缩机吸气温度；在此过程中，加热器与加湿器根据实际需求开启。所述方法还可进行多种温湿度试验项目；具体有：高低温试验、高低温交变试验、恒定湿热试验及交变湿热试验。本专利技术采用上述技术方案，与现有制冷系统相比具有以下优点：1、本制冷系统可用于实验室的温湿度控制，精确度高。2、第一制冷系统与第二制冷系统分开运行，自由切换，适用于多种工况，灵活且实用性强。3、常温工况和低温工况都采用热力膨胀阀控制过热度，常温工况相比低温工况蒸发温度低、制冷量小，其过热度随蒸发温度的降低而增大，蒸发温度的适用区变大。4、安全性高，制冷系统通过热气旁通阀连接蒸发器入口，另加设置的膨胀阀，有效地解决了结霜、“冰堵”、压缩机空压以及液击等问题。附图说明：图1是本专利技术实验室温湿度控制制冷系统的结构示意图；其中，虚线框内为室外部分；图2是本专利技术中第一制冷系统的原理图；图3是本专利技术中第二制冷系统的原理图；图4是本专利技术中耦合蒸发器的剖面图；图5为本专利技术中高低温交变试验示意图。附图标记说明：第一制冷系统：第一压缩机1、第一冷凝器2、第一干燥过滤器3、第一出液阀4、第一电磁阀(SV1)5、低温热力膨胀阀6、第一旁通电磁阀(SV2)7、第一热气旁通阀8、第一冷凝风机9；第二制冷系统：第二压缩机10、第二冷凝器11、第二干燥过滤器12、第二出液阀13、第二电子膨胀阀(EXV2)14、第二电磁阀(SV3)15、第二旁通电磁阀(SV4)16、第二热气旁通阀17、高温膨胀阀18、第一电子膨胀阀(EXV1)19、第二冷凝风机20；蒸发器21、加热器22、加湿器23、蒸发段风机24。图4中，箭头代表制冷剂流向，a、a’为第一制冷系统制冷剂在蒸发器的流入与流出，b、b’代表第二制冷系统制冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实验室的高精度温湿度控制制冷系统，其特征在于，包括第一制冷系统及第二制冷系统；所述第一制冷系统由第一压缩机(1)、第一冷凝器(2)、第一电磁阀SV1(5)、低温热力膨胀阀(6)及蒸发器(21)依次连接而成；在所述第一压缩机(1)出口和所述蒸发器(21)进口之间设有用于调节蒸发器(21)内制冷剂蒸发压力及控制蒸发温度低于室内空气的露点温度从而调节湿度的热气旁通；在所述热气旁通上依次设有第一旁通电磁阀SV2(7)以及第一热气旁通阀(8)；所述第二制冷系统由第二压缩机(10)、第二冷凝器(11)、第二电磁阀SV3(15)、高温热力膨胀阀(18)及蒸发器(21)依次连接而成；所述第二制冷系统中还包括控制制冷量的第一电子膨胀阀(19)及控制第二压缩机(10)吸气温度的第二电子膨胀阀；所述第一电子膨胀阀EXV1(19)一端接在所述第二电磁阀SV3(15)之前，另一端接于所述第二热气旁通阀(17)与所述蒸发器(21)入口之间；所述第二电子膨胀阀EXV2(14)一端连接在所述蒸发器(21)出口与所述第二压缩机(10)吸气口之间，另一端连接在所述第二冷凝器(11)和第二电磁阀SV3(15)之间；在所述第二压缩机(10)出口和所述蒸发器(21)进口之间设有热气旁通；在所述热气旁通上依次设有第二旁通电磁阀SV4(16)以及第二热气旁通阀(17)；所述第一制冷系统与所述第二制冷系统的蒸发器(21)耦合在一起；通过切换不同制冷系统的不同运行模式实现不同试验要求。...

【技术特征摘要】
1.一种用于实验室的高精度温湿度控制制冷系统，其特征在于，包括第一制冷系统及第二制冷系统；所述第一制冷系统由第一压缩机(1)、第一冷凝器(2)、第一电磁阀SV1(5)、低温热力膨胀阀(6)及蒸发器(21)依次连接而成；在所述第一压缩机(1)出口和所述蒸发器(21)进口之间设有用于调节蒸发器(21)内制冷剂蒸发压力及控制蒸发温度低于室内空气的露点温度从而调节湿度的热气旁通；在所述热气旁通上依次设有第一旁通电磁阀SV2(7)以及第一热气旁通阀(8)；所述第二制冷系统由第二压缩机(10)、第二冷凝器(11)、第二电磁阀SV3(15)、高温热力膨胀阀(18)及蒸发器(21)依次连接而成；所述第二制冷系统中还包括控制制冷量的第一电子膨胀阀(19)及控制第二压缩机(10)吸气温度的第二电子膨胀阀；所述第一电子膨胀阀EXV1(19)一端接在所述第二电磁阀SV3(15)之前，另一端接于所述第二热气旁通阀(17)与所述蒸发器(21)入口之间；所述第二电子膨胀阀EXV2(14)一端连接在所述蒸发器(21)出口与所述第二压缩机(10)吸气口之间，另一端连接在所述第二冷凝器(11)和第二电磁阀SV3(15)之间；在所述第二压缩机(10)出口和所述蒸发器(21)进口之间设有热气旁通；在所述热气旁通上依次设有第二旁通电磁阀SV4(16)以及第二热气旁通阀(17)；所述第一制冷系统与所述第二制冷系统的蒸发器(21)耦合在一起；通过切换不同制冷系统的不同运行模式实现不同试验要求。2.根据权利要求1所述的高精度温湿度控制制冷系统，其特征在于，在所述第一冷凝器(2)及第二冷凝器(11)后均依次连接有用于去除制冷剂杂质的干燥过滤阀及保证正常供液的出液阀。3.根据权利要求1所述的高精度温湿度控制制冷系统，其特征在于，所述第一制冷系统与所述第二制冷系统的蒸发器(21)耦合在一起具体为第一制冷系统蒸发器(21)引出的换热...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舒宏，王博飞，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32