CN101943920B

CN101943920B - 一种恒湿柜的湿度调节方法

Info

Publication number: CN101943920B
Application number: CN2010102681682A
Authority: CN
Inventors: 胡智文
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2030-08-26
Also published as: CN101943920A

Abstract

一种恒湿柜的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器(1)在操作人员上班时开启，下午下班时关闭；在湿度调节器(1)工作期间由湿度调节器(1)对恒湿柜(4)实施湿度调控，在湿度调节器(1)关闭期间由调湿剂(3)对恒湿柜(4)实施湿度调控。同现有技术比较，本发明的优点是：1)采用交替式湿度调节控制方法，湿度调节器停止工作后仍能将恒湿柜内的湿度调节、控制在设定的范围内；2)利用加热降湿的原理、进一步降低气体湿度，使恒湿柜内湿度更容易达到预定的湿度条件要求；3)利用湿度调节器工作时自动对调湿剂进行再生处理、不需要另外进行人工再生处理。

Description

一种恒湿柜的湿度调节方法

技术领域

本发明涉及一种湿度的调节方法，特别涉及一种恒湿柜的湿度调节方法。

背景技术

温度、湿度是衡量微环境状况的两项重要参数，目前控制微环境温度的技术已经非常成熟，但控制湿度却相对比较困难，在很多情况下，环境湿度的波动造成的影响和破坏比温度波动更大，如文物保护领域，环境相对湿度变化对文物造成的不良后果远比温度波动大、调控难度也更大。

湿度的调节方式可归结为机械调节和非机械调节。调节湿度的机械主要有去湿机、增湿机及恒湿空调等，这种方式的优点是效率高，缺点是需要消耗大量能源，停电等意外事件下无法保证特殊环境对湿度的要求，另外在南方高湿地区经常是湿度调节器满负荷运转也难以达到预定的湿度要求；非机械调节主要指利用调湿材料的吸放湿性能自主、自适应地调节环境湿度，这种方式无需任何机械设备和能源消耗，是一种环境友好型的控制调节方法，特别适用于文物展柜、储藏柜等文物保存微环境的湿度调节，优点是非常节能和环保，缺陷是调湿剂有湿容量的限制、需要定期人工再生。

非机械调节的调湿材料大致可分为以下几类：特种硅胶、海泡石、无机盐类、有机高分子材料等，各有优缺点。复合调湿材料是将不同类型的调湿材料与其它辅助材料混合反应后制得的，最常见的是高吸水性树脂与无机填料复合制备而成的调湿材料。发明专利CN200910101489.0公布了一种调温调湿材料的制备方法，用于微环境的湿度调节，但其中的聚乙二醇和明胶会使海泡石自身的孔堵塞，而且水分子进入树脂内部后不容易脱附，所以材料的吸放湿性能、特别是放湿性能受到限制，容易出现放湿滞后的现象、湿容量也不够大。本发明在调湿剂的制备过程中，在调湿剂内部形成纳米孔结构，海泡石能直接通过调湿剂本身的孔道进行吸附，而且调湿剂内形成的多孔道结构，吸放湿迅速，能进一步提高调湿速率，本发明的调湿剂较上述专利具有更高的调湿速率和更大的湿含量，这使非机械调节的效果得到有效保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种恒湿柜的湿度调节方法，解决高湿地区湿度调节器难以达到预定要求，及除湿机器24小时连续开机调节湿度能耗大、停电等意外事件下无法保证特殊环境对湿度的要求；而且调湿剂有湿容量的限制，需要定期人工再生的难题。

一种恒湿柜的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器1操作人员上班时开启，下午下班时关闭；在湿度调节器1工作期间由湿度调节器1对恒湿柜4实施湿度调控，在湿度调节器1关闭期间由调湿剂3对恒湿柜4实施湿度调控；在湿度调节器1处于工作状态时，由湿度调节器1调湿处理后的气体先经过加热装置2加热，加热后的气体穿过调湿剂3，该气体与调湿剂接触后进入恒湿柜4中，对柜中的湿度进行调节，然后气体被抽回到湿度调节器1内，湿度调节器1再次对气体进行除湿处理，依次往复循环；当柜内湿度达到预定范围内时，湿度调节器自动暂停工作；柜内湿度超出预定范围时，湿度调节器自动启动工作；在湿度调节器1关闭期间，由调湿剂3自动调节恒湿柜4中的湿度；恒湿柜内的体积(m³)与调湿剂质量(kg)之比为1∶0.2～1∶2；湿度调节器选用恒湿空调，或者采用减湿机及与他们相连的控制系统；加热装置采用加热管，或者空调及与他们相连的控制系统；加热装置能控制恒湿柜内温度比柜外环境温度高0～20℃；

所述调湿剂采用如下步骤制备：

A)按质量份数取1～20份聚丙烯酰胺，5份聚丙烯酸钠，3份乙基纤维素，粒度为100目、经过活化处理的海泡石3份，加入到装有40～80份水的反应釜中，在温度为60～80℃下搅拌反应。

B)在步骤A)完成搅拌反应10分钟后，按步骤A)的质量份数，取0.06份硝酸铈铵，0.008份聚乙二醇双丙烯酸酯，0.2～0.8份氯化铝，0.2～1.5份氯化钙，分别加入到上述反应釜中，温度不变，继续搅拌反应；再过20～40分钟后，按步骤A)的质量份数取0.5～2.5份碳酸氢钠加入到上述反应器中，温度不变，继续搅拌反应4小时，得到合成产物。

C)将合成产物烘干，在150℃下加热处理2小时，得到调湿剂，分包待用。

本发明的湿度调节利用湿度调节器、调湿剂分别交替进行，在湿度调节器开启期间，由湿度调节器除湿处理后的气体先经过加热装置加热，利用加热降湿的原理、进一步降低气体湿度，加热后的低湿气体穿过调湿剂，气体先与调湿剂接触后再进入恒湿柜中对柜内的湿度进行调节，然后气体被抽回到湿度调节器内，湿度调节器再次对气体进行除湿处理，依次往复循环；用这一特别的气体流动路线，使湿度调节器对恒湿柜进行湿度调节的过程，也就是湿度调节器对调湿剂进行自动再生处理的过程，使本发明的恒湿柜不需要对调湿材料另外进行人工再生处理，并能够使恒湿柜内湿度更容易达到预定的湿度条件要求；在调湿剂的制备方案中，将有机高分子材料、天然高分子材料、无机多孔物质通过合成，复合成调湿材料，以吸收各类调湿材料的优点、提高合成材料本身的湿容量和调湿性能；并通过合成过程在材料上形成大量纳米尺寸的孔结构，以进一步提高产品的吸放湿性能，本发明的调湿剂较现有产品具有更高的调湿速率和更大的湿含量，使非机械调节的效果可以得到有效保证。实施样品(湿度调控目标为RH55％±5％)与进口的超级调湿剂(湿度调控目标为RH50％)，同在1m³的密闭空间，使用1kg调湿剂，分别在RH90％的高湿环境下做吸湿性试验，在RH30％的低湿环境中做放湿性试验，测试材料调湿速率，对比结果见表1；105℃下将材料干燥到恒重，在RH90％的条件下测试材料的饱和湿容量，对比结果见表2。

表1实施样品与进口样品吸湿、放湿性能对比

表2湿容量对比(RH90％)

同现有技术比较，本发明的优点是：1)采用交替式湿度控制方法，湿度调节器关闭后仍能将恒湿柜内的湿度调节、控制在设定的范围内；2)利用湿度调节器工作时自动对调湿剂进行再生处理，省去另外进行人工再生处理麻烦；3)调湿剂较现有产品具有更高的调湿速率和更大的湿含量；4)能耗大幅度降低。

本发明用于高湿气候地区的恒湿柜和除湿柜，用于馆藏文物保护、药品、图书档案的保管等对湿度要求高的领域。

本方法的工作原理说明：

·恒湿柜的湿度调节方法，利用湿度调节器、调湿剂交替控制恒湿柜的湿度，也就是分别利用机械调节和非机械调节两种完全不同的湿度调节方式调节恒湿柜的湿度。

·在湿度调节器工作期间，利用湿度调节器调节控制柜内的湿度达到要求，在恒湿柜的湿度调节器关闭后，利用调湿剂调节恒湿柜的湿度在设定的范围内；同时，湿度调节器对恒湿柜进行湿度调节的过程，也是湿度调节器自动对调湿剂进行再生处理的过程，所以不需要对调湿材料另外进行人工再生处理。

·关于利用本发明特定的气体流动路线，使湿度调节器对恒湿柜进行湿度调节的过程，也就是湿度调节器对调湿剂进行自动再生处理过程：在湿度调节器处于工作状态时，若恒湿柜内相对湿度高于湿度调节器设定的控制目标范围，湿度调节器自动开启进行机械除湿，除湿后的干空气(气体a)先经过加热装置2加热，利用加热降湿的原理、进一步降低气体湿度，气体a变为气体b(气体b的湿度低于气体a的湿度)，加热后的低湿气体气体b穿过调湿剂3，气体b与调湿剂接触，干空气(气体b)与调湿剂进行湿交换、调湿剂放出水分变得干燥，气体b吸收调湿材料放出水分变为气体c(气体c湿度大于气体b)，气体c进入恒湿柜与柜内气体进行再次湿交换，气体c带走部分柜内的水分变为气体d气体d湿度大于气体c)，湿度大的气体d被湿度调节器抽回进行除湿处理，重新变为湿度小的干空气(气体a)，如此反复进行，调湿剂反复放出水分变得越来越干燥(调湿剂得到再生处理)，柜内的气体也因为湿气反复带走后变得干燥，达到目标后暂停工作，湿度超过范围后，湿度调节器又重新开启进行机械除湿。

·由于湿度调节器的调湿速度要快于调湿剂的吸湿速度，湿度调节器工作期间不会出现调湿剂的调湿取代机械调湿而导致湿度调节器不能启动工作的情况。

·调湿剂的湿度调控目标范围是固定的，如RH55％±5％，因此，非机械调节时的调湿范围也是固定的，要改变非机械调节时的调湿范围需要更换调湿剂。不过，大部分场合的调湿范围都是固定的，如RH50％±5％RH、55％±5％等，所以只要根据实际要求选用湿度调控目标范围适宜的调湿剂即可满足实际需求。

同现有技术比较，本发明的优点是：1)采用交替式湿度调节控制方法，湿度调节器停止工作后仍能将恒湿柜内的湿度调节、控制在设定的范围内；2)利用加热降湿的原理、进一步降低气体湿度，使恒湿柜内湿度更容易达到预定的湿度条件要求；3)利用湿度调节器工作时自动对调湿剂进行再生处理、不需要另外进行人工再生处理。

附图说明

图1节能恒湿柜的调湿气体流动路线图

图2实施样在不同湿度条件下的静态湿度调节曲线图

具体实施方式

实施例1：

一种恒湿柜的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器1操作人员上班时开启，下午下班时关闭；在湿度调节器1工作期间由湿度调节器1对恒湿柜4实施湿度调控，在湿度调节器1关闭期间由调湿剂3对恒湿柜4实施湿度调控；在湿度调节器1处于工作状态时，由湿度调节器1调湿处理后的气体先经过加热装置2加热，加热后的气体穿过调湿剂3，该气体与调湿剂接触后进入恒湿柜4中，对柜中的湿度进行调节，然后气体被抽回到湿度调节器1内，湿度调节器1再次对气体进行除湿处理，依次往复循环；当柜内湿度达到预定范围内时，湿度调节器自动暂停工作；柜内湿度超出预定范围时，湿度调节器自动启动工作；在湿度调节器1关闭期间，由调湿剂3自动调节恒湿柜4中的湿度；恒湿柜内的体积(m³)与调湿剂质量(kg)之比为1∶0.2；湿度调节器选用恒湿空调，或者采用减湿机及与他们相连的控制系统；加热装置采用加热管，或者空调及与他们相连的控制系统；加热装置能控制恒湿柜内温度比柜外环境温度高0～20℃；

所述调湿剂采用如下步骤制备：

A)按质量份数取1份聚丙烯酰胺，5份聚丙烯酸钠，3份乙基纤维素，粒度为100目、经过活化处理的海泡石3份，加入到装有40份水的反应釜中，在温度为80℃下搅拌反应。

B)在步骤A)完成搅拌反应10分钟后，按步骤A)的质量份数，取0.06份硝酸铈铵，0.008份聚乙二醇双丙烯酸酯，0.2份氯化铝，0.2份氯化钙，分别加入到上述反应釜中，温度不变，继续搅拌反应；再过40分钟后，按步骤A)的质量份数取0.5份碳酸氢钠加入到上述反应器中，温度不变，继续搅拌反应4小时，得到合成产物。

本实施例样品的湿度控制目标为RH60％±5％，每立方米空间使用0.2kg，在湿度调节器不工作期间，利用调湿剂将柜内相对湿度湿度控制在RH60％±5％以内；实施样在不同湿度条件下的静态湿度调节曲线，如图2所示。

实施例2：

一种恒湿柜的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器1操作人员上班时开启，下午下班时关闭；在湿度调节器1工作期间由湿度调节器1对恒湿柜4实施湿度调控，在湿度调节器1关闭期间由调湿剂3对恒湿柜4实施湿度调控；在湿度调节器1处于工作状态时，由湿度调节器1调湿处理后的气体先经过加热装置2加热，加热后的气体穿过调湿剂3，该气体与调湿剂接触后进入恒湿柜4中，对柜中的湿度进行调节，然后气体被抽回到湿度调节器1内，湿度调节器1再次对气体进行除湿处理，依次往复循环；当柜内湿度达到预定范围内时，湿度调节器自动暂停工作；柜内湿度超出预定范围时，湿度调节器自动启动工作；在湿度调节器1关闭期间，由调湿剂3自动调节恒湿柜4中的湿度；恒湿柜内的体积(m³)与调湿剂质量(kg)之比为1∶1；湿度调节器选用恒湿空调，或者采用减湿机及与他们相连的控制系统；加热装置采用加热管，或者空调及与他们相连的控制系统；加热装置能控制恒湿柜内温度比柜外环境温度高0～20℃；

所述调湿剂采用如下步骤制备：

A)按质量份数取10份聚丙烯酰胺，5份聚丙烯酸钠，3份乙基纤维素，粒度为100目、经过活化处理的海泡石3份，加入到装有60份水的反应釜中，在温度为70℃下搅拌反应。

B)在步骤A)完成搅拌反应10分钟后，按步骤A)的质量份数，取0.06份硝酸铈铵，0.008份聚乙二醇双丙烯酸酯，0.5份氯化铝，0.6份氯化钙，分别加入到上述反应釜中，温度不变，继续搅拌反应；再过30分钟后，按步骤A)的质量份数取1.5份碳酸氢钠加入到上述反应器中，温度不变，继续搅拌反应4小时，得到合成产物。

本实施例样品的湿度控制目标为RH55％±5％的，每立方米空间使用1kg调湿剂，在湿度调节器不工作期间，利用调湿剂将柜内相对湿度湿度控制在RH55％±5％以内。

实施例3：

一种恒湿柜的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器1操作人员上班时开启，下午下班时关闭；在湿度调节器1工作期间由湿度调节器1对恒湿柜4实施湿度调控，在湿度调节器1关闭期间由调湿剂3对恒湿柜4实施湿度调控；在湿度调节器1处于工作状态时，由湿度调节器1调湿处理后的气体先经过加热装置2加热，加热后的气体穿过调湿剂3，该气体与调湿剂接触后进入恒湿柜4中，对柜中的湿度进行调节，然后气体被抽回到湿度调节器1内，湿度调节器1再次对气体进行除湿处理，依次往复循环；当柜内湿度达到预定范围内时，湿度调节器自动暂停工作；柜内湿度超出预定范围时，湿度调节器自动启动工作；在湿度调节器1关闭期间，由调湿剂3自动调节恒湿柜4中的湿度；恒湿柜内的体积(m³)与调湿剂质量(kg)之比为1∶2；湿度调节器选用恒湿空调，或者采用减湿机及与他们相连的控制系统；加热装置采用加热管，或者空调及与他们相连的控制系统；加热装置能控制恒湿柜内温度比柜外环境温度高0～20℃；

所述调湿剂采用如下步骤制备：

A)按质量份数取20份聚丙烯酰胺，5份聚丙烯酸钠，3份乙基纤维素，粒度为100目、经过活化处理的海泡石3份，加入到装有80份水的反应釜中，在温度为60℃下搅拌反应。

B)在步骤A)完成搅拌反应10分钟后，按步骤A)的质量份数，取0.06份硝酸铈铵，0.008份聚乙二醇双丙烯酸酯，0.8份氯化铝，1.5份氯化钙，分别加入到上述反应釜中，温度不变，继续搅拌反应；再过20分钟后，按步骤A)的质量份数取2.5份碳酸氢钠加入到上述反应器中，温度不变，继续搅拌反应4小时，得到合成产物。

本实施例样品的湿度控制目标为RH50％±5％，每立方米空间使用2kg，在湿度调节器不工作期间，利用调湿剂将柜内相对湿度湿度控制在RH50％±5％以内。

Claims

1.一种恒湿柜的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器(1)在操作人员上班时开启，下午下班时关闭；在湿度调节器(1)工作期间由湿度调节器(1)对恒湿柜(4)实施湿度调控，在湿度调节器(1)关闭期间由调湿剂(3)对恒湿柜(4)实施湿度调控；在湿度调节器(1)处于工作状态时，由湿度调节器(1)调湿处理后的气体先经过加热装置(2)加热，加热后的气体穿过调湿剂(3)，该气体与调湿剂接触后进入恒湿柜(4)中，对柜中的湿度进行调节，然后气体被抽回到湿度调节器(1)内，湿度调节器(1)再次对气体进行除湿处理，依次往复循环；当柜内湿度达到预定范围内时，湿度调节器自动暂停工作；柜内湿度超出预定范围时，湿度调节器自动启动工作；在湿度调节器(1)关闭期间，由调湿剂(3)自动调节恒湿柜(4)中的湿度；调湿剂采用如下步骤制备：

A)按质量份数取1～20份聚丙烯酰胺，5份聚丙烯酸钠，3份乙基纤维素，粒度为100目、经过活化处理的海泡石3份，加入到装有40～80份水的反应釜中，在温度为60～80℃下搅拌反应；

B)在步骤A)完成搅拌反应10分钟后，按步骤A)的质量份数，取0.06份硝酸铈铵，0.008份聚乙二醇双丙烯酸酯，0.2～0.8份氯化铝，0.2～1.5份氯化钙，分别加入到反应釜中，温度不变，继续搅拌反应；再过20～40分钟后，按步骤A)的质量份数取0.5～2.5份碳酸氢钠加入到上述反应釜中，温度不变，继续搅拌反应4小时，得到合成产物；

2.根据权利要求1所述的湿度调节方法，其特征在于：恒湿柜内的体积(m³)与调湿剂质量(kg)之比为1∶0.2～1∶2。

3.根据权利要求1所述的湿度调节方法，其特征在于：湿度调节器选用恒湿空调，或者采用减湿机及与他们相连的控制系统；加热装置采用加热管，或者空调及与他们相连的控制系统；加热装置能控制恒湿柜内温度比柜外环境温度高0～20℃。