CN102866715A - 一种实验室墙体温度的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种实验室墙体控制温度方法及装置，用于快速调节实验室墙体温度。本发明实施例方法包括：检测墙体的温度，向墙体内供入水流，并调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

Description

一种实验室墙体温度的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种实验室墙体温度的控制方法及装置。

背景技术

现有实验室测试环境中，影响试验准确性的因素有很多，作为舒适性实验室具有试验项目的独特性，其套间内墙体温度的控制调节难度大，严重影响测试进度。在对比试验中，若每次试验时墙温不同，则会降低试验结果的可参考性。根据长期的试验验证，一小时的工况调节可改变墙体温度3摄氏度左右，且墙体温度越接近环境温度，墙体温度的升降便越困难，当随着试验项目的变化，如过负荷制冷与过负荷制热工况，引来的墙体温度变化幅度在15摄氏度以上，调节工况时间则需要5小时以上。正常试验测试时间大约是1小时左右，这样调节工况的时间就是正常测试时间的五倍之多，在此情况下测试安排明显滞后，带来的不仅仅是对舒适性实验室的测试进度影响，更是整个实验项目安排的滞后。

现有技术中，通过在墙内安装相互连接的管道，通过调节系统内水的流量和温度，来控制墙体的温度，进而调节室内的温度。

但在上述现有技术中，墙体温度的升降速度较慢，调节温度时间长，无法配合实验进度对周围环境的控制要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种实验室墙体温度的控制方法及装置。

本发明实施例提供的实验室墙体温度的控制方法包括：检测墙体的温度；向墙体内供入水流，并调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

本发明实施例提供的实验室墙体温度的控制装置包括：供水单元，用于向墙体内供入水流；检测单元，用于检测墙体和水的温度；控制单元，用于根据所检测到的温度值，调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：检测墙体的温度，向墙体内供入水流并调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值，由于在控制墙体温度的过程中一直检测墙体温度，根据墙体温度调节水流状态，动态控制墙体温度，使得调节墙体温度的速度比较快，提高控制墙体温度的效率，控制的温度值较精确，进而使得实验环境温度快速满足实验需求，提高实验结果的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例中实验室温度控制方法的一个实施例示意图；

图2为本发明实施例中实验室温度控制方法的另一个实施例示意图；

图3本发明实施例中实验室墙体的热电偶分布示意图；

图4本发明实施例中热泵系统的结构示意图；

图5为本发明实施中控制流量调节阀调节水流通道内供水量方法的示意图；

图6为本发明实施例中实验室温度控制装置的一个实施例示意图；

图7为本发明实施例中蓄水池的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种实验室温度控制方法及装置，用于快速升降墙体温度，大量缩短调节墙体温度所需时间，提高实验的效率及结果的准确性。下面分别详细说明。

可以理解的，本发明实施中的实验室不限于进行空调测试的实验室，还包括各种进行与调节室内墙体温度有关的测试的房间。

请参阅图1，本发明实施中的实验室温度控制方法的一个实施例包括：

101、检测墙体的温度；

检测实验室中所需要的控制温度区域的墙体温度。

102、向墙体内供入水流，并调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

根据检测到的墙体温度，向墙体内供入水流，并调节水流的状态，通过水流影响墙体温度，在控制墙体温度的过程中，一直检测墙体温度，根据墙体温度动态调节水流状态，最终使得墙体温度达到墙温的设定值。

本发明实施例中，检测实验室墙体的温度，而后向墙体内供入水流并调节水流状态，在调节过程中，一直检测墙体温度，根据墙体温度动态调节水流状态，以使得墙体温度达到墙温的设定值，根据实验所要达到的墙温的设定值的要求选择控制温度区域，提高控制温度的效率，根据墙体温度动态调节水流状态，可较快升降墙体温度，提高控制墙体温度的效率，控制的温度值较精确，进而使得实验环境温度快速满足实验需求，提高实验结果的准确性。

为便于理解，下面以另一实施例对本发明实施例中的实验室温度控制方法进行详细描述，请参阅图2，本发明实施例中的实验室温度控制方法的另一个实施例包括：

201、检测墙体内侧的表面温度、墙体中部的温度以及墙体外侧的表面温度；

预先在墙体内以矩形方式布置水流通道，该水流通道可由布置在墙体内的金属水管连接而成，或者由墙体内的空腔连通而成，并且，为了使得墙体受热均匀，避免墙体温度出现条纹状分布，影响温度控制的操作，在墙体中布置的水流通道之间距离不能过小，具体距离与实际应用过程相关，此处不作具体限定。

为进一步提高墙体温度的均匀性，同时，为使得墙体温度变化均匀，该水流通道的横截面设定为矩形，可达到均匀散热和吸热，使控制温度的墙体温度变化幅度保持一致。

本发明实施例中，根据实验要求选择控制温度区域，不同的实验要求，对实验环境的要求也不同，为满足不同实验的环境温度需求，将实验室划分为空间大小不同的区域，例如，进行空调的制冷实验，该实验中空调样机的制冷量越大，则选择越大的控制温度区域，反之，空调样机的制冷量越小，则选择越小的控制温度区域。根据实验要求选择控制温度区域，可节省控制温度的时间，提高控制温度的效率。

选择好实验室中控制温度的区域后，检测该温度控制区域的墙体内侧的表面温度、墙体中部的温度以及墙体外侧的表面温度。

具体的，假设进行空调制冷实验，制冷测试标准规定了墙体内侧表面、墙体外侧表面及墙体中部(内侧表面和外侧表面之间的墙体部分)的温度标准，因此，在本实施例中，分别检测所选择的控制温度区域的墙体内侧表面的温度，墙体外表面的温度以及墙体中部的温度，控制该三部分墙体的温度，使得实验环境符合制冷测试标准，进而使得空调制冷实验可在符合制冷标准的环境下进行。

需要说明的是，以上检测墙体温度的方式只是本发明实施例中的一个例子，可以理解的，根据实验内容及实验标准的不同，可以检测墙体任何部位的温度进行控制以符合实验标准所规定的实验环境，以上例子不构成对本发明的限定。

具体的，可将多个热电偶布置在单位墙壁区域的墙体内侧表面、墙体外侧表面及该两表面之间的墙体中，进行墙体温度的检测。

例如，为检测准确的墙体温度值，在每一单位墙壁区域内共布置15个热电偶，分布在墙体内侧表面、墙体外侧表面及此两表面之间的墙体中，在此3个墙体层面的每个层面的四个顶点及中心位置各布置5个热电偶，每个层面的温度取值为此5个热电偶所检测的5个点的算术平均值。请参阅图3，图3为墙体一个层面的热电偶分布图，图中有5个热电偶，分别是热电偶301、热电偶302、热电偶303、热电偶304及热电偶305，各热电偶的分部位置如图3所示，图中各虚线部分为墙体内呈矩形排布的水流通道，箭头表示各水流通道内水的流向，单位墙壁区域的每一层墙体结构的5个热电偶的分布方式均如图3所示。

需要说明的是，可以用热电偶检测温度，也可以用其他方式检测墙体内各点温度，检测温度的具体方式不构成对本发明实施例的限制。

202、检测并调节水的温度，使水温达到水温设定值；

检测将要向墙体内供入的水的温度，并将水温调节到预先设定的值，该水温设定值与实际应用过程相关，设定的数值范围不作具体限定。

203、向墙体内的水流通道供入达到水温设定值的水流；

实验室的墙体中的水流通道内均布置若干个流量控制阀，可通过控制这些流量控制阀，控制墙体中预先排布的水流通道的供水。

将步骤202中调节后的达到水温预定值的水流，向墙内的水流通道供入。

204、检测墙体温度，将检测到的墙体温度值与墙体温度设定值进行比较，得出比较值；

检测此时墙体温度，各热电偶将检测的温度值传递给控制系统，计算此5个温度值的算术平均值，得到各层的墙体平均温度，假设检测到的墙外表面5个点的温度分别是32.8℃、34℃、33.8℃、31.5℃、32.6℃，则该墙外表面的平均温度为(32.8℃+34℃+33.8℃+31.5℃+32.6℃)/5＝32.72℃，可以理解的，为得到更准确的墙体平均温度，可布置更多的热电偶，具体个数及布置方式不作具体限定。

该控制系统将检测到的墙体温度值与墙体温度设定值进行比较，得出比较值。

205、根据比较值调节水流通道内的水流状态，使墙体温度达到设定值。

本实施例中的水流状态包括：水流温度、水流量大小以及水流在墙体内的流动区域。

根据热电偶检测到的温度数据，控制系统绘制T-S(T表示温度，S表示时间)变化图，其中也包括平均温度值随时间变化图。控制系统对温度控制系统的热电偶检测的墙体温度、水流通道内的水温、控制水温的冷媒流量等参数信息随时监测，并且根据计算出来的线性特性，综合控制可控制参数，本实施中，墙体外侧安装有热泵系统，该热泵系统根据控制系统发出的命令，调节控制制冷制热效果，使水温达到理想要求。

为便于理解，请参阅图4，图4为热泵系统的结构示意图，热泵系统在墙体外侧，一侧通入实验室内，该侧同时与冷却塔相连。水从蓄水管道右上侧通入热泵内侧水槽，从该蓄水管道左下侧通出到实验室内，水流通道贯通热泵内侧水槽，对通入实验之前的水进行温度调节，根据控制系统发出的命令，调节冷却塔中截流装置的开度，控制冷媒流量，调节控制制冷制热效果，使水温达到理想要求。

进一步的，通过控制水流通道内的流量调节阀，可对水流通道内的供水量进行调节，当水流通道内水流量大时，对指定区域的温度调节速度较快，水流通道内水流量小时，对指定区域的温度调节速度相对较慢。

具体的，控制系统通过控制流量调剂阀的闭合，对上述水流通道内的供水量进行调节，当水流通道内水流量大时，对指定区域的温度调节速度较快，水流通道内水流量小时，对指定区域的温度调节速度相对较慢。因此，当所检测的温度与设定的目标温度差值较大时，控制流量调节阀使得水流通道内的供水量较大，反之，当所检测的温度与设定的目标温度差值较小时，控制流量调节阀使得水流管道内的供水量较小。

为便于理解，下面以一具体应用场景说明通过控制流量调节阀调节水流通道内供水量的具体方式，请参阅图5，根据测试要求不同把实验室分为空间面积大小不同的区域1、区域2和区域3，其中区域1最小，区域3最大，较长侧面的墙壁等分为3份，加上较短侧面的两块墙壁，一共是8块墙壁，分别是图中的墙壁1～墙壁8，其中墙壁1在为各区域公用部分。图中标示出水流通入和通出方向，图中a1～a8及b1～b8表示为墙壁中水流通道的水流方向。d1、d2、d3为四通流量调节阀，d4为三通流量调节阀，在进行实验室时，控制系统可通过控制d1～d4的开合，达到对区域1、区域2、区域3各区域通断水状态的自由控制，例如：当测试制冷量小的样机时，选择面积最小的区域1进行测试，控制系统控制流量调节阀d1、d2、d3、d4的开通情况，闭合图中水流回路中的a1b1、a2b2、a6b6、a7b7、a8b8各段回路，完全打开d1，使得墙壁1、墙壁2、墙壁3的水流通道通入水流，其他墙壁中的水流通道关闭，同理，可用对区域2、区域3的水流通道通入水流情况进行控制。

进一步的，所检测的墙体温度值与设定温度值的差值越大，则控制流量调节阀向墙体内供入越大的水流量，这样热交换效果强，反之，当所检测的温度与目标温度差值较小时，控制流量调节阀向墙体内供入越小的水流量，这样热交换效果弱。

本发明实施例中，根据控制温度的要求在实验室墙体内排布水流通道，为了保证使墙体的温度快速达到目标温度，可选用金属质地的管道，并根据实验要求选择控制温度区域，实验中空调样机的制冷量越大，则选择越大的控制温度区域，反之，空调样机的制冷量越小，则选择越小的控制温度区域，向所选择的控制温度区域的墙体中预置的水流通道内供水，检测控制温度区域的墙体内侧的表面温度、外侧的表面温度、及墙体内外表面之间的墙体温度，使得检测的温度值更准确，并检测将要向墙体内供入的水的温度，将水温调节到预先设定的值，而后向墙体内的水流通道供入达到水温设定值的水流，一直检测墙体温度，将检测到的墙体温度值与墙体温度设定值进行比较，根据二者的差值，控制流量调节阀进行该水流通道内的水流量调节，所检测的温度与预设的调控目标温度的差值越大，则控制流量调节阀，使得水流通道内的供水量越大，反之，当所检测的温度与目标温度差值越小，控制流量调节阀使得水流通道内的供水量越小，通过墙体外侧安装的热泵系统及蓄水池进行水流量及水温的控制，可提高升降墙体温度的速度，极大地缩短控制墙体温度所需要的时间，节约资源，提高实验的准确性。

下面介绍本发明实施例中的实验室墙体温度控制装置，请参阅图6，本发明实施例中的实验室墙体温度控制装置的一个实施例包括：

供水单元601，用于向墙体内供入水流；

检测单元602，用于检测墙体和水的温度；

控制单元603，用于根据所检测到的温度值，调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值，具体为，根据所检测的温度值，控制水温调节装置和水流调节装置，使墙体温度达到墙温设定值。

需要说明的是，本实施例中的供水单元601可以进一步包括：

蓄水池6011，用于存储供入墙体内的水流；

具体的，在实验室墙体外侧安装有蓄水池，请参阅图7，图7为蓄水池结构示意图，流经实验室墙体水流管道的水回流至蓄水池，蓄水池按如图所示方式回收水，在蓄水池的右下端排出口连接水泵机组，可自由控制水流的速度，根据热泵系统内侧水槽的存水量要求，控制系统自动控制水泵的运行功率，根据控制温度的需要，随时补给水量。

水温调节装置6012，用于调节蓄水池内水的温度；

供水装置6013，用于将蓄水池中的水供入墙体内；

水流调节装置6014，用于调节墙体内水流量大小和/或水流在墙体内的流动区域。

其中，水温调节装置6012具体可以为热泵，供水装置6013具体可以为循环水泵，水流调节装置6014具体可以为流量调节阀。

本实施例中，供水单元601向墙体内供入水流，供水单元601包括蓄水池6011、水温调节装置6012、供水装置6013及水流调节装置6014，其中，供水装置6013将蓄水池中的水供入墙体内，检测单元602一直检测墙体和水的温度，控制单元603根据所检测到的温度值，调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值，具体的，控制水温调节装置6012和水流调节装置6014，其中，水温调节装置6012调节蓄水池内水的温度，水流调节装置6014调节墙体内水流量大小和/或水流在墙体内的流动区域，以控制向墙体内供入的水流温度，蓄水池6011存储供入墙体内的水流，根据控制温度的需要，随时补给水量。当所检测的墙体的温度与预设墙体调控目标温度的差值越大，则控制流量调节阀，使得水流通道内的供水量越大，当该差值越小，则控制流量调节阀，使得水流通道内的供水量越小，可快速升降墙体温度，大量缩短控制墙体温度所需要的时间，节约资源，提高实验的准确性。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上对本发明所提供的一种实验室温度控制方法及装置进行了详细介绍，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测墙体的温度；

向墙体内供入水流，并调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

2.根据权利要求1所述的实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，所述检测墙体的温度，包括：

检测墙体内侧的表面温度；

检测墙体中部的温度；

检测墙体外侧的表面温度。

3.根据权利要求1所述的实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，所述向墙体内供入水流，并调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值，包括以下步骤：

检测并调节水的温度，使水温达到水温设定值；

向墙体内的水流通道供入达到水温设定值的水流，

检测墙体温度；

将检测到的墙体温度值与墙体温度设定值进行比较，得出比较值；

根据比较值调节水流通道内的水流状态，从而使墙体温度达到设定值。

4.根据权利要求3所述的实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，所述水流状态，包括：水流温度、水流量大小和/或水流在墙体内的流动区域。

5.根据权利要求3所述的实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，所述墙体内的水流通道，由布置在墙体内的金属水管连接而成，或者由墙体内的空腔连通而成。

6.根据权利要求3所述的实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，所述水流通道在墙体内为矩形方式排布。

7.根据权利要求3所述的实验室墙体温度的控制方法，其特征在于，所述水流通道的横截面为矩形。

8.一种实验室墙体温度控制装置，其特征在于，包括：

供水单元，用于向墙体内供入水流；

检测单元，用于检测墙体和水的温度；

控制单元，用于根据所检测到的温度值，调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

9.根据权利要求8所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述供水单元包括：

蓄水池，用于存储供入墙体内的水流；

水温调节装置，用于调节蓄水池内水的温度；

供水装置，用于将蓄水池中的水供入墙体内；

水流调节装置，用于调节墙体内水流量大小和/或水流在墙体内的流动区域。

10.根据权利要求9所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述控制单元根据所检测的温度值，控制水温调节装置和水流调节装置，使墙体温度达到墙温设定值。

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