CN103252260A - 一种用于室内的环境舱温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于室内的环境舱的温度控制装置，属于室内环境检测领域。本装置包括：半导体制冷片、散热片、直流风扇、换热水箱、直流电源、控制器、循环泵、温度传感器、换热盘管、连接水管、连接导线；本发明装置采用的半导体制冷方式，装置简单、可靠，控制精确、快速，造价低廉，占用空间非常小，可用于冷热负荷低于1kW的环境舱及类似产品的温度控制。本发明装置可用于热工、环境、化学、化工等领域。

Description

一种用于室内的环境舱温度控制装置

技术领域

本发明属于室内环境检验领域，特别涉及用于室内建筑材料及物品的化学污染物释放量的检测系统中小型环境舱的温度控制。

背景技术

人的一生中大部分时间在室内度过，室内空气品质的优劣显著影响着居住者的舒适、健康和工作效率，室内空气污染物来源于室内物品、装饰材料等散发源，因此，准确测定这些材料及物品的散发特性，是改善室内空气品质，控制室内环境的首要条件。目前最有效的测量设备是各种气候模拟舱，即环境舱。温度控制是环境舱需要控制的众多参数之一。环境舱温度控制的要求是：要有足够的温度控制精度，换热温差小，确保换热面不结露。

目前各种环境舱的温度控制都是通过制冷机来实现的，这种方法造价高，占用空间大，同时，由于运行部件多，控制与维修量都非常大，更有甚者，由于控制精度的要求，制冷机频繁启动，造成制冷系统的使用寿命大大缩短。

发明内容

本发明的目的是为克服现有小型环境舱温度控制方法的不足，提出一种用于室内的环境舱的温度控制装置；本方法通过成本低、经久耐用、易于控制的半导体制冷片产生温度控制需要的冷量和热量，通过合理的结构设计，可维持环境舱设定的温度。

本发明提出的用于室内的环境舱温度控制装置，用于外部设置有保温管壳的环境舱，该温度控制装置包括：半导体制冷片、散热片、直流风扇、换热水箱、直流电源、控制器、循环泵、温度传感器、换热盘管、连接水管、连接导线；半导体制冷片作为装置的冷热源，一侧与换热水箱连接，另一侧与散热片连接；直流风扇通过支架固定在散热片之上；换热水箱通过连接水管与循环泵连接，循环泵则连接到环境舱外部缠绕的换热盘管构成回路；环境舱顶部安装有温度传感器，温度传感器的探头在舱内，探头输出信号由连接导线引出，温度传感器的温度信号通过连接导线传递到控制器，控制器与直流电源连接，直流电源通过导线与半导体制冷片连接。所述的控制器通过调节电源的输出电流，来控制环境舱温度达到设定要求值。

所述换热水箱外部设置保温壳（换热水箱内部为流动介质（水），外部不与半导体制冷片接触的表面为保温壳），所述的换热盘管外侧设置保温层，以减少外部的热扰。

本发明提出的环境舱温度控制装置，具有如下优点：

本发明采用半导体制冷片，易于实现自动控制，舱内温度控制准确；半导体制冷片价格低廉，温度控制系统总成本低于传统制冷系统成本的十分之一；通过扩大换热盘管的长度，扩大了换热面的面积，换热面温差小；占用安装空间非常小，仅为传统制冷系统占用空间的五分之一。本温度控制装置也可用在环境舱类似的小型恒温设备上。

本发明装置可应用于热工、环境、化学、化工等多个领域。

附图说明

图1为本发明提出的小型环境舱温度控制装置的系统图。

图1中，1是半导体制冷片，2是散热片，3是直流风扇，4是换热水箱，5是换热水箱的外保温壳，6是电源，7是控制器，8是循环泵，9是温度传感器，10是环境舱外绕盘管（铜管），11是环境舱、12是环境舱外部保温管壳、13是连接水管和14是连接导线。

具体实施方式

本发明提出的用于室内的环境舱温度控制装置实施例如图1所示，包括：半导体制冷片1、散热片2、直流风扇3、换热水箱4、水箱保温壳5、直流电源6、控制器7、循环泵8、温度传感器9、换热盘管10、连接水管13和连接导线14。

半导体制冷片1置于换热水箱4之上，为保证充分的热交换，半导体制冷片1与换热水箱4之间充填导热硅脂。半导体制冷片1的上部安装散热片2以保证散热充分，同样在半导体制冷片1和铝制散热片2之间充填导热硅脂,将换热水箱4、半导体制冷片1和散热片2连成一整体。在散热片2外侧安装直流风扇3。换热水箱4的一端通过铜管和换热盘管10的一端连接起来，换热水箱4另一端通过连接水管13与循环泵8连接，循环泵8则连接到环境舱外部缠绕的换热盘管的另一端；循环泵8提供水在系统中循环的动力。在环境舱11内安装温度传感器9。环境舱11外部采用50mm厚的保温管壳12，减少外界的热扰。温度传感器的探头输出的温度信号由连接导线引出通过连接导线传递到控制器7，控制器7与直流电源6连接，直流电源6通过导线与半导体制冷片1连接。所述的半导体制冷片根据控制器的信号，通过调节电源的电流量，精确调节输出的冷热量。

本实施例的各部件均可采用常规产品或通过常规技术制备。

上述装置的具体实施中，半导体制冷片采用型号为TEC1-12706，使用3片，制冷量51.4*3=154.2W。散热片采用的是40*40mm的电脑CPU散热器3个。直流风扇采用DC4010直流风机。换热水箱为不锈钢加工件，尺寸为40*120*15。水箱保温壳采用10mm橡塑保温板制作。直流电源选用LW3110。控制器选用可编程控制器。循环泵采用扬程5m，流量1.0L/min。温湿度传感器选用0～80℃，0～100%。换热盘管为Φ6铜管盘绕而成，其中心间距为30mm。环境舱内部容积为30L，直径为300mm。环境舱外部保温管壳采用50mm厚橡塑材料。以制冷为例，半导体制冷片制得的冷量通过换热水箱，传递到介质水中，通过围绕小型环境舱壁面的换热盘管，将冷量均匀的释放到环境舱舱中。为了维持壁面温度的均匀，控制壁面盘管的进出水温度差在2℃之内。

以下结合图1说明本温度控制装置的工作过程。

温度传感器9测得环境舱内部温度，在控制器7中与设定值（如本实施例中采用了25℃）比较，计算后控制直流电源6的输出电流，从而控制半导体制冷片1的输出功率，仍以制冷为例，半导体制冷片1输出的冷量传递到换热水箱4中，热量则通过换热风扇3散发到空气中。换热水箱4设置保温壳5，防止热量的散失。外绕换热盘管10采用铜管，较大流速，保证环境舱内部的恒温环境。负荷较大时，外绕盘管可采用多管程设计，以保证壁面温度均匀。

本发明的温度控制装置，采用半导体制冷片制冷，因此用于小型的环境舱的温度控制，其冷负荷控制在1kW以下。

Claims (2)

1.一种用于室内的环境舱温度控制装置，其特征在于，用于外部设置有保温管壳的环境舱，该温度控制装置包括：半导体制冷片、散热片、直流风扇、换热水箱、直流电源、控制器、循环泵、温度传感器、换热盘管、连接水管、连接导线；所述半导体制冷片的一侧与换热水箱连接，另一侧与散热片连接；直流风扇通过支架固定在散热片之上；换热水箱通过连接水管与循环泵连接，循环泵则连接换热盘管与换热水箱构成回路；所述的换热盘管缠绕在环境舱外部的保温壳外壁，与壁面换热；环境舱顶部安装有温度传感器，温度传感器的探头在舱内，探头输出信号由连接导线引出，温度传感器的温度信号通过连接导线传递到控制器，控制器与直流电源连接，直流电源通过导线与半导体制冷片连接。

2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述换热水箱外部设置保温壳，所述的换热盘管外侧设置保温层，以减少外部的热扰。

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