CN103340122A

CN103340122A - 人工气候室温湿度调节系统及方法

Info

Publication number: CN103340122A
Application number: CN2013103256195A
Authority: CN
Inventors: 高松; 孟子园
Original assignee: Institute of Plant Protection of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Current assignee: Institute of Plant Protection of Chinese Academy of Agricultural Sciences
Priority date: 2013-07-30
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-07-30
Also published as: CN103340122B

Abstract

本发明是一种人工气候室温湿度调节系统，包括温度检测元件（1）、湿度检测元件（2）、控制器（3）、可控制冷装置（4）、可控加热装置（5）和可控加湿装置（6）；温度检测元件（1）和湿度检测元件（2）置于人工气候室内，且均连接控制器（3）输入，控制器（3）输出连接可控制冷装置（4）、可控加热装置（5）和可控加湿装置（6）的控制端。该人工气候室自动控制人工气候室的温湿度，使人工气候室的温湿度控制更加智能化，控制更加精确，其可在达到预定温湿度时较快（依靠电子元件的灵敏性）停止加热、制冷和加湿，节省能源。本发明还涉及一种人工气候室温湿度调节方法。

Description

人工气候室温湿度调节系统及方法

技术领域

本发明涉及一种温湿度调节系统，尤其是一种人工气候室温湿度调节系统。还涉及一种人工气候室温湿度调节方法。

背景技术

接受一定量的光照是植物获得净生产量的必要条件，因为植物必须生产足够的糖类以弥补呼吸消耗，当影响植物光合作用和呼吸作用的其他生态因子都保持恒定时，生产和呼吸这两个过程之间的平衡就主要决定于光照强度。根据植物对光需求程度的不同，可将植物分为阳性植物、阴性植物和耐阴植物。在明亮的阳光下发育得很好，而在遮阴条件下却引起死亡，这类植物如马尾松以及绝大多数草原植物和荒漠植物，叫阳性植物。有的植物，例如生于林下的草本植物酢浆草等，生长于非常阴暗的条件下，而生长条件的控制可以使用人工气候室进行调控。

智能人工气候室简称人工气候室，它能模拟自然界的各种气象条件，按照实验要求精确控制室内的温度、湿度、光照以及二氧化碳浓度等指标，复现各种气候环境，为研究不同物种的生长、发育、生理、生化过程创造了良好的环境条件。

现有的人工气候室是根据不同植物的不同生长程度人为调节人工气候室的温度和湿度，适时补充水和热量。这种控制方式完全依靠人的主观意志，无法做到精确控制、从而使调节不准确，不精确，还会造成能量的浪费。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制精确、节能的人工气候室温湿度调节系统。

本发明还提供一种人工气候室温湿度调节方法。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种人工气候室温湿度调节系统，包括用于检测人工气候室温度的温度检测元件、检测人工气候室湿度的湿度检测元件、控制为人工气候室制冷、加热和加湿的控制器、为人工气候室制冷的可控制冷装置、为人工气候室加热的可控加热装置和为人工气候室加湿的可控加湿装置；所述温度检测元件和湿度检测元件置于所述人工气候室内，且均连接所述控制器输入，所述控制器输出连接所述可控制冷装置、可控加热装置和可控加湿装置的控制端。

作为一种优选方案，所述可控制冷装置包括顺序连接形成制冷回路的变频压缩机组、蒸发器和冷凝器，所述蒸发器置于所述人工气候室内，所述控制器连接所述变频压缩机组的变频控制端。

作为一种优选方案，所述可控制冷装置包括顺序连接形成制冷回路的压缩机组、电子膨胀阀、蒸发器和冷凝器，所述蒸发器置于所述人工气候室内，所述控制器输出连接所述电子膨胀阀的控制端。

对于上述方案，优选的，所述压缩机组为变频压缩机组，所述控制器输出连接所述变频压缩机组的变频控制端。

所述变频压缩机组可为变频压缩机或由变频器和压缩机相连接构成。

作为一种优选方案，所述可控加热装置包括电加热器以及具有控制端和两个电源端子的可控开关元件，所述可控开关元件的控制端控制其两个电源端子的导通，所述电加热器置于所述人工气候室内；所述控制器输出连接所述可控开关元件的控制端，所述可控开关元件的两个电源端子、电加热器和电源串联形成电加热器电源电路，所述控制器通过控制所述可控开关元件电源端子的导通与否来控制所述电加热器的通断电。

作为一种优选方案，所述可控加湿装置包括电加湿器以及具有控制端和两个电源端子的可控开关元件，所述可控开关元件的控制端控制其两个电源端子的导通，所述电加湿器置于所述人工气候室内,；所述控制器输出连接所述可控开关元件的控制端，所述可控开关元件的两个电源端子、电加湿器和电源串联形成电加湿器电源电路，所述控制器通过控制所述可控开关元件电源端子的导通与否来控制所述电加湿器的通断电。

所述可控开关元件可为三极管或晶闸管。

一种人工气候室温湿度调节方法，包括以下步骤：

1）温度调节：所述温度检测元件检测人工气候室温度，所述控制器将检测的温度值与预定温度值比较：当温度低于预定温度时，所述控制器控制所述可控加热装置为所述人工气候室加热；当温度高于预定温度时，所述控制器控制所述可控制冷装置为所述人工气候室制冷；当温度为预定温度时，所述控制器控制不制冷不加热；

2）湿度调节：所述湿度检测元件检测人工气候室湿度，将检测的湿度值与预定湿度值比较：当湿度低于预定湿度值时，所述控制器控制所述可控加湿装置为所述人工气候室加湿；当湿度高于预定湿度值时，所述控制器控制所述可控加湿装置停止加湿；当湿度为预定湿度值时，所述控制器控制停止加湿。

作为一种优选方案，所述可控制冷装置包括顺序连接形成制冷回路的变频压缩机组、电子膨胀阀、蒸发器和冷凝器，所述蒸发器置于所述人工气候室内，所述控制器输出连接所述电子膨胀阀的控制端和所述变频压缩机组的变频控制端；则，所述步骤1）的温度调节方法中当所述温度检测元件检测到人工气候室温度高于预定温度时，所述控制器控制所述变频压缩机组减小频率、控制电子膨胀阀减小开度以使温度降低。

本发明的有益效果为：该人工气候室自动控制人工气候室的温湿度，使人工气候室的温湿度控制更加智能化，从而使控制更加精确，其可在达到预定温湿度时较快（依靠电子元件的灵敏性）停止加热、制冷和加湿，节省能源。

附图说明

图1为本发明人工气候室温湿度调节系统的原理框图；

图2为本发明人工气候室温湿度调节系统的可控制冷装置的第一种结构框图；

图3为本发明人工气候室温湿度调节系统的可控制冷装置的第二种结构框图；

图4为本发明人工气候室温湿度调节系统的可控加热装置的结构框图；

图5为本发明人工气候室温湿度调节系统的可控加湿装置的结构框图。图中：

温度检测元件—1 湿度检测元件2 控制器—3 可控制冷装置—4可控加热装置—5 可控加湿装置—6 人工气候室—7 变频器—41 压缩机—42 蒸发器—43 冷凝器—44 电子膨胀阀—45 电加热器—51 第一可控开关元件—52 第一电源—53 电加湿器—61 可控开关元件—62 第二电源—63

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，一种人工气候室温湿度调节系统，包括用于检测人工气候室温度的温度检测元件1、检测人工气候室湿度的湿度检测元件2、控制为人工气候室制冷、加热和加湿的控制器3、为人工气候室制冷的可控制冷装置4、为人工气候室加热的可控加热装置5和为人工气候室加湿的可控加湿装置6；所述温度检测元件1和湿度检测元件2置于所述人工气候室7内，且均连接所述控制器3输入，所述控制器3输出连接所述可控制冷装置4、可控加热装置5和可控加湿装置6的控制端。

该人工气候室自动控制人工气候室的温湿度，使人工气候室的温湿度控制更加智能化，从而使控制更加精确，其可在达到预定温湿度时较快（依靠电子元件的灵敏性）停止加热、制冷和加湿，节省能源。

参见图2，作为一种优选方案，所述可控制冷装置4包括顺序连接形成制冷回路的变频压缩机组、蒸发器43和冷凝器44，所述变频压缩机组由变频器41和压缩机42相连接构成，所述蒸发器43置于所述人工气候室7内，所述控制器3连接所述变频压缩机组的变频控制端。通过控制变频压缩机组的频率控制压缩机冷媒的输出量从而控制制冷强度，起到精确控制的作用。

参见图3，另一种优选方案，所述可控制冷装置4包括顺序连接形成制冷回路的压缩机组、电子膨胀阀45、蒸发器43和冷凝器44，所述蒸发器43置于所述人工气候室7内，所述控制器3输出连接所述电子膨胀阀45的控制端。通过控制电子膨胀阀45的开度控制冷媒的输出量从而控制制冷强度，起到精确控制的作用。

再参见图3，作为更优的方案，上述方案中的压缩机组为由所述变频压缩机组由变频器41和压缩机42相连接构成的变频压缩机组，所述控制器3输出连接所述变频压缩机组的变频控制端。通过调节变频压缩机的频率和电子膨胀阀45的开度同时控制制冷强度，控制更加精确。

所述变频压缩机组除为变频器和压缩机的连接结构外，还可以直接采用变频压缩机。

参见图4，作为一种优选方案，所述可控加热装置5包括电加热器51以及具有控制端和两个电源端子的第一可控开关元件52，所述第一可控开关元件52的控制端控制其两个电源端子的导通，所述电加热器51置于所述人工气候室7内；所述控制器3输出连接所述第一可控开关元件的控制端，所述第一可控开关元件的两个电源端子、电加热器51和第一电源53串联形成电加热器电源电路，通过控制所述第一可控开关元件电源端子的导通与否来控制所述电加热器51的通断电，所述控制器3控制可控开关元件的控制端就可使该可控开关元件的两个电源端子导通，从而使电加热器电源电路得电进行加热。

参见图5，作为一种优选方案，可控加湿装置6包括电加湿器61以及具有控制端和两个电源端子的第二可控开关元件62，所述第二可控开关元件62的控制端控制其两个电源端子的导通，所述电加湿器61置于所述人工气候室7内；所述控制器3输出连接所述第二可控开关元件的控制端，所述第二可控开关元件的两个电源端子、电加湿器61和第二电源63串联形成电加湿器电源电路，所述控制器3通过控制所述第二可控开关元件电源端子的导通与否来控制所述电加湿器61的通断电。控制第二可控开关元件的控制端就可使该第二可控开关元件的两个电源端子导通，从而使电加湿器电源电路得电进行加湿。

上述两个方案均采用可控开关元件进行控制，电子元件较高的灵敏度能使控制更加精确。

所述第一可控开关元件和第二可控开关元件可为三极管或晶闸管。

本发明还公开一种人工气候室温湿度调节方法，包括以下步骤：

1）温度调节：所述温度检测元件1检测人工气候室7温度，所述控制器3将检测的温度值与预定温度值比较：当温度低于预定温度时，所述控制器3控制所述可控加热装置5为所述人工气候室7加热；当温度高于预定温度时，所述控制器3控制所述可控制冷装置4为所述人工气候室7制冷；当温度为预定温度时，所述控制器3控制不制冷不加热；

2）湿度调节：所述湿度检测元件2检测人工气候室7湿度，将检测的湿度值与预定湿度值比较：当湿度低于预定湿度值时，所述控制器3控制所述可控加湿装置6为所述人工气候室7加湿；当湿度高于预定湿度值时，所述控制器3控制所述可控加湿装置6停止加湿；当湿度为预定湿度值时，所述控制器3控制停止加湿。

该方法采用控制系统自动控制，使人工气候室的温湿度控制更加智能化，从而使控制更加精确，其可在达到预定温湿度时较快（依靠电子元件的灵敏性）停止加热、制冷和加湿，节省能源。

所述可控制冷装置4包括顺序连接形成制冷回路的变频压缩机组、电子膨胀阀45、蒸发器43和冷凝器44，所述蒸发器43置于所述人工气候室7内，所述控制器3输出连接所述电子膨胀阀45的控制端和所述变频压缩机组的变频控制端；则，所述步骤1）的温度调节方法中当所述温度检测元件1检测到人工气候室温度高于预定温度时，所述控制器3控制所述变频压缩机组减小频率、控制电子膨胀阀45减小开度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，包括用于检测人工气候室温度的温度检测元件（1）、检测人工气候室湿度的湿度检测元件（2）、控制为人工气候室制冷、加热和加湿的控制器（3）、为人工气候室制冷的可控制冷装置（4）、为人工气候室加热的可控加热装置（5）和为人工气候室加湿的可控加湿装置（6）；所述温度检测元件（1）和湿度检测元件（2）置于所述人工气候室内，且均连接所述控制器（3）输入，所述控制器（3）输出连接所述可控制冷装置（4）、可控加热装置（5）和可控加湿装置（6）的控制端。

2.根据权利要求1所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述可控制冷装置（4）包括顺序连接形成制冷回路的变频压缩机组、蒸发器（43）和冷凝器（44），所述蒸发器（43）置于所述人工气候室（7）内，所述控制器（3）连接所述变频压缩机组的变频控制端。

3.根据权利要求1所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述可控制冷装置（4）包括顺序连接形成制冷回路的压缩机组、电子膨胀阀（45）、蒸发器（43）和冷凝器（44），所述蒸发器（43）置于所述人工气候室内，所述控制器（3）输出连接所述电子膨胀阀（45）的控制端。

4.根据权利要求3所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述压缩机组为变频压缩机组，所述控制器（3）输出连接所述变频压缩机组的变频控制端。

5.根据权利要求2或4所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述变频压缩机组为变频压缩机或由变频器（41）和压缩机（42）相连接构成。

6.根据权利要求1所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述可控加热装置（5）包括电加热器（51）以及具有控制端和两个电源端子的可控开关元件（52），所述可控开关元件（52）的控制端控制其两个电源端子的导通，所述电加热器（51）置于所述人工气候室（7）内；所述控制器（3）输出连接所述可控开关元件（52）的控制端，所述可控开关元件（52）的两个电源端子、电加热器（51）和电源（53）串联形成电加热器（51）电源电路，所述控制器（3）通过控制所述可控开关元件（52）电源端子的导通与否来控制所述电加热器（51）的通断电。

7.根据权利要求1所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述可控加湿装置（6）包括电加湿器（61）以及具有控制端和两个电源端子的可控开关元件（62），所述可控开关元件（62）的控制端控制其两个电源端子的导通，所述电加湿器（61）置于所述人工气候室（7）内,；所述控制器（3）输出连接所述可控开关元件（62）的控制端，所述可控开关元件（62）的两个电源端子、电加湿器（61）和电源（63）串联形成电加湿器电源电路，所述控制器（3）通过控制所述可控开关元件（62）电源端子的导通与否来控制所述电加湿器（61）的通断电。

8.根据权利要求6或7所述的人工气候室温湿度调节系统，其特征在于，所述可控开关元件为三极管或晶闸管。

9.一种人工气候室温湿度调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）温度调节：所述温度检测元件（1）检测人工气候室（7）温度，所述控制器（3）将检测的温度值与预定温度值比较：当温度低于预定温度时，所述控制器（3）控制所述可控加热装置（5）为所述人工气候室（7）加热；当温度高于预定温度时，所述控制器（3）控制所述可控制冷装置（4）为所述人工气候室（7）制冷；当温度为预定温度时，所述控制器（3）控制不制冷不加热；

2）湿度调节：所述湿度检测元件（2）检测人工气候室湿度，将检测的湿度值与预定湿度值比较：当湿度低于预定湿度值时，所述控制器（3）控制所述可控加湿装置（6）为所述人工气候室（7）加湿；当湿度高于预定湿度值时，所述控制器（3）控制所述可控加湿装置（6）停止加湿；当湿度为预定湿度值时，所述控制器（3）控制停止加湿。

10.根据权利要求9所述的人工气候室温湿度调节方法，其特征在于，所述可控制冷装置（4）包括顺序连接形成制冷回路的变频压缩机组、电子膨胀阀（45）、蒸发器（43）和冷凝器（44），所述蒸发器（43）置于所述人工气候室（7）内，所述控制器（3）输出连接所述电子膨胀阀（45）的控制端和所述变频压缩机组的变频控制端；则，所述步骤1）的温度调节方法中当所述温度检测元件（1）检测到人工气候室（7）温度高于预定温度时，所述控制器（3）控制所述变频压缩机组减小频率、控制电子膨胀阀（45）减小开度以使温度降低。