CN202306347U - 一种实验室墙体温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种实验室墙体控制温度装置，用于快速调节实验室墙体温度。本实用新型实施例装置包括：供水单元，采集单元，控制单元，其中，供水单元与墙体相连，其控制端与控制单元相连，用于向墙体内供入水流，采集单元置于墙体与水内，采集墙体和水的温度，控制单元一端与采集单元相连，另一端与供水单元相连，根据采集单元所采集的温度值，控制供水单元以调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。

Description

一种实验室墙体温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，尤其涉及一种实验室墙体温度控制装置。 

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。 

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种实验室墙体温度控制装置，用以快速升降实验室环境温度。 

本实用新型提供的实验室墙体温度控制装置，包括：供水单元，采集单元，控制单元；所述供水单元与墙体相连，其控制端与所述控制单元相连，用于向所述墙体内供入水流；所述采集单元置于所述墙体与水内，并与所述控制单元相连，用于采集墙体和水的温度；所述控制单元用于根据所述采集单元所采集的温度值，控制所述供水单元以调节水流状态，使墙体温度达到 墙温设定值。 

从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：供水单元与墙体相连，向墙体内供入水流，采集单元置于墙体与水内，采集墙体和水的温度，并与控制单元相连，将采集的温度传送给控制单元，而控制单元则根据采集单元所采集的温度值，控制供水单元以调节水流状态，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进行墙体温度的采集，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为本实用新型实施例中实验室墙体温度控制装置的一个实施例示意图； 

图2为本实用新型实施例中实验室墙体温度控制装置的另一个实施例示意图； 

图3本实用新型实施例中实验室墙体的感温包分布示意图； 

图4本实用新型实施例中热泵系统的结构示意图； 

图5为本实用新型实施例中蓄水池的结构示意图； 

图6为本实用新型实施中控制流量调节阀调节金属管道内供水量方法的示意图。 

具体实施方式

本实用新型实施例提供了一种实验室墙体温度控制装置，用于控制实验室墙体的快速升降，节省控制实验室墙体温度所需时间，进而调节环境温度，提高实验结果的准确性。下面进行详细说明。 

请参阅图1，本实用新型实施例中的实验室温度控制装置包括： 

供水单元101，采集单元102，控制单元103； 

供水单元101与墙体相连，其控制端与控制单元103相连，用于向墙体内供入水流； 

采集单元102置于墙体与水内，并与控制单元103相连，用于采集墙体和水的温度； 

控制单元103的信号输入端与采集单元102相连，控制输出端与供水单元101的控制端相连，用于根据采集单元102所采集的温度值，控制供水单元101以调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。 

本实用新型实施例中，供水单元101与墙体相连，向墙体内供入水流，采集单元置于墙体与水内，采集墙体和水的温度，并与控制单元相连，将采集的温度值传送给控制单元，控制单元103的信号输入端与采集单元相连，控制输出端与供水单元的控制端相连，根据采集单元所采集的温度值，控制供水单元以调节水流状态，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进行墙体温度的采集，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。 

为便于理解，下面以另一实施例详细说明本实用新型实施例中的实验室墙体温度控制装置，请参阅图2，本实用新型实施例中的实验室温度控制装置的一个实施例包括： 

供水单元201，采集单元202，控制单元203； 

供水单元201与墙体相连，其控制端与控制单元203相连，用于向墙体内预先布置的水流通道供入水流，本实施例中，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。 

本实用新型实施例中，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。 

需要说明的是，供水单元201还可以进一步包括： 

蓄水池2011，用于存储供入墙体内的水流； 

水温调节装置2012，用于调节蓄水池内水的温度； 

供水装置2013，用于将蓄水池中的水供入墙体内； 

水流调节装置2014，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2012具体可以为热泵，供水装置2013具体可以为循环水泵，水流调节装置2014具体可以为流量调节阀。 

采集单元202置于墙体与水内，并与控制单元203相连，用于采集墙体和水的温度，采集单元202可以具体为设置于墙体内以及蓄水池内的感温包，具体的位置与实际应用过程相关，以能够准确反映采集对象温度为标准，此处不作具体限定。 

在本实施例中，假设进行空调制冷实验，制冷测试标准规定了墙体内表面、墙体内表面及墙中(与内表面和外表面之间且与该两个表面等距的墙体部分)的温度标准，因此，在本实施例中，分别将感温包布置在所选择的控制温度区域的墙体内表面，墙体外表面，以及该内表面和外表面之间的墙体内，通过采集该三部分墙体的温度，进而根据该三部分墙体的温度与目标温度的差值，控制该三部分墙体的温度，使得空调制冷实验可在符合制冷标准的环境下进行。 

例如，为采集到准确的墙体温度值，在每一单位墙壁区域内共布置15个感温包，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1个感温包，每个层面的温度取值为此5个感温包所采集的5个点的算术平均值。请参阅图3，图3为墙体一个层面的感温包分布图，图中有5个感温包，分别是感温包301、感温包302、感温包303、感温包304及感温包305，各感温包的分布位置如 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个感温包的分布方式均如图3所示。 

需要说明的是，可以用感温包采集温度，也可以用其他方式采集墙体内各点温度，采集温度的具体方式不构成对本实用新型实施例的限制。 

感应包除了布置在墙体内以采集墙体温度，感温包还布置在蓄水池的水中以采集将要向墙体内供入的水的温度，作为后续调节温度的基础。 

控制单元203一端与采集单元202相连，另一端与供水单元201相连，用于根据采集单元202所采集的温度值，控制供水单元201以调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值。 

具体地，采集单元202采集到墙体和水的温度值后，将该温度值发送给控制单元203，由该控制单元203将采集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，使墙体温度达到设定值，其中，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。 

例如，按照图3所示位置布置的各感温包将采集到的墙体温度值传递给控制单元203，由控制单元203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，假设采集到的墙外表面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。 

根据感温包采集到的温度数据，控制单元203绘制T-S(T：温度，S：时间)变化图，其中也包括平均温度值随时间变化图。控制单元203对感温包采集到的墙体温度、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，综合控制系统中的可控制参数，控制水的温度，使水温达到理想要求。 

其中，接收控制单元203的指令，对水的温度进行控制的是由本实用新型实施例中的水温调节装置2012完成，该水温调节装置2012具体可以为热泵。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，本实施例中，根据控制单元203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。 

同时，在实验室墙体外侧安装有蓄水池，请参阅图5，图5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循环水泵机组，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，控制单元203自动控制循环水泵的运行功率，根据控制温度的需要，随时补给水量。 

进一步地，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大小进行调节，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。 

具体地，本实施例中，控制单元203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，当所采集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，当所采集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6，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，本实用新型实施例中，在进行实验室时，控制单元203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，控制单元203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。 

进一步地，所采集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，当所采集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。 

本实施例中，供水单元201向墙体内供入水流，供水单元201包括蓄水池2011、水温调节装置2012、供水装置2013及水流调节装置2014，其中，供水装置2013将蓄水池中的水供入墙体内，采集单元202一直采集墙体和水的温度，控制单元203根据所采集到的温度值，调节水流状态，使墙体温度达到墙温设定值，具体地，控制水温调节装置2012和水流调节装置2014，其中，水温调节装置2012调节蓄水池内水的温度，水流调节装置2014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2011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。当所采集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。 

以上对本实用新型所提供的一种实验室墙体温度控制装置进行了详细介绍，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，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实用新型的限制。 

Claims (9)

1.一种实验室墙体温度控制装置，其特征在于，包括：

供水单元，采集单元，控制单元；

所述供水单元与墙体相连，其控制端与所述控制单元相连，用于向所述墙体内供入水流；

所述采集单元置于所述墙体与水内，并与所述控制单元相连，用于采集墙体和水的温度；

所述控制单元用于根据所述采集单元所采集的温度值，控制所述供水单元以调节水流状态，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。

3.根据权利要求2所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述水温调节装置为热泵系统。

4.根据权利要求2所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述供水装置为循环水泵。

5.根据权利要求2所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述水流调节装置为流量调节阀。

6.根据权利要求1所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述墙体内设有水流通道，所述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。

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

8.根据权利要求6所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述水流通道的横截面为矩形。

9.根据权利要求1所述的实验室墙体温度控制装置，其特征在于，所述 采集单元包括设置于墙体内表面、墙体中部、墙体外表面以及蓄水池内的感温包。 

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