CN211400500U - 一种高精度温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度温度控制装置，包括采集适时温度的温度传感器、调温设备、中央处理单元PLC和触摸屏，温度传感器将采集的温度数据传输给中央处理单元PLC，所述调温设备包括连续运行的压缩机和具有档位调节功能的执行部件；所述触摸屏连接到中央处理单元PLC，用于设定参数；中央处理单元PLC根据所收到的温度数据来控制具有档位调节功能的执行部件是执行低档位、高档位或者保持档位不变。其有益效果是：基于持续供冷、档位调节的方式，能够实现制冷空间的整体持续供冷和供冷调节，保证了制冷空间内温度的均匀性。

Description

一种高精度温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及调温空间的温度控制领域，特别涉及一种高精度温度控制装置。

背景技术

冷库、中央空调等制冷空间需要保持在设定的温度范围之内，以冷库为例，冷库是一个需长期保持低温状态的特殊建筑，在运营过程中需以控制、保持冷库温度为前提。近年来，冷库的使用功能发生了变化，冷库由原来的以存储型为主转变到以物流型为主。在存储型冷库存储的货物长期不再周转，因此库温较稳定。而物流型冷库则强调库内货品的周转速度，在货物入库、出库环节，库门开启频繁，部分冷库甚至出现库门开启后便不再关闭，从而导致库温波动频繁，制冷系统在白天也频繁启停。因此出现虽然冷库制冷系统自控程度增加，但节能效果并不明显的情况。

现有的冷库制冷机组控制方式均为开关量控制方式，温度上下限值的差为2℃，即，在库温高于设定温度1℃时，制冷机组开机运行，库温低于设定温度1℃时，制冷机组停机。考虑到冷库存在热惯性和冷惯性等实际情况，库内温度的实际温度波动都大于±1℃，这些都对贮藏食品的品质有较大影响。

2013年新修订的《国家储备冻肉储存冷库资质条件》中对冷库温度波动具有明确要求：应保证冷库库温的稳定性，库内空气温度应保持在-18℃以下，库内昼夜空气温度波动幅度不超过1℃，冻肉进出库的库温波动幅度不超过4℃，只有达到上述标准的冷库，才有资质承储中央储备肉。

冰温贮藏保鲜技术起源于日本，与冷却贮藏、冷冻贮藏以及气调贮藏相比具有明显的优势，但是该技术对冷库温度控制精度有很高的要求，日本冰温协会规定冰温库的温度波动范围在±0.5℃以内，日本的冰温库是在库体方面做了一些改进，主要采用夹套技术，结构较为复杂，冷库空间利用率低，成本高，而且蒸发器采用冷风机供冷，库内温度均匀性较差，存储无包装的果蔬时，干耗现象也较为明显。

中国现有的冰温库均是在日本夹套式冰温库的基础上发展起来的，如公告号为CN203860356U的中国专利为了解决库门打开时对库内温度波动的影响，提出了在库门侧设有多个缓冲间；公告号为CN201532066U的中国的专利公开了利用变频技术，即，在库内放置两台变频风机分别控制库内温度的波动和均匀。这些改进仍是在冰温库整体为小库规模的前提下提出的，不适合应用于大中型的自动化立体库，而且冷风机的使用会使库内局部不可避免的产生“死角”现象，即库内采用冷风机在实际应用中很难取得良好的均匀性。再者，采用变频压缩机来控制冷库温度，变频压缩机是指相对转速恒定的压缩机而言，通过一种控制方式或手段使其转速在一定范围内连续调节，能连续改变输出能量的压缩机。变频技术用在温度波动大的空调领域或者制冷空间小的领域具有成熟的使用效果。但是在冷库领域，众所周知，冷库的体积容量大，温度波动具有惯性，将连续调节的变频技术使用在冷库中，不能够有效的保持库温恒定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适时监控、能够克服温度波动惯性、控制精度高的高精度温度控制装置，能够实现调温空间(例如冷库)的整体持续供冷和供冷动态调节，保证了制冷空间内温度的均匀性，解决了影响国内重大食品贮藏品质问题的库温波动难题。运行正常后，库内货物中心温度与库温一致时，该恒温立体库能够保证库温波动度在0.2℃以内和库温不均匀度在0.5℃以内。

本实用新型提供的一种高精度温度控制装置，其技术方案为：

一种高精度温度控制装置，包括采集适时温度的温度传感器、调温设备、中央处理单元PLC和触摸屏，温度传感器将采集的温度数据传输给中央处理单元PLC，所述调温设备包括连续运行的压缩机和具有档位调节功能的执行部件；所述触摸屏连接到中央处理单元PLC，用于设定参数；中央处理单元PLC根据所收到的温度数据来控制具有档位调节功能的执行部件是执行低档位、高档位或者保持档位不变。

优选地，连续运行的压缩机的输出频率是最近一个时间段内的适时输出频率计算得到的输出频率平均值F1。

优选地，连续运行的压缩机包括工况压缩机和变频压缩机，输出频率平均值F1是工况压缩机的输出频率和变频压缩机的输出频率在最近一个时间段内的平均值；变频压缩机通过变频器来调节输出频率，变频器通过设定的档位进行调节。工况压缩机是在额定频率下持续运行的压缩机，通过调节变频压缩机输出频率来调节整体输出频率。

优选地，具有档位调节功能的执行部件是变频器，所述变频器能够调整压缩机的适时输出频率为低档位、高档位或者保持档位不变。

优选地，所述变频器能够调整压缩机的适时输出频率为F1-m％、F1+m％或者F1。

优选地，所述调温设备包括依次连接的压缩机、冷凝器、储液器、调节膨胀阀和蒸发器。

优选地，蒸发器以分组的形式均匀安装在调温空间顶部。

优选地，蒸发器为铜管铝翅片。

优选地，每组铜管铝翅片中的铜管设置为一整根铜管。

优选地，调温空间内均匀的设置温度传感器。

优选地，温度传感器布置为多层，每层设置多个温度传感器。

本实用新型的实施包括以下技术效果：

通过连续向调温空间内供冷的方式，能克服调温空间内冷量自然损失造成的调温空间的温度波动和调温空间内温度的不均匀性；从顶部持续性的向调温空间内供冷，温度低的冷空气较重，温度稍高的热空气较轻，冷空气持续性的往下走，热空气持续性的往上走，最终形成温度均匀的调温空间。如果货物出入调温空间，或者其它意外原因造成温度波动，通过适时监测调温空间内实际温度的方式进行调节，特别是通过对压缩机按照一定频率的档位进行调节，相比目前的变频技术和开关量控制技术，能够更好的克服温差变动的热惯性和冷惯性。如果调温空间内的适时平均温度大于温度设定上限T_max，则按设定档位增加压缩机的输出频率，即给出相对大的冷量，使调温空间的适时温度不会继续增加，在短时间内回到正常值，克服了温度惯性；如果调温空间内的适时平均温度小于温度设定下限T_min，则按设定档位减小压缩机的输出频率，即给出相对大的热量，使调温空间的适时温度不会继续减小，在短时间内回到正常值，克服了温度惯性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种高精度温度控制装置模块示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

由于温度波动具有惯性，当发现温度变化时，使用目前的温度控制方式(例如连续变频控制或者开关量控制)，往往需要长时间才能够将温度调节到正常温度，基于此，本实用新型创新地提出一种基于持续动态供冷、档位调节的高精度的温度控制装置：

参见图1所示，包括采集适时温度的温度传感器、调温设备、中央处理单元PLC和触摸屏，温度传感器将采集的温度数据传输给中央处理单元PLC，所述调温设备包括连续运行的压缩机和具有档位调节功能的执行部件；所述触摸屏连接到中央处理单元PLC，用于设定温度等参数；中央处理单元PLC根据所收到的温度数据来控制具有档位调节功能的执行部件是低档位、高档位、或者保持档位不变。本实施例中，通过连续向调温空间内供冷的方式，能克服调温空间内冷量自然损失造成的调温空间的温度波动和调温空间内温度的不均匀性；如果货物出入调温空间，或者其它意外原因造成温度波动，通过适时监测调温空间内实际温度的方式进行调节，特别是通过对压缩机按照一定频率的档位进行调节，相比目前的变频技术和开关量控制技术，能够更好的克服温差变动的热惯性和冷惯性。具体为，如果调温空间内的适时平均温度大于温度设定上限T_max，则按设定档位增加压缩机的输出频率，即给出相对大的冷量，使调温空间的适时温度不会继续增加，在短时间内回到正常值，克服了温度惯性；如果调温空间内的适时平均温度小于温度设定下限T_min，则按设定档位减小压缩机的输出频率，即给出相对大的热量，使调温空间的适时温度不会继续减小，在短时间内回到正常值，克服了温度惯性。

通过以上温度控制方式，本实施例的调温空间内的温度波动度为0.2℃、温度不均匀度为0.5℃，这些指标均达到了行业内国际领先水平。

进一步地，连续运行的压缩机的输出频率是最近一个时间段内的适时输出频率计算得到的输出频率平均值F1。连续运行的压缩机包括工况压缩机和变频压缩机，输出频率平均值F1是工况压缩机的输出频率和变频压缩机的输出频率在最近一个时间段内的平均值；变频压缩机通过变频器来调节输出频率，变频器通过设定的档位进行调节。

具体地，具有档位调节功能的执行部件是变频器，压缩机是能够调节输出频率的压缩机，所述变频器能够调整压缩机的输出频率为低档位(F1-m％)、高档位(F1+m％)、或者保持档位不变(F1)。本实施例中，压缩机的适时输出频率为一个时间段内的平均值，即动态变化的，如此设置可以自动调整压缩机的输出频率以抵御外界温度变化对调温空间的影响。比如外界温度骤降或者骤升、以及调温空间内进入或者取出大宗货物，必然要改变压缩机的输出频率才能实现平衡，此时通过动态调整压缩机输出频率的方式，系统能够自动调整，避免了温度波动。

本实施例中，调温设备包括依次连接的压缩机、冷凝器、储液器、调节膨胀阀和蒸发器。蒸发器以分组的形式均匀地安装在调温空间顶部，利用冷气自然下降与热气上升产生自然对流，节省了大量风机动能，达到效率高又节能省电的目的，大大提高了调温空间温度的均匀性，最终实现温湿度的恒定。优选地，本实施例的蒸发器为铜管铝翅片，以增强换热效果，同时通过将每组铜管铝翅片中的铜管设置为一整根铜管，以减少焊接点，提高连接的可靠性。调温空间内均匀的设置温度传感器，具体地，可设置为三层，每层两个。从顶部持续性的向调温空间内供冷，温度低的冷空气较重，温度稍高的热空气较轻，冷空气持续性的往下走，热空气持续性的往上走，最终形成温度均匀的调温空间。

具体地，中央处理单元PLC用于将适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度与温度设定上限T_max进行比较，若适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度大于温度设定上限T_max，则按设定档位增加压缩机的输出频率以增大制冷量；若适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度小于温度设定下限T_min，则按设定档位减小压缩机的输出频率以减小制冷量。中央处理单元PLC用于持续计算最近一个时间段内的适时输出频率得到输出频率平均值F1，将输出频率平均值F1传送给执行部件，执行部件控制压缩机在输出频率平均值F1下持续运转，持续向调温空间供冷或供热，随着时间的推移，压缩机持续输出频率平均值F1是动态的。

为了更方便的理解本实用新型，举例如下，设定调温空间温度为-18℃，假设需要一个30HZ的压缩机向调温空间持续供冷，通过调温空间内的温度传感器收集调温空间内的适时温度，如果适时温度大于-18+0.001℃，则按设定档位增加压缩机的输出频率(例如增加10HZ到40HZ)，如果适时温度小于-18-0.001℃，则按设定档位减小压缩机的输出频率(例如减小10HZ到20HZ)，并适时监测温度和压缩机的输出频率进行动态调控，避免了温度波动惯性造成温差过大。通过设定极小的温度波动值，可以将温度波动控制在极小的温差范围内，而压缩机的设定档位可以根据调温空间的容量等参数，结合变频器进行调整，本处不再赘述。

本实用新型的高精度的温度控制方法，包括以下步骤：

首先，确定调温空间内的设定温度T₀，设定回差为△T，温度设定上限为T_max＝T₀+△T；温度设定下限为T_min＝T₀-△T。采集压缩机的适时输出频率F，计算最近一个时间段内的适时输出频率得到输出频率平均值F1，压缩机在输出频率平均值F1下持续运转，持续向调温空间供冷或供热；随着时间的推移，压缩机持续输出频率平均值F1是动态的。

其次，通过设置在调温空间内的多个温度传感器收集调温空间内的适时温度，并计算调温空间内的适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度；将适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度与温度设定上限T_max进行比较，若适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度大于温度设定上限T_max，则按设定档位增加压缩机的输出频率以增大制冷量；若适时平均温度或者相隔一定时间段内的平均温度小于温度设定下限T_min，则按设定档位减小压缩机的输出频率以减小制冷量。按设定档位增加压缩机的输出频率以增大制冷量的方式为在最近一个时间段内压缩机的输出频率平均值F1的基础上增加m％的输出频率；按设定档位减小压缩机的输出频率以增大制冷量的方式为在最近一个时间段内压缩机的输出频率平均值F1的基础上减去m％的输出频率。关于时间段的长度，本领域技术人员可以根据需要设置。

一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上步骤。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，根据本实用新型的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本实用新型的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (10)

1.一种高精度温度控制装置，包括采集适时温度的温度传感器、调温设备、中央处理单元PLC和触摸屏，温度传感器将采集的温度数据传输给中央处理单元PLC，其特征在于：所述调温设备包括连续运行的压缩机和具有档位调节功能的执行部件；所述触摸屏连接到中央处理单元PLC，用于设定参数；中央处理单元PLC根据所收到的温度数据来控制具有档位调节功能的执行部件是执行低档位、高档位或者保持档位不变。

2.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：连续运行的压缩机的输出频率是最近一个时间段内的适时输出频率计算得到的输出频率平均值F1。

3.根据权利要求2所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：连续运行的压缩机包括工况压缩机和变频压缩机，输出频率平均值F1是工况压缩机的输出频率和变频压缩机的输出频率在最近一个时间段内的平均值；变频压缩机通过变频器来调节输出频率，变频器通过设定的档位进行调节。

4.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：具有档位调节功能的执行部件是变频器，所述变频器能够调整压缩机的适时输出频率为低档位、高档位或者保持档位不变。

5.根据权利要求4所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：所述变频器能够调整压缩机的适时输出频率为F1-m％、F1+m％或者F1。

6.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：所述调温设备包括依次连接的压缩机、冷凝器、储液器和蒸发器；所述蒸发器以分组的形式均匀安装在调温空间顶部。

7.根据权利要求6所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：所述蒸发器为铜管铝翅片。

8.根据权利要求7所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：每组铜管铝翅片中的铜管设置为一整根铜管。

9.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：调温空间内均匀的设置温度传感器。

10.根据权利要求9所述的一种高精度温度控制装置，其特征在于：所述温度传感器布置为多层，每层设置多个温度传感器。

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