專利名稱：一種用于室內的環境艙溫度控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于室內環境檢驗領域，特別涉及用于室內建筑材料及物品的化學污染物釋放量的檢測系統中小型環境艙的溫度控制。
背景技術：
人的一生中大部分時間在室內度過，室內空氣品質的優劣顯著影響著居住者的舒適、健康和工作效率，室內空氣污染物來源于室內物品、裝飾材料等散發源，因此，準確測定這些材料及物品的散發特性，是改善室內空氣品質，控制室內環境的首要條件。目前最有效的測量設備是各種氣候模擬艙，即環境艙。溫度控制是環境艙需要控制的眾多參數之一。環境艙溫度控制的要求是:要有足夠的溫度控制精度，換熱溫差小，確保換熱面不結露。目前各種環境艙的溫度控制都是通過制冷機來實現的，這種方法造價高，占用空間大，同時，由于運行部件多，控制與維修量都非常大，更有甚者，由于控制精度的要求，制冷機頻繁啟動，造成制冷系統的使用壽命大大縮短。
發明內容
本發明的目的是為克服現有小型環境艙溫度控制方法的不足，提出一種用于室內的環境艙的溫度控制裝置；本方法 通過成本低、經久耐用、易于控制的半導體制冷片產生溫度控制需要的冷量和熱量，通過合理的結構設計，可維持環境艙設定的溫度。本發明提出的用于室內的環境艙溫度控制裝置，用于外部設置有保溫管殼的環境艙，該溫度控制裝置包括:半導體制冷片、散熱片、直流風扇、換熱水箱、直流電源、控制器、循環泵、溫度傳感器、換熱盤管、連接水管、連接導線；半導體制冷片作為裝置的冷熱源，一側與換熱水箱連接，另一側與散熱片連接；直流風扇通過支架固定在散熱片之上；換熱水箱通過連接水管與循環泵連接，循環泵則連接到環境艙外部纏繞的換熱盤管構成回路；環境艙頂部安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的探頭在艙內，探頭輸出信號由連接導線引出，溫度傳感器的溫度信號通過連接導線傳遞到控制器，控制器與直流電源連接，直流電源通過導線與半導體制冷片連接。所述的控制器通過調節電源的輸出電流，來控制環境艙溫度達到設定要求值。所述換熱水箱外部設置保溫殼(換熱水箱內部為流動介質(水)，外部不與半導體制冷片接觸的表面為保溫殼)，所述的換熱盤管外側設置保溫層，以減少外部的熱擾。本發明提出的環境艙溫度控制裝置，具有如下優點:本發明采用半導體制冷片，易于實現自動控制，艙內溫度控制準確；半導體制冷片價格低廉，溫度控制系統總成本低于傳統制冷系統成本的十分之一；通過擴大換熱盤管的長度，擴大了換熱面的面積，換熱面溫差小；占用安裝空間非常小，僅為傳統制冷系統占用空間的五分之一。本溫度控制裝置也可用在環境艙類似的小型恒溫設備上。本發明裝置可應用于熱工、環境、化學、化工等多個領域。
圖1為本發明提出的小型環境艙溫度控制裝置的系統圖。 圖1中，I是半導體制冷片，2是散熱片，3是直流風扇，4是換熱水箱，5是換熱水箱的外保溫殼，6是電源，7是控制器，8是循環泵，9是溫度傳感器，10是環境艙外繞盤管(銅管)，11是環境艙、12是環境艙外部保溫管殼、13是連接水管和14是連接導線。
具體實施例方式本發明提出的用于室內的環境艙溫度控制裝置實施例如圖1所示，包括:半導體制冷片1、散熱片2、直流風扇3、換熱水箱4、水箱保溫殼5、直流電源6、控制器7、循環泵8、溫度傳感器9、換熱盤管10、連接水管13和連接導線14。半導體制冷片I置于換熱水箱4之上，為保證充分的熱交換，半導體制冷片I與換熱水箱4之間充填導熱硅脂。半導體制冷片I的上部安裝散熱片2以保證散熱充分，同樣在半導體制冷片I和鋁制散熱片2之間充填導熱硅脂，將換熱水箱4、半導體制冷片I和散熱片2連成一整體。在散熱片2外側安裝直流風扇3。換熱水箱4的一端通過銅管和換熱盤管10的一端連接起來，換熱水箱4另一端通過連接水管13與循環泵8連接，循環泵8則連接到環境艙外部纏繞的換熱盤管的另一端；循環泵8提供水在系統中循環的動力。在環境艙11內安裝溫度傳感器9。環境艙11外部采用50mm厚的保溫管殼12，減少外界的熱擾。溫度傳感器的探頭輸出的溫度信號由連接導線引出通過連接導線傳遞到控制器7，控制器7與直流電源6連接，直流電源6通過導線與半導體制冷片I連接。所述的半導體制冷片根據控制器的信號，通過調節電源的電流量，精確調節輸出的冷熱量。本實施例的各部件均可采用常規產品或通過常規技術制備。上述裝置的具體實施中，半導體制冷片采用型號為TEC1-12706，使用3片，制冷量51.4*3=154.2W。散熱片采用的是40*40mm的電腦CPU散熱器3個。直流風扇采用DC4010直流風機。換熱水箱為不銹鋼加工件，尺寸為40*120*15。水箱保溫殼采用IOmm橡塑保溫板制作。直流電源選用LW3110。控制器選用可編程控制器。循環泵采用揚程5m，流量1.0L/min。溫濕度傳感器選用O 80°C，0 100%。換熱盤管為Φ6銅管盤繞而成，其中心間距為30mm。環境艙內部容積為30L，直徑為300mm。環境艙外部保溫管殼采用50mm厚橡塑材料。以制冷為例，半導體制冷片制得的冷量通過換熱水箱，傳遞到介質水中，通過圍繞小型環境艙壁面的換熱盤管，將冷量均勻的釋放到環境艙艙中。為了維持壁面溫度的均勻，控制壁面盤管的進出水溫度差在2°C之內。以下結合圖1說明本溫度控制裝置的工作過程。溫度傳感器9測得環境艙內部溫度，在控制器7中與設定值(如本實施例中采用了250C )比較，計算后控制直流電源6的輸出電流，從而控制半導體制冷片I的輸出功率，仍以制冷為例，半導體制冷片I輸出的冷量傳遞到換熱水箱4中，熱量則通過換熱風扇3散發到空氣中。換熱水箱4設置保溫殼5，防止熱量的散失。外繞換熱盤管10采用銅管，較大流速，保證環境艙內部的恒溫環境。負荷較大時，外繞盤管可采用多管程設計，以保證壁面溫度均勻。 本發明的溫度控制裝置，采用半導體制冷片制冷，因此用于小型的環境艙的溫度控制，其冷負荷控制在IkW以下。
權利要求
1.一種用于室內的環境艙溫度控制裝置，其特征在于，用于外部設置有保溫管殼的環境艙，該溫度控制裝置包括半導體制冷片、散熱片、直流風扇、換熱水箱、直流電源、控制器、循環泵、溫度傳感器、換熱盤管、連接水管、連接導線；所述半導體制冷片的一側與換熱水箱連接，另一側與散熱片連接；直流風扇通過支架固定在散熱片之上；換熱水箱通過連接水管與循環泵連接，循環泵則連接換熱盤管與換熱水箱構成回路；所述的換熱盤管纏繞在環境艙外部的保溫殼外壁，與壁面換熱；環境艙頂部安裝有溫度傳感器，溫度傳感器的探頭在艙內，探頭輸出信號由連接導線引出，溫度傳感器的溫度信號通過連接導線傳遞到控制器，控制器與直流電源連接，直流電源通過導線與半導體制冷片連接。
2.如權利要求I所述裝置，其特征在于，所述換熱水箱外部設置保溫殼，所述的換熱盤管外側設置保溫層，以減少外部的熱擾。
全文摘要
本發明涉及一種用于室內的環境艙的溫度控制裝置，屬于室內環境檢測領域。本裝置包括半導體制冷片、散熱片、直流風扇、換熱水箱、直流電源、控制器、循環泵、溫度傳感器、換熱盤管、連接水管、連接導線；本發明裝置采用的半導體制冷方式，裝置簡單、可靠，控制精確、快速，造價低廉，占用空間非常小，可用于冷熱負荷低于1kW的環境艙及類似產品的溫度控制。本發明裝置可用于熱工、環境、化學、化工等領域。
文檔編號B01L1/00GK103252260SQ20131018520
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月17日 優先權日2013年5月17日
發明者杜世元, 徐秋健, 張寅平 申請人:清華大學