环境控制系统和方法与流程

本发明涉及环境控制领域，具体而言，涉及一种环境控制系统和方法。

背景技术：

国内外环境模拟实验室主要用于模拟外界自然条件，一般情况下，环境模拟实验室为密闭环境，可以模拟雨、雪、吹风等自然情况，来改变模拟实验室的环境，但是无法直接控制环境模拟实验室的温度或湿度等环境参数。

针对上述无法直接控制环境温度和湿度等环境参数的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种环境控制系统和方法，以至少解决无法直接控制环境温度和湿度等环境参数的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种环境控制系统，包括：环境检测装置，用于检测目标空间的环境参数，其中，所述环境参数包括：环境湿度和环境温度；控制器，用于根据所述环境参数控制表冷器中热交换工质的温度；所述表冷器，用于与所述目标空间中的空气进行热交换，调节所述环境温度和所述环境湿度。

进一步地，所述系统还包括：制冷机组，用于为所述表冷器提供所述热交换工质；所述控制器，用于根据所述环境参数调整所述制冷机组中，所述热交换工质的温度。

进一步地，所述系统还包括：热交换工质调节阀，设置在所述制冷机组与所述表冷器之间；所述控制器，用于调节所述热交换工质调节阀的开度。

进一步地，所述控制器还用于：在所述环境温度高于目标温度的情况下，将所述热交换工质的温度调节为所述目标温度；根据所述目标温度与所述环境温度的差值，调节所述热交换工质调节阀的开度。

进一步地，所述控制器还用于：在所述环境湿度高于目标湿度的情况下，将所述热交换工质的温度调节为露点温度；根据所述露点温度与所述环境温度的差值，调节所述热交换工质调节阀的开度，其中，所述露点温度根据所述环境湿度确定。

进一步地，所述系统还包括：加热器，用于提高所述环境温度；所述控制器，用于在所述环境温度低于目标温度的情况下，开启所述加热器。

进一步地，所述系统还包括：加湿器，用于提高所述环境湿度；所述控制器，用于在所述环境湿度低于目标湿度的情况下，开启所述加湿器。

进一步地，所述环境检测装置包括：温度检测装置，用于检测所述目标空间的环境温度；湿度检测装置，用于检测所述目标空间的环境湿度。

进一步地，所述系统还包括：风机，用于为所述目标空间供风；所述控制器，用于根据所述环境温度与目标温度的差值，确定所述风机的供风量。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种环境控制方法，基于上述环境控制系统，所述方法包括：检测所述环境温度是否高于目标温度；在所述环境温度高于所述目标温度的情况下，先将所述环境温度调节为所述目标温度，再将所述环境湿度调节为目标湿度；在所述环境温度低于所述目标温度的情况下，检测所述环境湿度是否符合目标湿度，其中，若所述环境湿度高于所述目标湿度，则先将所述环境湿度调节为所述目标湿度，再将所述环境温度调节为所述目标温度；若所述环境湿度低于所述环境湿度，则同时调节所述环境温度和环境湿度。

在本发明实施例中，通过环境检测装置检测目标空间的环境参数，确定环境温度和环境湿度，然后将该环境参数发送至控制器，由控制器根据环境参数控制表冷器中热交换工质的温度，使表冷器与目标空间中的空气进行热交换，冷凝目标空间内水蒸汽，改变目标空间的环境温度和环境湿度，从而实现了控制目标空间内环境温度和环境湿度的技术效果，进而解决了无法直接控制环境温度和湿度等环境参数的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种环境控制系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种环境控制方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的一种气候仿真实验室的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种恒温恒湿系统的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种升温加湿过程的示意图；

图6是根据本发明实施例的一种升温除湿过程的示意图；

图7是根据本发明实施例的一种降温加湿过程的示意图；

图8是根据本发明实施例的一种降温除湿过程的示意图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是根据本发明实施例的一种环境控制系统的示意图，如图1所示，该系统包括：环境检测装置11，用于检测目标空间的环境参数，其中，环境参数包括：环境湿度和环境温度；控制器13，用于根据环境参数控制表冷器中热交换工质的温度；表冷器15，用于与目标空间中的空气进行热交换，调节环境温度和环境湿度。

在本发明实施例中，通过环境检测装置检测目标空间的环境参数，确定环境温度和环境湿度，然后将该环境参数发送至控制器，由控制器根据环境参数控制表冷器中热交换工质的温度，使表冷器与目标空间中的空气进行热交换，冷凝目标空间内水蒸汽，改变目标空间的环境温度和环境湿度，从而实现了控制目标空间内环境温度和环境湿度的技术效果，进而解决了无法直接控制环境温度和湿度等环境参数的技术问题。

需要说明的是，热交换工质可以是用于进行热交换的物质，例如，水。

作为一种可选的实施例，系统还包括：制冷机组，用于为表冷器提供热交换工质；控制器，用于根据环境参数调整制冷机组中，热交换工质的温度。

本发明上述实施例，制冷机组与表冷器相连，用于为表冷器提供热交换工质，进而通过控制器根据缓解环境参数调节制冷机组改变热交换工质的温度，实现了对表冷器中热交换工质的温度进行控制。

作为一种可选的实施例，系统还包括：热交换工质调节阀，设置在制冷机组与表冷器之间；控制器，用于调节热交换工质调节阀的开度。

本发明上述实施例，在制冷机组与表冷器之间设有热交换工质调节阀，通过调节热交换工质调节阀的开度，可以控制热交换工质在制冷机组与表冷器之间的流速，从而调节表冷器中热交换工质的温度，以及表冷器与目标空间中的空气进行热交换的效率。

作为一种可选的实施例，控制器还用于：在环境温度高于目标温度的情况下，将热交换工质的温度调节为目标温度；根据目标温度与环境温度的差值，调节热交换工质调节阀的开度。

本发明上述实施例，在环境温度高于目标温度的情况下，控制器通过对制冷机组进行控制，将制冷机组中热交换工质的温度调节为目标温度，并根据目标温度与环境温度的差值，调节制冷机组与表冷器之间的热交换工质调节阀的开度，使表冷器与目标空间的空气进行热交换，将环境温度降低至目标温度。

作为一种可选的实施例，控制器还用于：在环境湿度高于目标湿度的情况下，将热交换工质的温度调节为露点温度；根据露点温度与环境温度的差值，调节热交换工质调节阀的开度，其中，露点温度根据环境湿度确定。

本发明上述实施例，在环境湿度高于目标湿度的情况下，控制器可以根据目标空间的环境湿度确定露点温度，然后通过对制冷机组进行控制，将制冷机组中热交换工质的温度调节为露点温度，再根据露点温度与环境温度的差值，调节调节制冷机组与表冷器之间的热交换工质调节阀的开度，使表冷器与目标空间的空气进行热交换，对空气中的水蒸汽进行冷凝，将环境湿度减低至目标湿度。

作为一种可选的实施例，系统还包括：加热器，用于提高环境温度；控制器，用于在环境温度低于目标温度的情况下，开启加热器。

本发明上述实施例，在环境温度低于目标温度的情况下，控制器可以控制加热器开启，来提高目标空间的环境温度，直到环境温度达到目标温度。

作为一种可选的实施例，系统还包括：加湿器，用于提高环境湿度；控制器，用于在环境湿度低于目标湿度的情况下，开启加湿器。

本发明上述实施例，在环境湿度低于目标湿度的情况下，控制器可以控制加湿器开启，提高目标空间的环境湿度，直到环境温度达到目标温度。

作为一种可选的实施例，环境检测装置包括：温度检测装置，用于检测目标空间的环境温度；湿度检测装置，用于检测目标空间的环境湿度。

作为一种可选的实施例，系统还包括：风机，用于为目标空间供风；控制器，用于根据环境温度与目标温度的差值，确定风机的供风量。

本发明上述实施例，在控制目标空间的环境温度和环境湿度的过程中，通过控制器可以开启风机为目标空间供风，促进目标空间的空气流动，便于改变环境温度和环境湿度，其中，风机的供风量，可以根据环境温度与目标温度之间的差值确定。

根据本发明实施例，提供了一种环境控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本发明实施例的一种环境控制方法的流程图，如图2所示，基于上述环境控制系统，该方法包括：

步骤s202，检测环境温度是否高于目标温度；

步骤s204，在环境温度高于目标温度的情况下，先将环境温度调节为目标温度，再将环境湿度调节为目标湿度；

步骤s206，在环境温度低于目标温度的情况下，检测环境湿度是否符合目标湿度，其中，若环境湿度高于目标湿度，则先将环境湿度调节为目标湿度，再将环境温度调节为目标温度；若环境湿度低于环境湿度，则同时调节环境温度和环境湿度。

在本发明实施例中，检测目标空间的环境温度是否高于目标温度，在环境温度高于目标温度的情况下，先将环境温度调节为目标温度，再检测目标空间的环境湿度是否符合目标湿度，若环境湿度不符合目标湿度，则对环境湿度进行调节，使环境湿度符合目标湿度；在环境温度低于目标温度的情况下，检测环境湿度是否符合目标湿度，若环境湿度高于目标湿度，则先将环境湿度调节为目标湿度，再将环境温度调节为目标温度；若环境湿度低于环境温度，则同时调节环境温度和环境湿度，从而实现了控制目标空间内环境温度和环境湿度的技术效果，进而解决了无法直接控制环境温度和湿度等环境参数的技术问题。

本发明还提供了一种优选实施例，该优选实施例提供了一种气候仿真实验室温湿度控制方式，可进行高低温、高低湿、雨、雪、雾、吹风等单一实验或多种耦合实验，在任一实验过程中均通过温湿度控制系统保持实验室内温湿度恒定。

图3是根据本发明实施例的一种气候仿真实验室的示意图，如图3所示，气候仿真实验室采用全面孔板送风方式获得高精度温湿度控制，设置独立的保温夹层用于放置室内空气处理机组，室内设置雨雪雾喷头、吹风阵列、阳光辐射系统设备，用以实现各气候模拟功能。其中，空气处理机组，包括风机、风阀、表冷器、电加热器等。

图4是根据本发明实施例的一种恒温恒湿系统的示意图，如图4所示，采用顶部全面孔板送风，底部回风，精确控制气候仿真实验室内温湿度，其中，回风口安装表冷器、电加热器、循环风机等空气处理设备，处理后的空气经过保温夹层和送风风道输送至实验室顶部送风夹层。

可选地，在气候仿真实验室顶部采用红外灯辐射方式模拟太阳辐射得热，南墙采用全光谱灯真实模拟太阳辐射，顶部红外灯固定安装在灯架上，全光谱灯安装在可前后和上下移动的移动灯架上，用以模拟太阳辐射轨迹。

可选地，气候仿真实验室包括：雨雪雾系统，其中，采用高压水泵和高压微雾喷头组成降雨系统；高压水泵+空压机和空气雾化喷头组成降雪系统；电蒸汽发生器和相应蒸汽喷口组成造雾系统。

可选地，气候仿真实验室包括:吹风系统，采用6台轴流风机组成风机阵列，安装在可移动风机支架上，风机出口设变径风道，风道内设计阻尼网整流，从而满足固定送风面积和均匀度的设计需求。

作为一种可选的实施例，在控制气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度和环境湿度的过程中，先检测环境温度是否符合目标温度。

可选地，在气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度低于目标温度的情况下，即需要提高气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度的情况下，具体过程如下：

此过程首先需要根据温湿度传感器检测的环境湿度值确定环境需要加湿还是除湿。

图5是根据本发明实施例的一种升温加湿过程的示意图，如图5所示，如果需要加湿,首先需要打开气候仿真实验室(即目标空间)的风机；然后开启蒸汽加湿器与蒸汽管路电磁阀，给气候仿真实验室(即目标空间)加湿，直到环境湿度达到目标湿度后，停止蒸汽加湿器与气候仿真实验室(即目标空间)蒸汽管路电磁阀。在进行加湿的同时开启表冷器的电加热器(即开启加热器)，以目标温度与环境温度的差值作为参考对象进行pid调控，使气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度稳定在目标温度。

图6是根据本发明实施例的一种升温除湿过程的示意图，如图6所示，如果需要除湿，根据温湿度传感器检测的环境温度与环境湿度，可得到该状态下的环境露点温度，由制冷机组将冷冻水箱内的水温调节至露点温度，然后打开表冷器的冷冻水调节阀，使气候仿真实验室(即目标空间)的蒸汽凝结，降低环境湿度。同时打开气候仿真实验室(即目标空间)的风机；在环境湿度满足目标湿度后，关闭制冷机组与表冷器冷冻水调节阀，并开启表冷器的电加热器(即开启加热器)，以目标温度与环境温度的差值作为参考对象进行pid调控，使环境温度稳定在目标温度。

可选地，表冷器的冷冻水调节阀的开度，可以根据环境实时温度(即环境温度)与露点温度的差值进行pid调控。

可选地，在气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度高于目标温度的情况下，即需要降低气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度的情况下，具体过程如下：

此过程首先由制冷机组将冷冻水箱内的水温调节至目标温度，然后开启气候仿真实验室(即目标空间)表冷器的冷冻水调节阀，将气候仿真实验室(即目标空间)的环境温度稳定在目标温度，根据温湿度传感器检测的环境湿度确定环境需要加湿还是除湿。

可选地，表冷器的冷冻水调节阀开度由目标温度与环境温度的差值进行pid调控。

图7是根据本发明实施例的一种降温加湿过程的示意图，如图7所示，如果需要加湿，首先需要打开气候仿真实验室(即目标空间)的风机；然后开启蒸汽加湿器与蒸汽管路电磁阀，给气候仿真实验室(即目标空间)加湿，直到环境湿度达到目标湿度后，关闭蒸汽加湿器与蒸汽管路电磁阀。

图8是根据本发明实施例的一种降温除湿过程的示意图，如图8所示，如果需要除湿，则根据温湿度传感器检测的环境温度与环境湿度，可得到当前状态下的露点温度，然后将制冷机组冷冻水箱内的水温调节至露点温度，使空气中的水蒸汽凝结，降低环境湿度，此时表冷器的冷冻水调节阀的开度根据环境实时温度与露点温度的差值进行pid调控。

在环境湿度满足目标湿度的情况下，将制冷机组冷冻水箱内的水温调节至目标温度，此时表冷器的冷冻水调节阀的开度由实验环境所需温度与气候仿真实验室(即目标空间)实时温度的差值进行pid调控，同时开启气候仿真实验室(即目标空间)表冷器电加热，直到环境温度达到目标温度后关闭表冷器电加热。

可选地，风机的供风量，可以根据实验环境要求温度(即目标温度)与环境温度的差值，间接计算得出，然后根据供风量来确定气候仿真实验室(即目标空间)风机的频率，若供风量为最大风量，则五组风机全部开启，其余风量需求则开四组内风机。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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。