一种一体式步入式恒温恒湿试验箱的制作方法

本实用新型涉及一种试验箱，尤其涉及一种一体式步入式恒温恒湿试验箱。

背景技术：

步入式恒温恒湿试验箱是用于对产品按照国家标准要求或者用户自定要求，在特定温度范围、特定湿度范围条件下，对产品进行环境模拟试验，以测试产品性能特性，判断是否符合预定要求，以便对产品设计、改进、鉴定及使用提供技术意见。

现有技术的步入式恒温恒湿试验箱存在如下缺陷：

现有的步入式恒温恒湿试验箱，由于运行控制方式的原因，为保证温湿度高精度调节，设备之间需要频繁启停，导致能耗较大，使用成本大。

现有的步入式恒温恒湿试验箱，由于全年运行的季节不一样，现有的试验箱没法兼顾季节变化而导致得能耗较大，使用成本大。

现有的步入式恒温恒湿试验箱，散热设备安装在箱体上，需要额外增加通风降温设备，用于保证试验箱的使用环境温度，导致得能耗较大，使用成本大。

现有的步入式恒温恒湿试验箱，气流组织采用后侧上部送风，后侧下部回风，送风和回风都在同一侧面，导致试验箱内温湿度的分层明显，均匀性有待提高。

现有的步入式恒温恒湿试验箱，部分设备是安装在试验箱内；

1)试验箱最高试验条件的温度最高达到60℃，湿度达到90％，部分设备安装在试验箱内，电机和电气件在高温或高湿条件极易出现故障、损坏，导致试验箱的长期运行稳定性、安全性能不够高。

2)如果这些设备需要维保或者出现损坏更换，维修人员需要进入试验箱内，导致维护不够便利，且试验产品会有碰撞损坏等不可预见的可能性，安全性能不够高。

现有的步入式恒温恒湿试验箱，设备与箱体独立分开安装的，现场安装工作繁多，导致美观性不足，使用操作、维护不够便利。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种一体式步入式恒温恒湿试验箱，用于针对医药、电工、电子类的环境模拟试验，解决现有技术存在的缺憾。

本实用新型采用如下技术方案实现：

一种一体式步入式恒温恒湿试验箱，其特征在于，该试验箱包括恒温系统、恒湿系统、送回风系统，其中：

所述恒温系统的作用是提供制冷/制热模式，以及为温湿度调节柜体提供冷源或热源，充分保证试验箱的可靠运行；

所述恒湿系统的作用是提供除湿和加湿模式；

所述送回风系统的作用是提供循环空气，并对试验箱内的空气进行混合；

进一步的，所述恒温系统包括制冷/热设备、水泵、三通电动阀，水箱、散热设备、表冷器和电加热器，所述三通电动阀的进水口连接所述水泵，电动三通阀的出水口连接表冷器，电动三通阀的泄水口连接表冷器的出水口，控制系统根据季节变换而自动切换制冷模式及制热模式。

进一步的，所述恒湿系统包括除湿设备、加湿桶、除湿盘管、加湿喷管，所述除湿设备安装在所述制冷/热设备的一侧，所述加湿桶安装在水箱的一侧，所述除湿盘管分为前段和后段，所述前段为制热散热段，所述后段为制冷除湿段。

进一步的，所述送回风系统包括送风主管道、送风支管道、送风散流器、回风百叶和回风管，所述送风主管道安装在试验箱的中轴线方向，送风主管道一端与温湿度调节柜上的循环风机相连，另一端伸入试验箱内部，送风主管道的两侧分布有送风支管道，在所述送风支管道的开口处安装有送风散流器。

进一步的，还包括控制系统，所述控制系统的作用是自动根据季节变化切换合适于当前季节运行的控制逻辑，所述控制系统包括电控柜体、操作柜，在所述电控柜体内安装有plc电控系统和受控设备，控制系统与试验箱内的温湿度探头相连，并配套微型打印机、门禁控制器和声光报警器，用于温湿度数据自动打印，进出门权限管理，报警显示通知。

本实用新型具备的有益技术效果是：

1、在现有技术的基础之上改进了运行控制方式及原理结构，恒温系统会自动根据季节变化自动切换制冷或制热模式，适用性更广。同时制热模式为热泵技术，相对于目前技术的试验箱依靠电加热器维持冬季或高温试验时的试验箱温度，能节省大量电能，降低能耗及使用成本；

2、散热设备安装在室外，无需在试验箱外额外增加通风降温设备，也能保证试验箱的使用环境温度，降低能耗及使用成本；

3、气流组织采用顶部均布送风，后侧下方回风的方式，减少了温湿度分层现象，使得试验箱内温湿度更加均匀；

4、所有用电设备的电机是安装在试验箱外，不受试验箱内高温或高湿的条件影响，故障损坏率大大降低，保证了试验箱长期运行的可靠性，且提高了维护便利性及试验产品的安全性；

5、模块化设计制造，设备柜体、温湿度调节柜体、电控柜体、操作柜体已经在工厂生产组装完成，并统一外观设计及颜色。现场安装时能快速组装、缩短施工周期。整体组装完成后，外观整体统一漂亮，提高使用操作、维护的便利。且支持快速拆卸，搬迁至其他地方使用，增大可重复利用效益。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是图1的1-1向剖视图。

图3是图1的a向视图。

图4是图1的b向视图。

图5是图1的c向视图。

具体实施方式

通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本实用新型，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本实用新型技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本实用新型的技术方案所限定的保护范围。

附图标记：

温湿度调节柜体1、设备柜体夹层2、循环风机3、电控柜体4、送风主管道5、设备柜体6、回风百叶口7、试验箱体8、照明灯9、送风支管道10、送风散流器11、操作柜体12、通行连接块13、试验箱门14、管道15、散热设备16(安装在室外)、声光报警器17、操作触摸屏18、微型打印机19、门禁控制器20、真空观察窗21、试验箱体(另一视角)22、试验室门(另一视角)23、电控柜体夹层24、水箱25、加湿桶26、除湿设备27、制冷/热设备28、水泵29、电加热器30、加湿喷管31、表冷器32、回风管33、固定底座34、除湿盘管35、送风段36、混流段37、处理段38、回风段39

本实用新型的一体式步入式恒温恒湿试验箱由四大系统构成：恒温系统、恒湿系统、送回风系统和控制系统，其中：

恒温系统由制冷/热设备28、水泵29、三通电动阀、水箱25、散热设备16、表冷器32、电加热器30构成，恒温系统包含有两个功能模式，制冷模式及制热模式，为温湿度调节柜体提供冷源或热源。恒温系统采用一用一备的配置，充分保证试验箱的可靠运行。制冷模式及制热模式的切换是由控制系统根据季节变换而自动切换。季节变换分为三个阶段，分别为春秋季、夏季、冬季。

制冷模式，主要在春秋季、夏季运行，此时环境温度会高于试验箱内温度，试验箱需要降温。制冷模式运行时，制冷设备给水箱25降温，制取合格温度的冷水，冷水由水箱25通过水泵29和三通电动阀的调节，向表冷器32提供合适的冷量，使得回风的温度减低。表冷器吸收了回风的热量后，会使水箱水温升高，制冷设备工作，通过制冷系统把水箱的热量带到散热设备，散热到室外，并再次给水箱降温至合格温度的冷水，如此循环。

表冷器32的工作原理说明：全称表面式冷却器。其原理是让热媒或冷媒或制冷工质流过金属管道内腔，而要处理的空气流过金属管道外壁进行热交换来达到加热或冷却空气的目的。表冷器32的热湿交换是在主体空气与紧贴换热器外表面的边界层空气之间的温差和水蒸气分压力差作用下进行的。它可以实现两种空气处理过程：当边界层空气温度低于主体空气的露点温度时，将发生减湿冷却过程或称湿冷过程(湿工况)；当边界层空气温度虽低于主体空气温度，但尚高于其露点温度时将发生等湿冷却过程(干工况)。

制冷模式运行时，因为冷水的温度会比试验箱内温度低，导致试验箱内温度降低，这时需要开启ptc电加热器，适当增加升温，最终冷水的多余冷量与电加热丝的热量平衡抵消，试验箱内温度达到稳定状态。

其中冷水的冷量大小是通过三通电动阀(图中未示出)实现的，电动三通阀的进水口连接水泵29，出水口连接表冷器32的进口，泄水口连接表冷器32的出水口。当试验箱内温度上升，三通电动阀会由控制系统自动调节pid参数，使得开度加大，表冷器32的冷冻水进量加大，冷量就加大，试验箱内温度会下降。此时ptc电加热器会由控制系统自动调节pid参数，使得加热比例减少，减少加热量，并与多余的冷量进行平衡。从而实现动态平衡，维持试验箱内温度稳定。反之，当试验箱内温度下降，三通电动阀和ptc电加热器的工作相原理相反。如此循环，能保证试验箱内温度稳定。

制热模式，在春秋季、冬季、高温试验条件时运行，此时环境温度会低于试验箱内温度，试验箱需要升温。

制热模式运行时，制热设备给水箱升温，制取合格温度的热水，热水由水箱通过水泵和三通电动阀的调节，向表冷器提供合适的热量，使得回风的温度升高。表冷器吸收了回风的冷量后，会使水箱水温降低，制热设备工作，通过制热系统把散热设备吸收环境外的热量带到水箱，并再次给水箱升温至合格温度的热水。如此循环。

制热模式运行时，热水的温度会与试验箱内温度目标值一致，这时不需要开启ptc电加热器，通过调节三通电动阀就能使试验箱内温度达到稳定状态。当环境温度低于试验箱内温度较多，电动三通阀调节提供的热量不足以抵消热量损失，导致试验箱内温度减低，这时需要开启ptc电加热器，适当增加升温，用于抵消试验箱的热量损失，试验箱内温度达到稳定状态。

其中热水的热量大小是通过三通电动阀实现的，电动三通阀进水口连接水泵，出水口连接表冷器进口，泄水口连接表冷器出水口。当试验箱内温度降低，三通电动阀会由控制系统自动调节pid参数，使得开度加大，表冷器热水进量加大，热量就加大，试验箱内温度会上升。当试验箱内温度降低无法由电动三通阀来调节升温时，ptc电加热器会由控制系统自动调节pid参数，使得加热比例增加，增加加热量，与热损失量进行平衡。从而实现动态平衡，维持试验箱内温度稳定。如此循环，能保证试验箱内温度稳定。

目前技术的步入式试验箱，制冷模式大多数还是采用氟利昂系统直接蒸发冷却盘管的方式，此方式因为冷却盘管蒸发温度低(0℃左右)，此时冷却盘管的温度比试验箱内温度低20℃左右，回风温度会迅速减低并直接影响试验箱内温度，造成回风温度波动大，所以目前技术的方式只能减小循环风量，加大电加热器加热量，以抵消多余的制冷量，冷热量平衡大，造成耗能大，温度波动性大。

目前技术的步入式试验箱，只有制冷模式，适用于环境温度会高于试验箱内温度的春秋季、夏季，但当环境温度低于试验箱内温度的春秋季、冬季、高温试验条件时，就只能通过电加热器去给试验箱提供热量，造成耗能极大，使用成本高，且适用性不高。

本实用新型制冷模式时，采用冷水降温方式，冷水的温度会恒定在试验条件时的露点温度以下1～2℃，这样表冷器32不仅能提供足够的冷量给试验箱降温，还能起到很好的除湿作用。此时表冷器32的温度比试验箱内温度低10℃左右，回风温度减温幅度小，多余的冷量相对于目前技术的要少，所以冷热量平衡小，ptc电加热器的加热量少，耗能降低，温度波动性小。

本实用新型制热模式属于热泵技术。制热系统通过消耗电能做功并转化为热能qa，从周围环境低温热源(空气)中吸取热量qb，把热量传递到高温热源(热水)qc＝qa+qb，即是说热水获得的热量要比消耗的电能要多。相对于目前技术的电加热器加热模式，在环境温度低于试验箱内温度的春秋季、冬季、高温试验条件时，热泵技术效率更高，节省大量的电能。

恒湿系统：恒湿系统由除湿设备27、加湿桶26、除湿盘管35、加湿喷管31构成。恒湿系统包含两种模式，除湿模式和加湿模式：除湿模式在试验箱内湿度高于目标值时运行，此时试验箱需要除湿。除湿模式运行时由除湿设备27、除湿盘管35完成工作。除湿设备27、除湿盘管35采用氟利昂直接蒸发方式，除湿效果快，能够快速除掉多余的水分。考虑到氟利昂直接蒸发方式会带来回风温度的快速降低，所以除湿盘管分成两段，前段制热散热，后段为制冷除湿，冷热量先由除湿系统自身相互平衡，多余的热量再由恒温系统抵消平衡，以维持试验箱内湿度的稳定。

加湿模式：在试验箱内湿度低于目标值时运行，此时试验箱需要加湿。加湿模式运行时，由电极式加湿桶、加湿喷管完成工作。电极式加湿桶由控制系统自动调节pid参数，调节加湿桶输出量的大小，加湿蒸汽就通过加湿喷管输送至温湿度调节柜体。加湿蒸汽是高温汽态，多余的热量再由恒温系统抵消平衡，以维持试验箱内湿度的稳定。

目前技术的步入式试验箱，除湿模式大多数还是采用氟利昂系统直接蒸发冷却盘管的方式，此方式是制冷和除湿是一体的，是一起运行，制冷效果和除湿效果都很快，导致温度和湿度降低很快。在温度稳定在目标值，湿度高时，制冷除湿同时运行，试验箱内温度会降低偏离目标值，需要开电加热器进行加热升温补偿；在温度升高，湿度稳定在目标值时，制冷除湿同时运行，试验箱内湿度会降低偏离目标值，需要开加湿器进行加湿补偿。导致设备频繁启动，用以平衡温湿度的变化以达到稳定状态，造成温湿度波动大，恢复稳定状态周期慢，运行能耗高。

本实用新型制冷/制热模式，除湿、加湿模式都是独立运行调节的。相对于目前技术的制冷除湿一体的，温湿度波动小，恢复稳定状态周期快，运行能耗低。

本实用新型在制冷模式下，需要冷水的温度会恒定在试验条件时的露点温度以下1～2℃，这样表冷器能起到很好的除湿作用，使试验箱内湿度基本达到稳定目标值状态。由于表冷器除出来的水分，并不会完全排走，表冷器表面会冷凝出很多冷凝水，部分水分会再次蒸发进去循环，当试验箱内湿度增加，此时再开启除湿系统，对多余水分进行除湿，使试验箱内湿度达到稳定目标值状态。其中由表冷器进行对试验箱内多余的水分进行大部分除湿，除湿系统作为辅助独立运行，这样温湿度波动小，恢复稳定状态周期快，运行能耗低。

送回风系统：送回风系统由送风主管道5、送风支管道10、送风散流器11、回风百叶口7、回风管33构成，其中回风管33安装在设备柜体夹层2、电控柜体夹层24中。

温湿度调节柜体中处理合格后的风，在送风段的循环风机3的作用下，通过送风主管道5输送到送风支管道10，并从顶部均布的送风散流器11送至试验箱内。送风与试验箱内空气混合后，试验箱内空气温湿度达到平衡状态。试验箱内空气从后侧下方回风百叶口7，经回风管33进入温湿度调节柜体1的回风段39，并依次经过除湿盘管35进行除湿，表冷器32进行降温除湿或升温，加湿喷管31进行加湿、电加热器30升温，回风在温湿度调节柜体1内的处理段38完成升温或降温、除湿或加湿的过程。处理完毕的回风进入混流段37进行充分混合，由送风段36的循环风机3输送出去。如此循环形成完整的送回风系统。

目前技术的步入式试验箱，气流组织采用后侧上部送风，后侧下部回风，送风和回风都在同一侧面，会形成气流组织短循环，导致试验箱内温湿度的分层明显，越远离送回风口侧的地方，温度越高，湿度越低，温湿度死角位置越多，均匀性不好。

本实用新型气流组织采用顶部均布送风，后侧下方回风的方式，使得送风能在试验箱顶部均匀分布，并垂直往试验箱下部流动。这样的气流布局方式，减少了温湿度分层现象，大大减少了温湿度死角，使得试验箱内温湿度更加均匀。

控制系统：控制系统由电控柜体、操作柜、实验箱内温湿度探头构成。所述电控柜体内部安装有plc电控系统、电气元件，与所有受控设备及元气件、试验箱体内的温湿度探头有效连接，通过操作柜组成完整的控制系统。操作柜安装有微型打印机、门禁控制器、声光报警器，其中微型打印机能自动打印温湿度数据，门禁控制器能进行进出门权限管理，声光报警器能提供报警显示通知。

现有技术的步入式试验箱设备功能配置单一，没有兼顾好试验箱全年运行季节变化而导致的能耗大的问题，如冬季运行时，只能通过电加热丝工作升温维持试验箱内温度，造成能耗大。所以目前技术的步入式试验箱，控制系统的功能也单一，兼容性不好。

本实用新型电控系统，设置了多层控制逻辑关系，会自动根据季节变化切换适合于当前季节运行的控制逻辑，优化设备运行配合，最终达到降低能耗的目的，大大提高了试验箱的实用性及适用性。如冬季时，试验箱切换为热泵制热模式，为试验箱提供热量，电加热器作为辅助，相对于目前技术的试验箱，节能效果非常明显。

当然，本实用新型还可以有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。