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CN107307683A - 一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统 - Google Patents

一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统 Download PDF

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CN107307683A
CN107307683A CN201710729789.8A CN201710729789A CN107307683A CN 107307683 A CN107307683 A CN 107307683A CN 201710729789 A CN201710729789 A CN 201710729789A CN 107307683 A CN107307683 A CN 107307683A
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郑幼明
张学军
魏星
赵阳
刘东坡
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Zhejiang University ZJU
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ZHEJIANG PROVINCIAL MUSEUM
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Abstract

本发明公开了一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，属于能源与空调领域。储液罐溶液出口、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器一端顺次连接，吸收器另一端与储液罐溶液进口相连，冷凝器制冷剂气体入口与平衡管一端相连，平衡管另一端与吸收器下部相连，储液罐稀溶液进口与稀溶液管一端相连，稀溶液管另一端与吸收器上部相连；水箱、导流板、加热丝、送风管、展柜、回风管顺次相连接，空气进行传热传质，加热丝布置于送风管处，实现恒温控制；半导体空气取水组件、水净化组件、集水器、微型紫外线杀菌器顺次相连，冷凝水经过处理后进入集水器，集水器与水箱上部相连；此扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统通过控制器实现各部件精确控制。

Description

一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统
技术领域
本发明涉及能源与空调领域，尤其涉及一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统。
背景技术
文物陈列需要特定的温湿度环境，一般是通过恒温恒湿空调系统获得。对于独立展柜，由于其热湿负荷比较小，布置较为分散、灵活，因此不适用于大型集中式空调机组对空气进行处理。由于不同文物对于环境温湿度要求不尽相同，因此独立展柜恒湿控制装置需要能够独立设置目标温湿度，并实现精确控制。
发明专利CN101984880A公开了一种基于扩散吸收式制冷的小型可移动恒湿控制系统。该专利将蒸发器冷凝器各分为两段，分别用于降温除湿，收集冷凝水，加热和加湿。该专利采用扩散吸收式制冷和恒湿控制的思路值得借鉴，但该系统结构较为复杂，并且需采用两个三通阀来控制，成本较高。
目前展柜用恒湿控制系统由于加湿功能，均需要设计加水装置，定期进行去离子水添加，而在实际运行与维护中，很容易由于工作人员疏忽，未加水造成加湿故障。因此需要发明一种在全时间段内自取水的装置，满足文物温湿度要求，并实现高效、可靠、稳定运行。
发明内容
针对目前文物展柜恒湿控制系统存在的问题，本发明提供一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其包括发生器、吸收器、储液罐、冷凝器、蒸发器、水箱、加热丝、稀溶液管、半导体空气取水组件、平衡管、展柜风机、送风管、回风管、展柜、导流板、水净化组件、集水器、微型紫外线杀菌器；储液罐溶液出口、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器一端顺次连接，吸收器另一端与储液罐溶液进口相连，冷凝器制冷剂气体入口与平衡管一端相连，平衡管另一端与吸收器下部相连，储液罐稀溶液进口与稀溶液管一端相连，稀溶液管另一端与吸收器上部相连；水箱与送风管、展柜、回风管顺次循环连接，水箱与送风管连接口处设有导流板，空气通过导流板进行气体横掠水面进行传热传质，加热丝布置于送风管处，实现恒温控制；外界空气通过半导体空气取水组件进行结露取水，半导体空气取水组件、水净化组件、集水器、微型紫外线杀菌器通过管道顺次相连，冷凝水经过处理后进入集水器，集水器与水箱上部相连。
作为优选，还包括控制器，用于实现各部件的自动控制。
作为优选，所述的半导体空气取水组件包括初效过滤器、冷量回收器、外界空气风机、半导体片热端、半导体热端热管换热器、半导体片热端风机、半导体片冷端、半导体片冷端冷凝肋片、导水槽、接水管、回风风道、入口风阀；外界空气在外界空气风机牵引下，依次通过入口风阀、初效过滤器、冷量回收器、半导体片冷端冷凝肋片，半导体片冷端冷凝肋片依次连接半导体片冷端、半导体片热端、半导体热端热管换热器、半导体片热端风机，空气在冷量回收器被回风预冷，通过半导体片冷端冷凝肋片进行结露取水；在风道中加工有导水槽，导水槽与接水管相连，回风风道与冷量回收器相连。
作为优选，所述的水净化组件中包括活性炭净水过滤层与高效净水过滤膜。
作为优选，所述的微型紫外线除菌器放置于集水器的顶部，集水器顶部加工放气小孔，保证冷凝水在接水管与集水器降液正常。
作为优选，所述的半导体片冷端冷凝肋片插入风道的全部截面，与风道流向平行，肋片底端涂有亲水层，用于增强换热；肋片表面涂有超疏水涂层，便于冷凝水及时从肋片上滴落。
作为优选，所述的控制器包括第一调功器、第二调功器、水箱液位传感器、微处理器；所述水箱内设置水温传感器，水温传感器与微处理器输入相连，所述展柜内布置温湿度传感器，温湿度传感器与微处理器输入相连，水箱液位传感器布置在水箱顶部，微处理器25中设置外界空气风机工作计时器，用于记录空气取水组件工作时间，第一调功器调节发生器的加热功率，所述第一调功器输入端与微处理器输出端相连，用于控制水箱温度实现对展柜湿度控制，第二调功器调节加热丝的加热功率，所述第二调功器输入端与微处理器输出端相连。
本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
1、本发明采用扩散吸收式制冷机作为展柜恒湿控制系统的冷源，具有结构紧凑，运行可靠，运行噪音极低的优点，使用调功器调节制冷机冷量与电热丝热量，达到对展柜温湿度的精确控制的效果。
2、本发明首次将半导体冷凝取水技术运用于文物展柜恒湿控制系统中，并对取水组件进行了结构与性能优化，采用冷量回收器、冷凝肋片涂覆有超疏水涂层，超净水过滤膜等设备实现取水组件的洁净、稳定运行；采用微处理器对取水组件中外界空气风机、半导体片进行启停控制，并与水箱液位传感器结合，保证水箱水位处于正常区间，完美地实现文物展柜恒湿控制系统的自取水功能，避免了人为加水和水箱维护的问题，实现展柜的全时段可靠运行。
3、本发明将蒸发器置于水箱中控制水温，空气横掠过水箱水面时因水温不同，分别实现除湿/加湿过程，在水箱内设置导流板，使传热传质更加充分，进一步提高了系统的响应速度与控制稳定度。
4、本发明采用放置在展柜内的温湿度传感器采集温湿度数据，与微处理器输入端连接，微处理器采用PID控制，对设定温湿度值与实测值进行对比，输出模拟信号至第一、二调功器，PID采用自整定三参数控制，提高了系统控制稳定度。本发明结构紧凑，运行可靠，噪声极低，并实现了全时段自动运行，能在文物保存与文物展柜应用方面具有较大的优势和积极作用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中半导体空气取水组件的结构图。
图3为本发明的控制图。
图4为本发明中半导体空气取水组件的控制图。
图中的附图标记：1、发生器；2、吸收器；3、储液罐；4、冷凝器；5、蒸发器；6、水箱；7、加热丝；8、稀溶液管；9、导体空气取水组件；10、平衡管；11、展柜风机；12、送风管；13、回风管；14、展柜；15、导流板；16、水净化组件；17、集水器；18、微型紫外线杀菌器；19、控制器；20、活性炭净水过滤层；21、高效净水过滤膜；22、第一调功器；23、第二调功器；24、水箱液位传感器；25、微处理器；26、水温传感器；27温湿度传感器；901、初效过滤器；902、冷量回收器；903、外界空气风机；904、半导体片热端；905、半导体热端热管换热器；906、半导体片热端风机；907、半导体片冷端；908、半导体片冷端冷凝肋片；909、导水槽；910、接水管；911、回风风道；912、入口风阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
如图1所示，一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其包括发生器1、吸收器2、储液罐3、冷凝器4、蒸发器5、水箱6、加热丝7、稀溶液管8、半导体空气取水组件9、平衡管10、展柜风机11、送风管12、回风管13、展柜14、导流板15、水净化组件16、集水器17、微型紫外线杀菌器18；储液罐3溶液出口、发生器1、冷凝器4、蒸发器5、吸收器2一端顺次连接，吸收器2另一端与储液罐3溶液进口相连，冷凝器4制冷剂气体入口与平衡管10一端相连，平衡管10另一端与吸收器2下部相连，储液罐3稀溶液进口与稀溶液管8一端相连，稀溶液管8另一端与吸收器2上部相连；水箱6与送风管12、展柜14、回风管13顺次循环连接，水箱6与送风管12连接口处设有导流板15，空气通过导流板15进行气体横掠水面进行传热传质，加热丝7布置于送风管12处，实现恒温控制；外界空气通过半导体空气取水组件9进行结露取水，半导体空气取水组件9、水净化组件16、集水器17、微型紫外线杀菌器18通过管道顺次相连，冷凝水经过处理后进入集水器17，集水器17与水箱6上部相连。
如图2所示，还包括控制器19，用于实现各部件的自动控制。
半导体空气取水组件9包括初效过滤器901、冷量回收器902、外界空气风机903、半导体片热端904、半导体热端热管换热器905、半导体片热端风机906、半导体片冷端907、半导体片冷端冷凝肋片908、导水槽909、接水管910、回风风道911、入口风阀912；外界空气在外界空气风机903牵引下，依次通过入口风阀912、初效过滤器901、冷量回收器902、半导体片冷端冷凝肋片908，半导体片冷端冷凝肋片908依次连接半导体片冷端907、半导体片热端904、半导体热端热管换热器905、半导体片热端风机906，空气在冷量回收器902被回风预冷，通过半导体片冷端冷凝肋片908进行结露取水；在风道中加工有导水槽909，导水槽909与接水管910相连，回风风道911与冷量回收器902相连。
水净化组件16中包括活性炭净水过滤层20与高效净水过滤膜21。
微型紫外线除菌器18放置于集水器17的顶部，集水器17顶部加工放气小孔，保证冷凝水在接水管910与集水器17降液正常。
半导体片冷端冷凝肋片907插入风道的全部截面，与风道流向平行，肋片底端涂有亲水层，用于增强换热；肋片表面涂有超疏水涂层，便于冷凝水及时从肋片上滴落。
控制器包括第一调功器22、第二调功器23、水箱液位传感器24、微处理器25；所述水箱内设置水温传感器26，水温传感器26与微处理器25输入相连，所述展柜内布置温湿度传感器27，温湿度传感器27与微处理器25输入相连，水箱液位传感器24布置在水箱6顶部，微处理器25中设置外界空气风机工作计时器，用于记录空气取水组件工作时间，第一调功器22调节发生器的加热功率，所述第一调功器22输入端与微处理器25输出端相连，用于控制水箱温度实现对展柜湿度控制，第二调功器23调节加热丝的加热功率，所述第二调功器23输入端与微处理器25输出端相连。
如图3、4所示为本系统的控制框图：开机后扩散吸收式系统中发生器开始工作，水箱内水温降低，水箱内水温传感器测得数据传至微处理器，判断水温低至7℃时，微处理器向展柜风机发起启动信号，在水温较低时对展柜送风进行加湿除湿操作，避免了常温下加湿造成的湿度过大问题；此时展柜温湿度传感器测得温湿度数据至微处理器，与设定温湿度进行对比，使用PID控制算法输出模拟信号，分别控制第一调功器、第二调功器，实现对展柜温度、湿度的稳定控制；同时，水箱内水温传感器测得水位信号传至微处理器，与设定水箱正常水位区间进行对比，若偏离正常区间，微处理器发送开启信号至半导体空气取水组件，此时半导体片、外界空气风机、半导体片热端风机开启，进行自取水程序。同时为了考虑故障报警功能，在微处理器中设置自取水组件工作计时器，若取水程序连续工作长达2h以上，而水箱水位仍偏离正常区间，则进行报警，提示部件故障问题。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，包括发生器(1)、吸收器(2)、储液罐(3)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、水箱(6)、加热丝(7)、稀溶液管(8)、半导体空气取水组件(9)、平衡管(10)、展柜风机(11)、送风管(12)、回风管(13)、展柜(14)、导流板(15)、水净化组件(16)、集水器(17)、微型紫外线杀菌器(18)；储液罐(3)溶液出口、发生器(1)、冷凝器(4)、蒸发器(5)、吸收器(2)一端顺次连接，吸收器(2)另一端与储液罐(3)溶液进口相连，冷凝器(4)制冷剂气体入口与平衡管(10)一端相连，平衡管(10)另一端与吸收器(2)下部相连，储液罐(3)稀溶液进口与稀溶液管(8)一端相连，稀溶液管(8)另一端与吸收器(2)上部相连；水箱(6)与送风管(12)、展柜(14)、回风管(13)顺次循环连接，水箱(6)与送风管(12)连接口处设有导流板(15)，空气通过导流板(15)进行气体横掠水面进行传热传质，加热丝(7)布置于送风管(12)处，实现恒温控制；外界空气通过半导体空气取水组件(9)进行结露取水，半导体空气取水组件(9)、水净化组件(16)、集水器(17)、微型紫外线杀菌器(18)通过管道顺次相连，冷凝水经过处理后进入集水器(17)，集水器(17)与水箱(6)上部相连。
2.如权利要求1所述的具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，还包括控制器(19)，用于实现各部件的自动控制。
3.如权利要求1所述的具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，所述的半导体空气取水组件(9)包括初效过滤器(901)、冷量回收器(902)、外界空气风机(903)、半导体片热端(904)、半导体热端热管换热器(905)、半导体片热端风机(906)、半导体片冷端(907)、半导体片冷端冷凝肋片(908)、导水槽(909)、接水管(910)、回风风道(911)、入口风阀(912)；外界空气在外界空气风机(903)牵引下，依次通过入口风阀(912)、初效过滤器(901)、冷量回收器(902)、半导体片冷端冷凝肋片(908)，半导体片冷端冷凝肋片(908)依次连接半导体片冷端(907)、半导体片热端(904)、半导体热端热管换热器(905)、半导体片热端风机(906)，空气在冷量回收器(902)被回风预冷，通过半导体片冷端冷凝肋片(908)进行结露取水；在风道中加工有导水槽(909)，导水槽(909)与接水管(910)相连，回风风道(911)与冷量回收器(902)相连。
4.如权利要求1所述的具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，所述的水净化组件(16)中包括活性炭净水过滤层(20)与高效净水过滤膜(21)。
5.如权利要求1所述的具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，所述的微型紫外线除菌器(18)放置于集水器(17)的顶部，集水器(17)顶部加工放气小孔，保证冷凝水在接水管(910)与集水器(17)降液正常。
6.如权利要求1所述的具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，所述的半导体片冷端冷凝肋片(907)插入风道的全部截面，与风道流向平行，肋片底端涂有亲水层，用于增强换热；肋片表面涂有超疏水涂层，便于冷凝水及时从肋片上滴落。
7.如权利要求1所述的具有自加水功能的扩散吸收式文物展柜恒湿控制系统，其特征在于，所述的控制器包括第一调功器(22)、第二调功器(23)、水箱液位传感器(24)、微处理器(25)；所述水箱内设置水温传感器(26)，水温传感器(26)与微处理器(25)输入相连，所述展柜内布置温湿度传感器(27)，温湿度传感器(27)与微处理器(25)输入相连，水箱液位传感器(24)布置在水箱(6)顶部，微处理器25中设置外界空气风机工作计时器，用于记录空气取水组件工作时间，第一调功器(22)调节发生器的加热功率，所述第一调功器(22)输入端与微处理器(25)输出端相连，用于控制水箱温度实现对展柜湿度控制，第二调功器(23)调节加热丝的加热功率，所述第二调功器(23)输入端与微处理器(25)输出端相连。
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