利用环境热量复温的高低温环境试验箱制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及高低温试验箱设备领域，尤其涉及利用环境热量复温的高低温环境试验箱制冷系统。


背景技术：

2.目前的高低温试验箱，采用复叠式蒸汽压缩制冷方式，由高温级制冷系统和低温级制冷系统复叠而成，制冷系统由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置等主要部件组成。高温级制冷系统的蒸发器为低温级制冷系统的冷凝器提供冷量，使得试验箱内温度满足-65℃、以及-70℃的要求。
3.目前的高低温试验箱，使用过程中，当箱内温度达到低温温度，完成实验需复温时，通常采用电加热方式。既消耗了电能，又浪费了已存在的冷量，使得再次降温制冷时会又对环境排放热量，造成了能源浪费。同时也增加了环境降温的能耗和费用。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种利用环境热量复温的高低温环境试验箱制冷系统。本实用新型通过制冷剂泵驱动制冷剂循环，利用环境热量进行复温。
5.本实用新型使用制冷剂泵驱动制冷剂，克服阻力流动，充分利用试验箱内与环境的温差，利用环境的热量为试验箱内升温，有效减少了高低温试验箱的运行能耗和费用；同时又利用降温后试验箱体内的冷量对环境进行降温，尤其是在夏季，可显著减少环境降温的能耗和费用，节能效果显著。
6.本实用新型通过下述技术方案实现：
7.利用环境热量复温的高低温环境试验箱制冷系统，包括：
8.置于箱体外部的箱外换热器102；
9.置于箱体内部的箱内换热器104；
10.制冷剂泵201；
11.所述箱外换热器102的出口，与箱内换热器104的进口之间的管路上，串联有节流阀103，在节流阀103的两端口并联有第一截止阀203；
12.所述箱内换热器104的出口，与箱外换热器102的进口管路上，依次连接有：第四截止阀206、制冷压缩机101和第五截止阀207；
13.所述箱内换热器104的出口，通过管路依次连接第二截止阀204、储液罐202和制冷剂泵201；制冷剂泵201的出口管路，通过第三截止阀205连接箱外换热器102的进口。
14.所述制冷剂泵201以及箱外换热器102的风机，均设有转速调节器。
15.所述第一截止阀203、第二截止阀204、第三截止阀205、第四截止阀206和第五截止阀207，可采用电磁或者手动截止阀。
16.所述节流阀103，为电子膨胀阀或者手动节流阀或热力膨胀阀或毛细管。
17.所述高低温环境试验箱制冷系统的试验箱内，设有温度传感器。
18.所述试验箱的箱体壁面设有保温层。
19.所述储液罐202内储存的制冷剂为r404a制冷剂或其它相适用的制冷剂。
20.一种由制冷剂泵驱动利用环境热量对试验箱复温的方法，包括如下步骤：
21.当试验箱箱内温度达到所需的低温温度后，完成实验；
22.需复温时，停止制冷压缩机101；
23.开启第一截止阀203、第二截止阀204和第三截止阀205；
24.关闭第四截止阀206和第五截止阀207；
25.开启箱外换热器102的风机，和箱内换热器104的风机；
26.此时制冷系统压力平衡，制冷剂在箱内换热器104内冷凝为液态制冷剂，经过第二截止阀204进入储液罐202；
27.启动制冷剂泵201，液态制冷剂在制冷剂泵201驱动下，经第三截止阀205流至箱外换热器102，由于试验箱的箱外环境温度高于制冷剂的饱和温度，制冷剂从箱外环境吸收热量，并部分气化为气态制冷剂后，在制冷剂泵201产生的压力差作用下，经第一截止阀203流回至箱内换热器104被冷凝放出热量，对试验箱内加热使其复温，最后再经过第二截止阀204进入储液罐202，完成一个循环；
28.在对试验箱内加热使其复温的过程中，通过控制制冷剂泵201的转速，即可调节试验箱内的复温速率，进而满足实验过程中，对复温速度的要求；
29.或者，根据环境温度与试验箱内温度之差，以及试验箱内实际温度与设定温度之差，调节箱外换热器102风机转速和制冷剂泵201的转速，即可调节试验箱内的复温速率，进而满足实验过程中，对复温速率的要求。
30.本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
31.本实用新型复温过程中，首先停止制冷压缩机，接着开启第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀；并关闭第四截止阀和第五截止阀；在开启箱外换热器的风机，和箱内换热器的风机；此时制冷系统压力平衡，制冷剂在箱内换热器内冷凝为液态制冷剂，经过第二截止阀进入储液罐；启动制冷剂泵，液态制冷剂在制冷剂泵驱动下，经第三截止阀流至箱外换热器，由于试验箱的箱外环境温度高于制冷剂的饱和温度，制冷剂从箱外环境吸收热量，并部分气化为气态制冷剂后，在制冷剂泵产生的压力差作用下，经第一截止阀流回至箱内换热器被冷凝放出热量，对试验箱内加热使其复温，最后再经过第二截止阀进入储液罐，完成一个循环；上述复温过程中，在满足高低温试验箱操作要求的基础上，充分利用降温后箱体内的冷量和环境与箱内的温差，利用环境的热量为箱内升温，减少高低温试验箱的运行能耗和费用。与此同时，还起到了对环境的降温，尤其是在夏季可显著减少环境降温的能耗和费用，具有显著的节能效果。
32.在复温过程中，由于环境与箱内的温差逐渐减小，试验箱内复温速率会降低，因此本实用新型通过调节箱外换热器风机和制冷剂泵的转速，可调节复温速率，以满足各种工况下实验需求。
33.然而，本实用新型在试验箱进行降温使用时，仅需要关闭第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，开启第四截止阀和第五截止阀；制冷系统，即可按原有运行方式运行：制冷剂经制冷压缩机压缩升压，箱外换热器放热冷凝，节流阀节流降压、降温，箱内换热器吸收
热量、制冷、气化，完成制冷循环，当试验箱箱内温度达到所需的低温要求后，完成实验。
34.本实用新型构思巧妙的与原系统有机结合，技术手段简便易行，造价低廉，具有积极地推广应用价值。
附图说明
35.图1为本实用新型利用环境热量复温的高低温环境试验箱制冷系统原理图。
36.图2为原有高低温环境试验箱制冷系统原理图。
具体实施方式
37.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
38.图2所示高低温环境试验箱制冷系统原理，流程为：
39.制冷压缩机101(压缩升压)
→
箱外换热器(冷凝器)102放热冷凝
→
节流阀103节流降压和降温
→
箱内换热器(蒸发器)104完成吸收热量、制冷、气化。
40.图1为本实用新型所公开的：利用环境热量复温的高低温环境试验箱制冷系统，其包括：
41.置于箱体外部的箱外换热器102；
42.置于箱体内部的箱内换热器104；
43.制冷剂泵201；
44.所述箱外换热器102的出口，与箱内换热器104的进口之间的管路上，串联有节流阀103，在节流阀103的两端口并联有第一截止阀203；
45.所述箱内换热器104的出口，与箱外换热器102的进口管路上，依次连接有：第四截止阀206、制冷压缩机101和第五截止阀207；
46.所述箱内换热器104的出口，通过管路依次连接第二截止阀204、储液罐202和制冷剂泵201；制冷剂泵201的出口管路，通过第三截止阀205连接箱外换热器102的进口。
47.所述制冷剂泵201以及箱外换热器102的风机，均设有转速调节器。
48.所述第一截止阀203、第二截止阀204、第三截止阀205、第四截止阀206和第五截止阀207，可采用电磁或者手动截止阀。
49.所述节流阀103，为电子膨胀阀或者手动节流阀或热力膨胀阀或毛细管。
50.所述高低温环境试验箱制冷系统的试验箱内，设有温度传感器。
51.所述试验箱的箱体壁面设有保温层。
52.所述储液罐202内储存的制冷剂为r404a制冷剂或其它适用的制冷剂。
53.本实用新型由制冷剂泵驱动利用环境热量，对试验箱复温的过程如下：
54.当(高低温)试验箱进行降温使用时：
55.第一截止阀203、第二截止阀204和第三截止阀205关闭，第四截止阀206和第五截止阀207开启；制冷系统按原运行方式(图2所示)运行，(高温级循环)制冷剂经制冷压缩机101压缩升压
→
箱外换热器(冷凝器)102放热冷凝
→
节流阀103节流降压、降温
→
箱内换热器(蒸发器)104吸收热量、制冷、气化，完成制冷循环，当试验箱箱内温度达到所需的低温温度后，完成实验。
56.当(高低温)试验箱需要复温时：
57.停止制冷压缩机101；
58.开启第一截止阀203、第二截止阀204和第三截止阀205；
59.关闭第四截止阀206和第五截止阀207；
60.开启箱外换热器102的风机，和箱内换热器104的风机；
61.此时制冷系统压力平衡，制冷剂在箱内换热器104内冷凝为液态制冷剂，经过第二截止阀204进入储液罐202；
62.启动制冷剂泵201，液态制冷剂在制冷剂泵201驱动下，经第三截止阀205流至箱外换热器102，由于试验箱的箱外环境温度高于制冷剂的饱和温度，制冷剂从箱外环境吸收热量，并部分气化为气态制冷剂后，在制冷剂泵201产生的压力差作用下，经第一截止阀203流回至箱内换热器104被冷凝放出热量，对试验箱内加热使其复温，最后再经过第二截止阀204进入储液罐202，完成一个循环；
63.在对试验箱内加热使其复温的过程中，通过控制制冷剂泵201的转速，即可调节试验箱内的复温速率，进而满足实验过程中，对复温速度的要求；
64.或者，根据环境温度与试验箱内温度之差，以及试验箱内实际温度与设定温度之差，调节箱外换热器102风机转速和制冷剂泵201的转速，即可调节试验箱内的复温速率，进而满足实验过程中，对复温速率的要求。
65.假设，当环境温度为25℃时，本实用新型则无需采用电加热复温至5℃。本实用新型与采用电加热复温相比，节能80％，减少高低温试验箱的运行能耗和费用。且可减低环境温度，在夏季可减少环境降温的能耗和费用，具有显著的节能效果。
66.本实用新型高低温环境试验箱，其中，高低温是指：高温130至150℃，低温-60℃至-70℃。
67.如上所述，便可较好地实现本实用新型。
68.本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。