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CN107965858A - 一种高大空间实验室内环境均匀性及精确控制的空调系统 - Google Patents

一种高大空间实验室内环境均匀性及精确控制的空调系统 Download PDF

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CN107965858A
CN107965858A CN201711469389.4A CN201711469389A CN107965858A CN 107965858 A CN107965858 A CN 107965858A CN 201711469389 A CN201711469389 A CN 201711469389A CN 107965858 A CN107965858 A CN 107965858A
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CN201711469389.4A
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赵振元
王明云
刘娟
江元升
于杰
赵梅
井向
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IT Electronics Eleventh Design and Research Institute Scientific and Technological Engineering Corp
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/044—Systems in which all treatment is given in the central station, i.e. all-air systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统，其特征在于：包括空调箱、新风管道、风阀、送风静压箱、FFU（高效过滤送风机）、送风孔板、湿度传感器、湿度传感器、回风孔板、干盘管、控制阀组、回风静压箱、压力传感器；本发明是通过对高大空间洁净空调系统的设计，实现在高大空间光学实验室内空调环境的均匀一致性，并通过精确控制环境温度、湿度、洁净度、风速，以满足实验对环境的苛刻要求。

Description

一种高大空间实验室内环境均匀性及精确控制的空调系统
技术领域
本发明涉及一种空调系统，具体来讲是一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统。
背景技术
随着科技的不断发展，特别是一些高科技实验活动对室内环境的要求越来越高，需要对房间内多个空调参数进行精确控制（洁净度、温湿度、风速等）。目前一些恒温恒湿实验室，为降低空调精确控制的难度，其空间均不会太大。而建筑高度在10m以上的高大建筑，由于高度较高，在空间上容易形成温差梯度及送风死角。本实验室长120m、宽25m、高30m，属于典型的高大空间。
本发明是用于光学实验的高大实验室内空调系统。光束实验对环境温度的波动及均匀性要求很高，控制精度为±0.3℃，且均匀性要求在空间中任一点，2小时内温度波动要维持在一定范围内、在光束范围内温度梯度变化也要控制在一定范围内，否则在光束截面上由于温度梯度产生的空气密度梯度和折射率梯度，会导致光束沿温度梯度的方向偏斜、光束瞄准误差，最终导致实验失败。
另外在光学实验室内进行光束实验时对环境风速也有很高的要求，要求风速≤0.1m/s，并要求在保证温度平衡的情况下，尽量减小风速值，以有利于控制实验室内风致振动，减少气体流动对实验的影响。
发明内容
因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统。本发明是通过采用气流仿真模拟等手段，对高大空间洁净室内发热源分布、送回风温度变化、送风速度变化、气流方向变化等进行了科学分析，完成了高大空间洁净室的空调系统设计，实现在高大空间光学实验室内空调环境的均匀一致性，并通过精确控制环境温度、湿度、洁净度、风速，以满足实验对环境的苛刻要求。
本发明是这样实现的，构造一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统，其特征在于：
包括空调箱、新风管道、风阀、送风静压箱、FFU、送风孔板、湿度传感器、湿度传感器、回风孔板、干盘管、控制阀组、回风静压箱、压力传感器。
空调箱通过新风管道接通至送风静压箱，新风管道上对应的每个支管均装有风阀；FFU风机位于送风静压箱内且对应于送风孔板处，湿度传感器、湿度传感器和压力传感器对应于实验室空间中，同时湿度传感器和压力传感器分别回接到空调箱，干盘管位于回风静压箱中，温度传感器与干盘管控制阀组连接。
根据本发明所述一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统，其特征在于：所述空调箱具有调温、过滤、控湿等功能，根据湿度传感器调节新风送风参数，提供满足实验室要求新风；新风通过送风管及其若干支管送至送风静压箱内，每个支管均装有可调节风阀，保证每根支管送风量基本一致；根据室内压力传感器调节空调箱内送风机转速，保证室内压力恒定；送风静压箱内空气在FFU过滤后经送风孔板送入实验室内，每个FFU都可单独控制，根据室内风速情况调整FFU风机转速，送风孔板可保证整个送风面上送风的均匀性。气流在实验室内水平层流移动，通过回风孔板回至回风静压箱内，回风在通过干盘管时，回水上的控制阀组会根据室内温度传感器的信号来调整阀组开度，以达到控制室内温度的目的；经过温度调节后的空气经回风夹道重新回到送风静压箱内，完成一次空气循环。
本发明具有如下优点：本发明在此提供一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统；本发明是通过对高大空间洁净空调系统的设计，实现在高大空间光学实验室内空调环境的均匀一致性，并通过精确控制环境温度、湿度、洁净度、风速，以满足实验对环境的苛刻要求。
附图说明
图1为发明的系统实施结构框图。
其中：空调箱1，新风管道2，风阀3，送风静压箱4，FFU（高效过滤送风机）5，送风孔板6，湿度传感器7，湿度传感器8，回风孔板9，干盘管10，控制阀组11，回风静压箱12，压力传感器13。
具体实施方式
下面将结合附图1对本发明进行详细说明，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，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的净化空调系统；有效解决高大空间内空调环境的均匀性一致性，并实现环境温度、湿度、洁净度、风速的有效控制。
如图1所示，本系统包括空调箱1、新风管道2、风阀3、送风静压箱4、FFU（高效过滤送风机）5、送风孔板6、湿度传感器7、湿度传感器8、回风孔板9、干盘管10、控制阀组11、回风静压箱12、压力传感器13。
其中，空调箱1通过新风管道2接通至送风静压箱4，新风管道2上对应的每个支管均装有风阀3；FFU （高效过滤送风机）5位于送风静压箱4内且对应于送风孔板6处，湿度传感器7、湿度传感器8和压力传感器13对应于实验室空间中，同时湿度传感器7和压力传感器13分别回接到空调箱1，干盘管10位于回风静压箱12中，湿度传感器8与控制阀组11连接。
运行时，空调箱1具有调温、过滤、控湿等功能，根据湿度传感器7调节新风送风参数，提供满足实验室要求新风。新风通过送风管2及其若干支管送至送风静压箱4内，每个支管均装有可调节风阀3，保证每根支管送风量基本一致。根据室内压力传感器13调节空调箱内送风机转速，保证室内压力恒定。送风静压箱内气体在FFU（高效过滤送风机）5过滤后经送风孔板6送入实验室内，每个FFU都可单独控制，根据室内风速情况调整FFU风机转速，送风孔板可保证整个送风面上送风的均匀性。气流在实验室内水平层流移动，通过回风孔板9回至回风静压箱12内，回风在通过干盘管10时，回水上的控制阀组会根据室内温度传感器的信号来调整阀组开度，以达到控制温度的目的。经过温度调节后的空气经回风夹道重新回到送风静压箱内，完成一次气体循环。
有益技术效果：
1、气流形式：传统的空调气流形式一般都为上送下回、上送侧回、下送上回，本次设计对象为由洁净度、温度梯度和风速都有要求的高大空间，上送或下送都会因为气流流程过长，在空气流动过程中，更易发生温度变化，本次设计的水平层流的气流形式能有效缩短气流流程，减小温度变化，减小高大空间内的温度梯度。另外实验室内有洁净度和风速的要求，侧送方式的送风口面积比顶送面积大，在满足单位时间内室内达到一定的换气量的条件下，水平层流送风更容易达到风速≤0.1m/s的要求。
2、温度控制形式：本次设计的温度控制形式与传统的中央空调集中控制的方式不同，本次是利用多组干盘管分别对不同区域温度进行独立控制的方式，能有效解决实验室内温度均匀性的问题。且干盘管的冷源采用的是中温冷冻水，能有效降低制冷机的能耗，达到节能目的。
3、送回风形式：送风方式是由在送风静压箱内的FFU (超高效过滤单元)提供动力，将过滤后的空气经送风孔板送至室内，气流在室内水平流动后，经回风孔板回至回风静压箱，气流经干盘管冷却后，重新回到送风静压箱。送回风孔板能有效解决其它形式的送风口带来的射流影响，达到送风的均匀性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (2)

1.一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统，其特征在于：
包括空调箱（1）、新风管道（2）、风阀（3）、送风静压箱（4）、FFU（5）、送风孔板（6）、湿度传感器（7）、湿度传感器（8）、回风孔板（9）、干盘管（10）、控制阀组（11）、回风静压箱（12）、压力传感器（13）；
空调箱（1）通过新风管道（2）接通至送风静压箱（4），新风管道（2）上对应的每个支管均装有风阀（3）；FFU（5）位于送风静压箱（4）内且对应于送风孔板（6）处，湿度传感器（7）、湿度传感器（8）和压力传感器（13）对应于实验室空间中，同时湿度传感器（7）和压力传感器（13）分别回接到空调箱（1），干盘管（10）位于回风静压箱（12）中，湿度传感器（8）与控制阀组（11）连接。
2.根据权利要求1所述一种高大空间实验室室内环境均匀性及精确控制的空调系统，其特征在于：所述空调箱（1）具有调温、过滤、控湿等功能，根据湿度传感器（7）调节新风送风参数，提供满足实验室要求新风；新风通过送风管（2）及其若干支管送至送风静压箱（4）内，每个支管均装有可调节风阀（3），保证每根支管送风量基本一致；根据室内压力传感器（13）调节空调箱内送风机转速，保证室内压力恒定；送风静压箱内气体在FFU(5)过滤后经送风孔板（6）送入实验室内，每个FFU都可单独控制，根据室内风速情况调整FFU风机转速，送风孔板可保证整个送风面上送风的均匀性；气流在实验室内水平层流移动，通过回风孔板（9）回至回风静压箱（12）内，回风在通过干盘管（10）时，回水上的控制阀组会根据室内温度传感器的信号来调整阀组开度，以达到控制温度的目的；经过温度调节后的空气经回风夹道重新回到送风静压箱内，完成一次气体循环。
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