针对目前恒温恒湿试验箱的高能耗低精度的缺陷, 本文提出了一种节能型高精度恒温恒湿试验箱, 其工作原理如图 2 所示。与常规的恒温恒湿试验箱不同的是: 节能型高精度恒温恒湿试验箱采用可进行能量调节的变容量压缩机, 采用风冷再热冷凝器取代电加热器作为再热补偿部件, 并采用冷媒三通比例调节阀作为再热量的调节机构, 增加了一些必要的系统电磁阀和单向阀, 控制上采用 PLC 控制器和 PID 控制方案。
下面对节能型高精度恒温恒湿试验箱所采用的一系列节能技术进行原理性介绍:

(1) 采用可进行能量调节的变容量压缩机目前, 可进行能量调节的变容量压缩机主要有数码涡旋压缩机、变频压缩机、无级调载压缩机等几种类型。节能型高精度恒温恒湿试验箱所设计采用的是谷轮公司的数码涡旋压缩机。
与其他变容量压缩机相比, 数码涡旋压缩机具有更宽广的制冷制热容量调节范围(10%～100%) 、更精确的容量控制和室温控制、更优良的除湿性能、部分负荷时具有更高的能效比、低噪音与低振动、无电磁干扰、极佳的回油特性、系统简单可靠等技术特点, 是目前技术水平最高的变容量压缩机。

(2) 采用风冷再热冷凝器取代电加热器制冷系统的冷凝器会放出大量的冷凝热, 通常这些冷凝热量将作为废热排放到外界。而采用风冷冷凝器作为再热部件, 就可以回收制冷系统排放的冷凝热量, 对空气进行补偿升温, 从而无需消耗额外的加热能量。这是一种非常节能的热回收方案, 目前在除湿机上应用较多, 但由于对温度的控制精度差, 在恒温恒湿试验箱上一直难以得到应用。

(3) 采用冷媒三通比例调节阀调节再热量由于冷凝热量为制冷量和压缩机输入功率的总和, 对于一般空调器来说, 如果全部回收冷凝热, 可以使空气温度升高 10～20℃, 而恒温恒湿试验箱经其制冷系统降温处理后的空气温度一般为 10～15℃, 如果再经风冷再热冷凝器补偿升温, 空气出风温度可达 20～30℃。这样, 如果采用并联连接的风冷再热冷凝器与水冷冷凝器双位切换温控方式, 必然存在着温控精度差的
问题, 并进而影响湿度的控制。因此, 如果恒温恒湿试验箱配风冷再热冷凝器, 必须对冷凝热的回收量进行控制和调配。
采用冷媒三通比例调节阀, 则可以实现制冷剂流量在并联连接的风冷再热冷凝器与水冷冷凝器两个支路之间的0～100%的比例分配,从而实现对流经风冷再热冷凝器的制冷剂流量亦即再热量的精确控制, 使得采用风冷再热冷凝器取代电加热器的节能方案应用于恒温恒湿试验箱成为可能。

(4) 采用 PLC 控制器和 PID 控制方案 应用 PLC 控制器, 采用露点控制法, 并以湿度优先控制为原则, 通过数码涡旋压缩机的无级加载和卸载, 对出风露点温度进行精确控制。数码涡旋压缩机不停机卸载的运行特性可以大幅度地减少压缩机启停次数, 而且, 在部分工况下, 湿度可以得到精确控制, 加湿器运行时间减少, 系统更节能。应用 PID 控制方案, 通过冷媒三通比例调节阀对流经风冷再热冷凝器制冷剂流量的精确调配, 实现对出风温度的精确控制。
综上所述, 采用一系列的先进节能技术的新型恒温恒湿试验箱, 理论上应该实现节能和精确控制温湿度的目标。