一、引言

二、制冷工作原理創新點

（一）雙循環制冷協同機制

1. 傳統的兩箱式冷熱沖擊試驗箱通常采用單一制冷循環，存在制冷速度慢、溫度轉換效率低等問題。而新型的設計采用了雙循環制冷系統，即高溫制冷循環和低溫制冷循環獨立運行且協同工作。高溫制冷循環主要負責快速將試驗箱的高溫區冷卻至設定的中溫過渡溫度，采用中溫制冷劑如 R404A，其蒸發溫度范圍在 - 30℃至 - 10℃之間，能夠高效地處理相對較高溫度區間的熱量轉移。低溫制冷循環則專注于將低溫區進一步冷卻到極低溫度，并在冷熱沖擊過程中維持低溫環境，使用低溫制冷劑如 R23，蒸發溫度可低至 - 80℃以下。

2. 這種雙循環制冷機制的創新之處在于，當需要進行從高溫到低溫的沖擊試驗時，高溫制冷循環首先快速啟動，使高溫區的熱量迅速散發，將溫度快速降至中溫過渡點，然后低溫制冷循環緊接著全力運行，將低溫區的低溫空氣引入高溫區，實現快速的溫度沖擊。例如，在對電子芯片進行熱沖擊測試時，從 100℃的高溫環境瞬間轉換到 - 60℃的低溫環境，雙循環制冷系統能夠在極短的時間內（如幾分鐘內）完成這一轉換過程，而傳統單循環制冷系統則可能需要十幾分鐘甚至更長時間，大大提高了測試效率，并且減少了樣品在過渡溫度區間停留的時間，使測試結果更接近真實的環境使用情況。

（二）動態熱負荷自適應調節技術

1. 在制冷過程中，試驗箱內的熱負荷會隨著測試樣品的特性、數量以及試驗階段的不同而發生變化。傳統的制冷系統難以實時根據熱負荷的動態變化進行精準調節，容易導致溫度波動過大或制冷效率低下。創新的兩箱式冷熱沖擊試驗箱引入了動態熱負荷自適應調節技術，通過在試驗箱內多個關鍵位置布置高精度的溫度傳感器和熱流傳感器，實時監測熱負荷的變化情況。

2. 這些傳感器將采集到的數據傳輸給智能控制系統，控制系統根據預設的算法和實時數據，動態調整高溫制冷循環和低溫制冷循環的壓縮機轉速、膨脹閥開度以及風機風量等關鍵參數。例如，當放入大量發熱樣品時，系統會自動提高制冷系統的制冷量，增加壓縮機的轉速和風機的風量，確保試驗箱內溫度能夠穩定在設定值范圍內。反之，當熱負荷較小時，系統會適當降低制冷功率，以節約能源并減少設備的磨損。這種動態調節技術能夠使試驗箱在面對各種復雜的熱負荷變化時，始終保持高精度的溫度控制，溫度波動范圍可控制在 ±1℃以內，而傳統試驗箱的溫度波動往往在 ±3℃左右，顯著提高了測試結果的準確性和可靠性。

三、配置創新點

（一）高效熱交換器設計

1. 熱交換器是制冷系統中的關鍵部件，其性能直接影響制冷效率。新型兩箱式冷熱沖擊試驗箱采用了新型的高效熱交換器設計，例如采用微通道熱交換器技術。與傳統的管翅式熱交換器相比，微通道熱交換器具有更大的換熱面積和更高的換熱效率。其通道尺寸通常在毫米甚至微米級別，制冷劑在微通道內流動時，能夠形成更薄的液膜，增強了制冷劑與管壁之間的熱交換效果。

2. 同時，微通道熱交換器的結構緊湊，體積更小，能夠在有限的空間內實現更強大的換熱功能。在制冷過程中，這種高效熱交換器能夠使制冷劑更快速地吸收或釋放熱量，從而加快制冷速度，降低壓縮機的工作負荷。例如，在相同的制冷條件下，采用微通道熱交換器的試驗箱比采用傳統熱交換器的試驗箱制冷時間可縮短約 30%，并且能夠減少約 20% 的能耗，提高了設備的整體能效比，降低了長期運行成本。

（二）智能控制與監測系統集成

1. 傳統的兩箱式冷熱沖擊試驗箱的控制系統功能相對單一，主要集中在溫度設定與簡單的運行控制上。而現代創新的試驗箱配備了高度智能化的控制與監測系統，該系統基于先進的微處理器和可編程邏輯控制器（PLC）技術構建。它不僅能夠實現對制冷系統、加熱系統、風機系統等設備的精確控制，還具備強大的監測功能。

2. 系統通過各種傳感器實時采集試驗箱內的溫度、濕度、壓力、熱流等多種參數，并將這些數據進行實時處理和分析。一方面，能夠以直觀的圖形界面和報表形式展示給操作人員，方便其隨時了解試驗箱的運行狀態和測試數據；另一方面，具備故障診斷和預警功能，能夠根據預設的故障模型和實時數據，及時發現設備的潛在故障隱患，并發出預警信號，提醒操作人員進行維護和檢修。例如，當制冷系統的某個部件出現性能下降或故障跡象時，系統能夠提前預測可能出現的溫度失控情況，并通知維修人員進行更換或修復，避免了因設備故障導致的測試中斷和樣品損壞，提高了設備的可靠性和穩定性，保障了測試工作的連續性。

（三）環保制冷劑的應用與優化

1. 隨著環保意識的增強，制冷行業對制冷劑的環保要求越來越高。傳統的兩箱式冷熱沖擊試驗箱常用的一些制冷劑如氟利昂類物質，對臭氧層有破壞作用且具有較高的全球變暖潛能值（GWP）。新型的試驗箱在制冷劑的選擇上進行了創新，采用了環保型制冷劑，如氫氟烴（HFC）類制冷劑的替代品，如 R1234yf 等。這些新型制冷劑的臭氧消耗潛能值（ODP）幾乎為零，全球變暖潛能值也大大降低，符合國際環保法規的要求。

2. 然而，這些新型環保制冷劑的物理性質和熱工性能與傳統制冷劑有所不同，需要對制冷系統進行優化設計。例如，在壓縮機的選型上，需要選擇與新型制冷劑相匹配的高效渦旋式壓縮機，其能夠適應新型制冷劑的壓力 - 容積特性，提高制冷效率。同時，在膨脹閥、蒸發器、冷凝器等部件的設計和參數調整上，也需要根據新型制冷劑的特性進行優化，以確保整個制冷系統能夠穩定、高效地運行。通過環保制冷劑的應用與制冷系統的優化配置，兩箱式冷熱沖擊試驗箱在滿足環保要求的同時，仍然能夠保持良好的制冷性能，為可持續發展的測試需求提供了有力支持。