爬箱控温一站式解决
——爬宠饲养箱全自动冷热净味空调
手语制造
2017年冬
一、为什么需要新的调温设备？
我是个爱好DIY的饲养者，日常饲养过程中发现现有调温设备不能完全满足自己需求，加热垫、陶瓷灯、远红外加热灯、空调灯、UVA，都有以下不便：
（1）功能单一
只能单向加热，且需另购温度控制开关。
（2）能效低，调温慢
现有设备的加热速度普遍较慢，对于箱温出现剧烈波动的场景不能迅速拉回目标温度。
现有设备将电能转化为热能的效率普遍较低。特别是加热垫通过中间介质传递热能，效率低得可怜。即使采用热能转化率达90%以上的PTC陶瓷发热元件的陶瓷灯，通过热辐射加热方式损失的能量也非常多。
（3）安全性差，影响湿度
现有设备如加热垫，为降低成本，结构极为简单，市面上存在大量不具备限温保护功能的产品，容易因使用不当或电路故障使热量迅速堆积造成安全隐患。灯类加热器表面温度极高（超过300℃），安置在饲养箱内对宠物和饲主的手都是安全威胁。使用加热垫和灯类设备时，垫层和箱内气温可形成很大的温差，易伤及宠物，垫层已达到很高温度了，箱内空气还没加热到设定目标。现有设备做出的热点附近高温区过于集中，稍微离开些距离温度就断崖式下跌。
另外较多人反应现有设备都会造成湿度迅速流失。
随便举几个现有设备处理不好的场景：
（1）无论冬季还是夏季，开箱照顾都会立即破坏箱内温湿度，恢复箱温需要较长时间。
（2）夏季出行多日，不开空调不开门窗的情况下可能造成箱内持续高温。
（3）北方冬季进入采暖季后室温可达30℃以上，若饲养箱靠近暖气或地暖会造成热量迅速累积。某些宠物会因为高温失去活力，这时制热设备就无能为力了。
于是决定做出一种“不同”的调温设备，能做出相对稳定的箱温分布，且在箱温剧烈波动时能迅速恢复到设定温度，还要保护箱内湿度。
二、爬宠空调的调温原理、结构和特点
经过数版改进，数百种元件不断组合，做出这套相对更完善的温控方案：采用“真 · 空调”结构的爬宠饲养箱全自动冷热净味空调（以下简称“爬宠空调”）。
调温原理：
采用热泵的热量搬运原理。基于屋内空气体积远远大于饲养箱内空气体积的假设，在箱内和箱外空气间搬运热量不会对屋内气温造成可测量的变化，利用屋内空气作为大容量热量存储器。
制热时从箱外搬运热量到饲养箱内；制冷时从饲养箱内搬运热量到箱外。
爬宠空调是目前唯一制热能效比超过100%的设备，60W耗电量能发出超过100W的热量。
▲爬宠空调原理示意
爬宠空调为内外机分体结构。内机置于饲养箱内，负责循环调节缸内气温。出风方向集中，送风距离可达2米以上。集成高精度、高刷新率温度探头。因采用箱内循环方式，饲养箱和外部几乎没有空气交换，所以调温效率高、速度快，且不伤害绝对湿度。
▲内外机合影
内机中的微型换热器，使用石墨烯涂层加快换热速度，以微小体积达到超过100W的换热效率。内机外壳采用3D打印工艺一次成型，来自玉米的PLA环保材料即使被宠物啃食也不会造成伤害。
▲内机安装姿态
▲内机回风侧
内机具有模拟自然风的循环风功能，即使不需要制热/制冷也可以间歇性启动箱内循环风，可更换的蜂窝活性炭净味滤芯可快速清除大部分箱内异味。空调出风温和，接近海边微风的力度，不会干扰爬宠舒适度。
▲净味滤芯
▲滤芯安装盖
外机置于饲养箱外，通过循环水管与内机相连，负责与箱外屋内空气交换热量。集成了电源和控制主板，可直接通过外机控制面板设置箱内目标温度。
▲空调外机
▲外机换热原理
根据饲养品种需求不同，爬宠空调可做出两种箱温分布方式：
（1）均匀分布
将内机固定于箱内一角，直吹饲养箱最远端对角，空调出风直达最远端，迫使全箱空气流向空调回风口，通过换热器加热/制冷后再次送达远端。这种“全箱循环安装模式”可以做出均匀恒定的箱温。
（2）冷热分区
若需箱内温度呈明确梯度分布，可将空调内机安置于热点上方附近，空调出风直吹热点区域，即出风口和热点间形成的“加温循环通道”不通过整个饲养箱，从而在饲养箱内建立热点。空调设置的目标温度即为热点温度，从热点到箱壁温度将平滑降低，这比灯类产品做出的高度集中的高温区要舒适自然些。空调出风强度类似自然环境下海边的微风吹拂，不影响爬宠舒适。
▲万向支架可随意调整出风方向
无论采用哪种布置方式，垫材表面的温度分布和箱温分布相同，即垫材表面温度随接触空气温度而变化。并且不会在垫材内部积聚高热，对某些需要埋土冬眠或蜕壳的品种是安全的。
爬宠空调特点总结：
（1）双向主动温控
自带温控功能，制热/制冷自动切换，箱温牢牢锁定在设定范围。
（2）快速调温
直接加工箱内空气，调温速度快、效率高。箱温出现剧烈波动时能快速调整回目标温度
（3）安全性高
内机换热器表面温度不超过80℃，出风温度最多高于箱温20℃。
（4）不破坏箱内湿度
（5）箱温分布方式可控
根据不同布置方式，可做出均匀分布或冷热分区的箱温。
（6）可快速清除箱内异味
三、规格参数
内机尺寸：100*60*80mm
外机尺寸：200*200*130mm
内机外壳：环保无毒的PLA聚乳酸
外机外壳：阻燃ABS盒
温度探头：NTC热敏电阻探头
净味滤芯材料：蜂窝活性炭
导热介质：纯净水
测温精度：0.1℃
启动功率：75W
调温功率：60W
循环净味功率：10W
最大制热量：108W
最大制冷量： 48W
建议适用空间：长度在2米以内的常见爬宠饲养箱
内机出风温度：制热时高于箱温20℃以内，制冷时低于箱温10℃以内。
四、包装清单
▲包装清单
1、空调内机 X 1
2、空调外机 X 1
3、止水接头 X 2
4、循环水管 X 2米
5、电源线 X 1
6、控制线 X 1
7、附件：蜂窝活性炭净味滤芯 X 1
8、附件：内机万向支架 X 1
9、附件：加水漏斗 X 1
10、附件：外机垫脚 X 4
五、三步简单安装
1、内机接线
将净味滤芯插入滤芯盖，安装在内机上。两根循环水管一端接止水接头，另一端插入内机宝塔头。接上控制线。用万向支架将内机固定于饲养箱内，大致调整吹风方向后，将水管和控制线从箱壁线控穿出箱外。
▲安装净味滤芯
▲内机接循环水管和控制线
▲用万向支架固定
2、外机接线
保持红色开关处于“0”状态。分别接入循环水管、控制线、电源线。
移除空调时，轻按止水接头上方的金属按片，听打“嗒”声即可拔除止水接头。止水接头可防止内外机断开时循环水泄漏。
▲外机接线
3、加水开机
开机前应先给水箱加水，拧开外机顶部水箱盖放入加水漏斗，从水位观察窗看到水量达80%即可停止。将红色开关置于“—”位置开机，循环水流向内机，水箱水位迅速降低，这时再次加水到80%停止加水，拧好水箱盖。
至此安装完毕。
▲开机前首次加水
▲开机后再次加水
▲安装完毕
附录：测试数据参考
以下通过3个测试考察爬宠空调的能力，数据仅供参考。
对比测试选取热风机、陶瓷灯和远红外加热灯三种加热设备作为参照。
1、各设备耗电量对比
前三种设备仅具备加热能力，从读取到的实时功率看，运行功率均大于标识功率。
爬宠空调启动瞬间功率为75W，正常加热/制冷状态下运行功率为60W。如果仅启动循环净味功能，功率仅为10W左右。
2、加热速度对比
测试方法：在8㎡无人房间内放置一120*60*60cm（容量430L）的杉木饲养箱，通过家用空调保持屋内温度恒定在16℃。
▲测试箱
▲测试室温
爬宠空调安装在左端箱壁，温度传感器贴在右端箱壁，作为对比的3种设备均安装在接近箱体中间的灯座内，爬宠空调的安装位置离温度传感器更远。各设备开始测试前都将箱温降到17℃左右，通过温度传感器读取实时温度。记录箱温达到20℃和22℃的用时，代表设备加热速度。记录最终能够稳定到的箱温，代表设备最大制热量。
▲安装位置
从结果看，各设备性能有较明显差异。
其中陶瓷灯和远红外加热灯未能完成22℃加温测试，主要是因为设备本身不具备空气循环功能，所以设备附近小区域内集中了大量的热量，但稍远位置温度却提升不起来。热风机由于安装姿态限制，出风向下且不集中，造成热风只在小区域内上下循环，稍远的位置需要较长时间才能被加热。
爬宠空调仅用11分钟就将箱温提升到20℃，并最快完成了22℃升温目标，最终使箱内箱外温差稳定在7.2℃。
3、爬宠空调20分钟制冷测试
最后在同一饲养箱内，再做一个20分钟降温测试。
环境温度26℃，各时间点箱内温度记录：
测试数据分析：
（1）20分钟左右，箱温下降2℃。
（2）箱内箱外温差达到3.5℃以上。
（3）如果继续测试箱温还能进一步降低。
本文介绍的爬宠空调是爬宠爱好者手语的个人制造作品，欢迎各位朋友提出意见与建议，我们会根据大家的提议持续改进。
👇找 rlyl 要手语微信
rlyl
Author：手语（徐楠）
Editor：rlyl
联系客服
