恒溫恒濕實驗室如何設計才更合理？

　　

　　一、恒溫恒濕實驗室方案概述

　　

　　恒溫恒濕實驗室是將某一實驗室通過某些專用設備和技術方法，使其室內溫濕度符合某一調濕和試驗用標準大氣的要求。恒溫恒濕實驗室是生產企業的產品質量檢驗與商品質量檢驗把關的基礎設施。恒溫恒濕實驗室廣泛應用于棉紡、毛紡、化纖、紙張、包裝、煙草生產企業以及質檢、纖檢等部門，按照ISO和GB有關標準規定，紡織品、紡織原料、紙張、紙品和紙箱等商品的物理項目的檢驗必需在標準大氣條件下進行。紡織品和紡織原料檢驗的標準大氣按ISO139和GB6529標準規定，溫度20±2℃，相對濕度65%±2%；紙張、紙品和紙箱類商品檢驗的標準大氣按照ISO187和GB標準規定，溫度23±1℃，相對濕度50%±2%。除了常規溫濕度的恒溫恒濕實驗室，還有其它特殊的5-18℃低溫、30-80℃高溫、相對濕度要求小于40%RH低濕、相對濕度高于80%RH的高濕等特殊要求的恒溫恒濕實驗室。

　　

　　二、方案的設計要點

　　

　　實驗室的整體規劃，涉及范圍極廣，要考慮到以下要求：需建筑、水電、空調、實驗室使用者等各項專業技術人員共同參與規劃。

　　

　　1、設計目的：

　　

　　為實驗室設備創造一個既能確保其穩定可靠運行，又能滿足用戶使用要求及工作人員身心健康的工作場所。

　　

　　2、總體設計：

　　

　　全面考慮各專業之間的關系，進行嚴格的協調，做到不錯，不漏，不碰。

　　

　　3、具體設計：

　　

　　采用國內外先進技術，選用既先進，性能價格比又合理的和材料，融入人性化的設計理念。

　　

　　恒溫恒濕實驗室總體設計規劃要點：

　　

　　(1)溫濕度控制范圍；

　　

　　(2)溫濕度控制精度；

　　

　　(3)潔凈度要求；

　　

　　(4)照度要求；

　　

　　(5)設備的熱濕量范圍；

　　

　　(6)空調送回風方式；

　　

　　(7)空壓之平衡措施；

　　

　　(8)引入新風的必要性；

　　

　　(9)系統排氣的必要性；

　　

　　(10)保溫隔熱的措施；

　　

　　(11)設施與動力的配置；

　　

　　(12)靜電、振動及噪音；

　　

　　(13)設備空間與空調間；

　　

　　(14)進出通道及更衣緩沖區的布置；

　　

　　(15)足夠的維護保養空間；

　　

　　(16)室內凈高與樓板載重；

　　

　　(17)公害、污染與防災；

　　

　　(18)安裝及運轉成本的衡量；

　　

　　(19)美觀性要求；

　　

　　(20)安裝成本與工期控制；

　　

　　(21)運轉成本；

　　

　　(22)維護性與彈性等因數。

　　

　　三、恒溫恒濕實驗室運行特點

　　

　　1、恒溫恒濕實驗室，采用直接蒸發式獨立的恒溫恒濕空調系統，具有系統簡單、便于調節、操作方便、節能等優點。在工程設計中，要根據實驗室的溫濕度精度要求合理選擇系統，盡可能把房間的負荷計算詳細并選取匹配的恒溫恒濕機組。

　　

　　2、為了滿足室內恒溫恒濕精度的要求，恒溫恒濕空調房間的換氣次數大，根據經驗，±2℃的恒溫室，換氣次數約10～15次/h；±1℃的恒溫室，換氣次數約15～20次/h；±0.5℃的恒溫室，換氣次數約>20次/h；±0.2℃的恒溫室，換氣次數約>30次/h；

　　

　　3、氣流組織設計也是影響恒溫室精度的主要因素之一，在高精度的恒溫恒濕室內設計氣流組織應考慮一下原則：合理的氣流組織流程，充分發揮送風氣流的冷卻或加熱作用；建個穩定均勻的溫度場，以保證在氣流到達工作區時，其平均溫度與工作區的溫度差不超過允許的溫度波動值；氣流到達工作區時，其流動速度在0.25m/s左右。±2℃及±1℃高精度的恒溫恒濕實驗室，采用全孔板和局部孔板送風，下部均勻回風，效果較好。

　　

　　4、在恒溫恒濕實驗室建造中，其保溫密閉性也是非常關鍵的；保溫密閉性良好的實驗室具有節約能量、提高溫濕度精度、降低運行費用等優點。

　　

　　四、恒溫恒濕實驗室組成部分

　　

　　高精密恒溫恒濕實驗室系統主要應用于紡織品檢測系統、紙張檢測、計量標定、涂料檢測、包裝檢測、精密加工、三坐標檢測、科研機構等。隨著對質量控制的要求越來越嚴格，恒溫恒濕環境的需求越來越大，應用的領域也越來越寬廣。

　　

　　1、實驗室裝修：

　　

　　要求嚴格的保溫隔濕性能，建議實驗室四個立面采用彩鋼復合板(為了滿足防火要求，一般采用巖棉彩鋼板。但是巖棉保溫性能差，最好是在巖棉彩鋼板外側再加封一層酚醛鋁箔保溫板，增加外墻保溫性能，能夠有效的節能減耗)，為了保證密閉性，頂面應采用彩鋼板密封，在頂面再加封酚醛鋁箔板保溫，地面則采用酚醛保溫板進行保溫隔濕處理；對于透視窗，要求采用雙層中空玻璃窗。

　　

　　2、實驗室空調

　　

　　實驗室空調是溫濕度控制的心臟，要求精度高，故障率低。所以必須要求空調能調節制冷量，目前市面上有兩種方式：變頻調節和冷凍水調節方式。

　　

　　變頻調節：實際上就是通過改變供電性質而改變壓縮機的功率，讓壓縮機實現低負荷工作或者過負荷工作，同時調節制冷系統的節流量，所以必須添加非常多的繁瑣的環節，而且各環節必須完美匹配，否則出現故障。現實也的確如此，故障率非常高。

　　

　　冷凍水型機組：采用7℃左右的冷水作為冷源，通過電動閥開大或者關小來控制水流量，從而輕易控制制冷量，而電動閥結構象家用水龍頭一樣簡單，所以故障率幾乎為零，控制效果最為穩定。通過合理計算房間的熱濕負荷和空氣露點來匹配好風量、冷量、加熱量、加濕量，在通過PLC控制各個部件的無級調控，在選擇靈敏度高線性好的傳感器，可以做到溫度±0.5℃，濕度±2%。此種方式需要通過每個實驗室的實際面積和負荷來進行計算匹配，所以沒有標準成型機組，都為定制加工型。一般都用組合式空調箱組合配比來實現，所以缺點是占地面積較大，整個系統穩定性差，系統維護復雜，出現問題后修復困難。

　　

　　3、通風方式

　　

　　通風方式經歷過好幾個歷史階，從最初的底出風，到上自然送風，到上散流器送風，到現在最先進的上風管+微孔天花送風，下地板回風方式，整個實驗室送風柔和、均勻，溫濕度控制非常穩定。

　　

　　4、新風系統

　　

　　新風系統的第一作用是為工作人員提供生理新鮮空氣，其對實驗室溫濕度的穩妥定性也功不可沒，也是必不可少的設備：為了讓實驗室不受外界的干擾，必須向實驗室提供新風，以保持實驗室氣壓為正，這樣外界的空氣進入不了實驗室，確保實驗室長年溫濕度穩定。

　　

　　五、空調技術參數

　　

　　控制精度達：溫度精度±1.0℃，濕度精度達±2.0%以內的恒溫恒濕空調，稱為高精密恒溫恒濕空調。因這類空調大多用于造紙、紡織、制藥、煙草、電子、計量等對溫濕度特別敏感的領域的實驗室，所以又稱實驗室專用空調。

　　

　　高精密恒溫恒濕實驗室空調與普通機房空調的區別：

　　

　　1、高精密恒溫恒濕實驗室空調必須具備高精密溫濕度傳感器，要求傳感器準確度：±1.5%RH,±0.3℃(在23±2℃時)；重復性：優于0.5%RH和0.1℃；穩定性：每年優于1.0%RH和0.1℃；而普通機房空調傳感器精度在±3%RH,±1℃左右就足夠了。

　　

　　2、高精密恒溫恒濕實驗室空調對風量要求更高。理論上，風量越大，送風焓差越小，溫濕度越均勻；但風量越大，除濕能力越小，甚至完全喪失，所以高精密恒溫恒濕空調要求保證除濕能力的基礎上盡可能大風量，對風量的設計非常嚴格，而普通機房空調要求較低。

　　

　　3、高精密恒溫恒濕實驗室空調要求制熱量、制冷量、加濕量、除濕量可調節，因為精度的要求，高精密恒溫恒濕實驗室空調要求制熱量、制冷量、加濕量、除濕量可調節。

　　

　　(1)對于制熱，根據溫差大小，采用多級制熱方式進行調節，溫差小時只開啟一級加熱，溫差稍大時，同時開啟1，2級加熱，溫差再大時，同時開啟1，2，3級加熱；

　　

　　(2)對于加濕，采用比例加濕方式，根據濕度差大小控制加濕量；

　　

　　(3)對于制冷和除濕的調節，現有三種調節方式：

　　

　　①第一代調節方式，采用多級制冷，一般用于大功率設備，主要用于對溫度的調節，對濕度調節效果甚微。

　　

　　②第二代調節方式，采用變頻制冷，制冷量從50%–100%之間實現無級量制冷調節，此調節范圍足以解決溫濕度穩定性的問題。用于高精密恒溫恒濕實驗室空調，效果顯著。但因控制需要，需添加很多輔助控制環節，而且各配件之間必須密切協調，某個環節稍微出現一點細小的故障則可能因連鎖反應引起諸如壓縮機等重要部件損壞。

　　

　　③第三代調節方式，冷凍水型制冷方式，采用冷凍水(按一般中央空調水溫進行設計)作冷源，盤管內運行的是普通7℃左右的冷水，電腦主板通過控制水閥的開度，輕易的實現0%至100%制冷量無級量調節。而且積分閥結構就像家用水龍頭一樣簡單，使用壽命非常長。但其設備需維護量非常大，且出現問題后修復困難，建議盡量避免使用。

　　

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