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【干貨】恒溫恒濕實驗室如何設(shè)計方案

更新時間：2023-02-15

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【干貨】恒溫恒濕實驗室如何設(shè)計方案

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(shè)備和技術(shù)方法，使其室內(nèi)溫濕度符合某一調(diào)濕和試驗用標準大氣的要求。恒溫恒濕實驗室是生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量檢驗與商品質(zhì)量檢驗把關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。恒溫恒濕實驗室廣泛應(yīng)用于棉紡、毛紡、化纖、紙張、包裝、煙草生產(chǎn)企業(yè)以及質(zhì)檢、纖檢等部門，按照ISO和GB有關(guān)標準規(guī)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(guī)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GB10739標準規(guī)定，溫度23±1℃，相對濕度50%±2%。除了常規(guī)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(shè)計要點

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

1、設(shè)計目的：

為實驗室設(shè)備創(chuàng)造一個既能確保其穩(wěn)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(shè)計：

全面考慮各專業(yè)之間的關(guān)系，進行嚴格的協(xié)調(diào)，做到不錯，不漏，不碰。

3、具體設(shè)計：

采用技術(shù)，選用既*，性能價格比又合理的環(huán)保設(shè)備和材料，融入人性化的設(shè)計理念。

恒溫恒濕實驗室總體設(shè)計規(guī)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(shè)備的熱濕量范圍;

(6)空調(diào)送回風(fēng)方式;

(7)空壓之平衡措施;

(8)引入新風(fēng)的必要性;

(9)系統(tǒng)排氣的必要性;

(10)保溫隔熱的措施;

(11)設(shè)施與動力的配置;

(12)靜電、振動及噪音;

(13)設(shè)備空間與空調(diào)間;

(14)進出通道及更衣緩沖區(qū)的布置;

(15)足夠的維護保養(yǎng)空間;

(16)室內(nèi)凈高與樓板載重;

(17)公害、污染與防災(zāi);

(18)安裝及運轉(zhuǎn)成本的衡量;

(19)美觀性要求;

(20)安裝成本與工期控制;

(21)運轉(zhuǎn)成本;

(22)維護性與彈性等因數(shù)。

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(fā)式獨立的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，具有系統(tǒng)簡單、便于調(diào)節(jié)、操作方便、節(jié)能等優(yōu)點。在工程設(shè)計中，要根據(jù)實驗室的溫濕度精度要求合理選擇系統(tǒng)，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(nèi)恒溫恒濕精度的要求，恒溫恒濕空調(diào)房間的換氣次數(shù)大，根據(jù)經(jīng)驗，±2℃的恒溫室，換氣次數(shù)約10～15次/h;±1℃的恒溫室，換氣次數(shù)約15～20次/h;±0.5℃的恒溫室，換氣次數(shù)約>20次/h;±0.2℃的恒溫室，換氣次數(shù)約>30次/h;

3、氣流組織設(shè)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(nèi)設(shè)計氣流組織應(yīng)考慮一下原則：合理的氣流組織流程，充分發(fā)揮送風(fēng)氣流的冷卻或加熱作用;建立一個穩(wěn)定均勻的溫度場，以保證在氣流到達工作區(qū)時，其平均溫度與工作區(qū)的溫度差不超過允許的溫度波動值;氣流到達工作區(qū)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(fēng)，下部均勻回風(fēng)，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(guān)鍵的;保溫密閉性良好的實驗室具有節(jié)約能量、提高溫濕度精度、降低運行費用等優(yōu)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(tǒng)主要應(yīng)用于紡織品檢測系統(tǒng)、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(gòu)等。隨著對質(zhì)量控制的要求越來越嚴格，恒溫恒濕環(huán)境的需求越來越大，應(yīng)用的領(lǐng)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(fù)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(cè)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(jié)能減耗)，為了保證密閉性，頂面應(yīng)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(diào)

實驗室空調(diào)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(diào)能調(diào)節(jié)制冷量，目前市面上有兩種方式：變頻調(diào)節(jié)和冷凍水調(diào)節(jié)方式。

變頻調(diào)節(jié)：實際上就是通過改變供電性質(zhì)而改變壓縮機的功率，讓壓縮機實現(xiàn)低負荷工作或者過負荷工作，同時調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)的節(jié)流量，所以必須添加非常多的繁瑣的環(huán)節(jié)，而且各環(huán)節(jié)必須匹配，否則出現(xiàn)故障。現(xiàn)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(guān)小來控制水流量，從而輕易控制制冷量，而電動閥結(jié)構(gòu)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(wěn)定。通過合理計算房間的熱濕負荷和空氣露點來匹配好風(fēng)量、冷量、加熱量、加濕量，在通過PLC控制各個部件的無級調(diào)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(diào)箱組合配比來實現(xiàn)，所以缺點是占地面積較大，整個系統(tǒng)穩(wěn)定性差，系統(tǒng)維護復(fù)雜，出現(xiàn)問題后修復(fù)困難。

3、通風(fēng)方式

通風(fēng)方式經(jīng)歷過好幾個歷史階，從最初的底出風(fēng)，到上自然送風(fēng)，到上散流器送風(fēng)，到現(xiàn)在*的上風(fēng)管+微孔天花送風(fēng)，下地板回風(fēng)方式，整個實驗室送風(fēng)柔和、均勻，溫濕度控制非常穩(wěn)定。

4、新風(fēng)系統(tǒng)

新風(fēng)系統(tǒng)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(wěn)妥定性也功不可沒，也是的設(shè)備：為了讓實驗室不受外界的干擾，必須向?qū)嶒炇姨峁┬嘛L(fēng)，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(wěn)定。

五、空調(diào)技術(shù)參數(shù)

控制精度達：溫度精度±1.0℃，濕度精度達±2.0% 以內(nèi)的恒溫恒濕空調(diào)，稱為高精密恒溫恒濕空調(diào)。因這類空調(diào)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(lǐng)域的實驗室，所以又稱實驗室專用空調(diào)。

高精密恒溫恒濕實驗室空調(diào)與普通機房空調(diào)的區(qū)別：

1、高精密恒溫恒濕實驗室空調(diào)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(fù)性：優(yōu)于0.5%RH和0.1℃;穩(wěn)定性：每年優(yōu)于1.0%RH和0.1℃;而普通機房空調(diào)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(diào)對風(fēng)量要求更高。理論上，風(fēng)量越大，送風(fēng)焓差越小，溫濕度越均勻;但風(fēng)量越大，除濕能力越小，甚至喪失，所以高精密恒溫恒濕空調(diào)要求保證除濕能力的基礎(chǔ)上盡可能大風(fēng)量，對風(fēng)量的設(shè)計非常嚴格，而普通機房空調(diào)要求較低。

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

(1)對于制熱，根據(jù)溫差大小，采用多級制熱方式進行調(diào)節(jié)，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(jù)濕度差大小控制加濕量;

(3)對于制冷和除濕的調(diào)節(jié)，現(xiàn)有三種調(diào)節(jié)方式：

①第一代調(diào)節(jié)方式，采用多級制冷，一般用于大功率設(shè)備，主要用于對溫度的調(diào)節(jié)，對濕度調(diào)節(jié)效果甚微。

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

③第三代調(diào)節(jié)方式，冷凍水型制冷方式，采用冷凍水(按一般中央空調(diào)水溫進行設(shè)計)作冷源，盤管內(nèi)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(xiàn)0%至100%制冷量無級量調(diào)節(jié)。而且積分閥結(jié)構(gòu)就像家用水龍頭一樣簡單，使用壽命非常長。但其設(shè)備需維護量非常大，且出現(xiàn)問題后修復(fù)困難，建議盡量避免使用。

六、恒溫恒濕實驗室保養(yǎng)

1、應(yīng)當(dāng)建立系統(tǒng)使用文件 ,便于系統(tǒng)維護。使用文件應(yīng)該是開始和結(jié)束的記錄系統(tǒng)每次運行時間 (日期), 類型的測試和環(huán)境溫度 ; 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時 ,故障現(xiàn)象應(yīng)該在盡可能多的詳細描述 ;系統(tǒng)維護的內(nèi)容 ,維護也應(yīng)該盡可能詳細的記錄。

2、輸入類型、溫度和濕度測試系統(tǒng)必須由人員操作和維護。嚴格遵守規(guī)則 ,系統(tǒng)操作,以避免他人違反操作系統(tǒng)。

3、步入式溫度和濕度測試系統(tǒng)主體應(yīng)注意保護 ,避免使用強碰撞尖銳或鈍損壞測試設(shè)備。

4、步入式溫度和濕度測試系統(tǒng)在很長一段時間沒有停機 ,影響系統(tǒng)的有效使用壽命,因此,系統(tǒng)啟動運行至少每隔 10 天; 不要一遍又一遍地在很短的時間內(nèi)使系統(tǒng)停止運行 ,開始時間應(yīng)小于每小時 3 次,每次開啟 ,停止時間間隔不小于 3h; 低溫時不允許開門進入類型溫度和濕度測試系統(tǒng) ,以防止損壞門密封條。

5、漏電、過載、短路保護 ,漏電開關(guān)特性的工廠設(shè)置 ,使用不調(diào)整 ,以免影響性能 ;漏電開關(guān)由于短路休息后 ,需要檢查的接觸 ,嚴重的損失如果主要接觸或一些坑 ,需要修復(fù)。

6、放置在步行從空調(diào)溫度和濕度測試系統(tǒng)測試產(chǎn)品吸入通道 ,排氣口應(yīng)該有一定的距離 ,以免阻礙空氣流通。

7、超溫保護器動作測試，超級溫度保護器溫度低于體溫 ,如果出現(xiàn) E0.0 報警和的嗡嗡聲 ,表示其功能正常。完成測試 ,溫度應(yīng)該保護設(shè)置正確 ,否則可能會導(dǎo)致不適當(dāng)?shù)臅和！?/span>

8、實驗室每月定期的主要電源開關(guān) ( 漏電斷路器 )測試,以確保這個開關(guān)負載下的漏電保護器的使用能力。具體的步驟 ,首先,請確認 “ON"的總電源開關(guān) ,即電力系統(tǒng),請按下測試按鈕。如果剩余電流斷路器的開關(guān)桿下降 ,這個功能是正常的。

9、為了確保正常的和干凈的冷卻水供水 ,每 30 天清洗一次冷卻器冷卻水過濾器、清洗水冷卻塔時 ,當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量較差 ,空氣中高濃度的粉塵 ,一般 7 天左右應(yīng)該冷卻水塔水箱清洗。

10、步入式試驗室是檢測產(chǎn)品是否耐高溫、低溫或恒定濕熱試驗。為工業(yè)生產(chǎn)廠家的批量或者大型零件、半成品、成品提供了溫濕度環(huán)境測試的條件。

控制系統(tǒng)做為步入式恒溫恒濕實驗室的核心，它決定了試驗設(shè)備的升溫速率，精度等重要指標。現(xiàn)在試驗設(shè)備的控制器大都采用 PID 控制，可進行各種復(fù)雜的程序設(shè)定。控制系統(tǒng)可選擇由 RS-232 界面與電腦連線，使用者可以在電腦熒幕上設(shè)計程式，收集測試資料與記錄，呼叫程式執(zhí)行，遙控機器開關(guān)等功能。步入式試驗室具有時序記號接點功能，可使運轉(zhuǎn)過程中，對外輸出控制接點，提供使用者進行動態(tài)試驗與電腦監(jiān)控。異常狀況發(fā)生時，控制器熒幕上即時自動顯示故障狀態(tài)，切斷電源開關(guān)，并提供故障排除方法。

　　自公司成立以來,多次服務(wù)于國內(nèi)外大學(xué)和研究所等檢測機構(gòu),如清華大學(xué)、蘇州大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、法國申美檢測、中科院物理所、中科院，SGS等**單位提供實施室方案和設(shè)備及其相關(guān)服務(wù)。努力開發(fā)半導(dǎo)體、光電、光通訊、航天太空、生物科技、食品、化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)品所需的測試設(shè)備裝置。公司擁有一支的研發(fā)、生產(chǎn)和售後隊伍，從產(chǎn)品的研發(fā)到售后服務(wù)，每一個環(huán)節(jié)都以客戶的觀點與需求作為思考的出發(fā)點。
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【簡戶儀器簡介:成立2005年，是一家研發(fā)，生產(chǎn)，銷售及售后齊全的綜合性設(shè)備生產(chǎn)單位，多次評為科技型中小企業(yè)，并是國家高新技術(shù)企業(yè)，客戶遍布高分子，汽車，半導(dǎo)體，塑膠，五金，科研院校，第三方檢測等】
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