恒溫恒濕實(shí)驗室如何設計才更合理？

恒溫恒濕實(shí)驗室如何設計才更合理？

　　一、恒溫恒濕實(shí)驗室方案概述

　　恒溫恒濕實(shí)驗室是將某一實(shí)驗室通過(guò)某些專(zhuān)用設備和技術(shù)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(shí)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)的基礎設施。恒溫恒濕實(shí)驗室廣泛應用于棉紡、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(mén)，按照ISO和GB有關(guān)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(jìn)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(lèi)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(shí)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(shí)驗室。

　　二、方案的設計要點(diǎn)

　　實(shí)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(shí)驗室使用者等各項專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員共同參與規劃。

　　1、設計目的：

　　為實(shí)驗室設備創(chuàng )造一個(gè)既能確保其穩定可靠運行，又能滿(mǎn)足用戶(hù)使用要求及工作人員身心健康的工作場(chǎng)所。

　　2、總體設計：

　　全面考慮各專(zhuān)業(yè)之間的關(guān)系，進(jìn)行嚴格的協(xié)調，做到不錯，不漏，不碰。

　　3、具體設計：

　　采用國內外先進(jìn)技術(shù)，選用既先進(jìn)，性能價(jià)格比又合理的環(huán)保設備和材料，融入人性化的設計理念。

　　恒溫恒濕實(shí)驗室總體設計規劃要點(diǎn)：

　　(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(fēng)方式；

　　(7)空壓之平衡措施；

　　(8)引入新風(fēng)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(dòng)力的配置；

　　(12)靜電、振動(dòng)及噪音；

　　(13)設備空間與空調間；

　　(14)進(jìn)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(guān)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(shí)驗室運行特點(diǎn)

　　1、恒溫恒濕實(shí)驗室，采用直接蒸發(fā)式獨立的恒溫恒濕空調系統，具有系統簡(jiǎn)單、便于調節、操作方便、節能等優(yōu)點(diǎn)。在工程設計中，要根據實(shí)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(mǎn)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(jīng)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(fā)揮送風(fēng)氣流的冷卻或加熱作用；建立一個(gè)穩定均勻的溫度場(chǎng)，以保證在氣流到達工作區時(shí)，其平均溫度與工作區的溫度差不超過(guò)允許的溫度波動(dòng)值；氣流到達工作區時(shí)，其流動(dòng)速度在0.25m/s左右?！?℃及±1℃高精度的恒溫恒濕實(shí)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(shí)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(shí)驗室具有節約能量、提高溫濕度精度、降低運行費用等優(yōu)點(diǎn)。

　　四、恒溫恒濕實(shí)驗室組成部分

　　高精密恒溫恒濕實(shí)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(zhù)對質(zhì)量控制的要求越來(lái)越嚴格，恒溫恒濕環(huán)境的需求越來(lái)越大，應用的領(lǐng)域也越來(lái)越寬廣。

　　1、實(shí)驗室裝修：

　　要求嚴格的保溫隔濕性能，建議實(shí)驗室四個(gè)立面采用彩鋼復合板(為了滿(mǎn)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(jìn)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(shí)驗室空調

　　實(shí)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(shí)際上就是通過(guò)改變供電性質(zhì)而改變壓縮機的功率，讓壓縮機實(shí)現低負荷工作或者過(guò)負荷工作，同時(shí)調節制冷系統的節流量，所以必須添加非常多的繁瑣的環(huán)節，而且各環(huán)節必須完美匹配，否則出現故障?，F實(shí)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(guò)電動(dòng)閥開(kāi)大或者關(guān)小來(lái)控制水流量，從而輕易控制制冷量，而電動(dòng)閥結構象家用水龍頭一樣簡(jiǎn)單，所以故障率幾乎為零，控制效果最為穩定。通過(guò)合理計算房間的熱濕負荷和空氣露點(diǎn)來(lái)匹配好風(fēng)量、冷量、加熱量、加濕量，在通過(guò)PLC控制各個(gè)部件的無(wú)級調控，在選擇靈敏度高線(xiàn)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(guò)每個(gè)實(shí)驗室的實(shí)際面積和負荷來(lái)進(jìn)行計算匹配，所以沒(méi)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(lái)實(shí)現，所以缺點(diǎn)是占地面積較大，整個(gè)系統穩定性差，系統維護復雜，出現問(wèn)題后修復困難。

　　3、通風(fēng)方式

　　通風(fēng)方式經(jīng)歷過(guò)好幾個(gè)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)，到現在最先進(jìn)的上風(fēng)管+微孔天花送風(fēng)，下地板回風(fēng)方式，整個(gè)實(shí)驗室送風(fēng)柔和、均勻，溫濕度控制非常穩定。

　　4、新風(fēng)系統

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

　　五、空調技術(shù)參數

　　控制精度達：溫度精度±1.0℃，濕度精度達±2.0%以?xún)鹊暮銣睾銤窨照{，稱(chēng)為高精密恒溫恒濕空調。因這類(lèi)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(lǐng)域的實(shí)驗室，所以又稱(chēng)實(shí)驗室專(zhuān)用空調。

　　高精密恒溫恒濕實(shí)驗室空調與普通機房空調的區別：

　　1、高精密恒溫恒濕實(shí)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(shí))；重復性：優(yōu)于0.5%RH和0.1℃；穩定性：每年優(yōu)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(shí)驗室空調對風(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(fēng)量，對風(fēng)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(shí)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(shí)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(jìn)行調節，溫差小時(shí)只開(kāi)啟一級加熱，溫差稍大時(shí)，同時(shí)開(kāi)啟1，2級加熱，溫差再大時(shí)，同時(shí)開(kāi)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(shí)現無(wú)級量制冷調節，此調節范圍足以解決溫濕度穩定性的問(wèn)題。用于高精密恒溫恒濕實(shí)驗室空調，效果顯著(zhù)。但因控制需要，需添加很多輔助控制環(huán)節，而且各配件之間必須密切協(xié)調，某個(gè)環(huán)節稍微出現一點(diǎn)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(jìn)行設計)作冷源，盤(pán)管內運行的是普通7℃左右的冷水，電腦主板通過(guò)控制水閥的開(kāi)度，輕易的實(shí)現0%至100%制冷量無(wú)級量調節。而且積分閥結構就像家用水龍頭一樣簡(jiǎn)單，使用壽命非常長(cháng)。但其設備需維護量非常大，且出現問(wèn)題后修復困難，建議盡量避免使用。

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