恒溫恒濕房設(shè)計(jì)方案

恒溫恒濕房設(shè)計(jì)方案

恒標(biāo)依據(jù)恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源：

1、 恒溫恒濕室技術(shù)要求

a) 符合ISO、GB標(biāo)準(zhǔn)。

b) 根據(jù)甲方要求恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室設(shè)置精度

c) 風(fēng)速0.25m/s。

2、 建筑要求

a) 建筑物周圍無(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)、震動(dòng)、熱源、異味、污染等。

b) 建筑物層高應(yīng)在3.0m以上（梁下凈空高度）。

3、 恒溫室建設(shè)要求

a) 送風(fēng)方式：上送風(fēng)下回風(fēng)或上送風(fēng)側(cè)回風(fēng)或下送風(fēng)上回風(fēng)等，具體根據(jù)不同行業(yè)確定氣流組織。

b) 室內(nèi)凈空高度為2.35-2.70m。

c) 無(wú)窗，減少門(mén)的數(shù)量。

d) 新建實(shí)驗(yàn)室的恒溫室內(nèi)不設(shè)上下水、供暖管線設(shè)施。改建實(shí)驗(yàn)室的恒溫室內(nèi)上下水、供暖管線設(shè)施應(yīng)按規(guī)范作隔熱防潮處理。

4、 空調(diào)機(jī)房建設(shè)要求

a) 應(yīng)建在有外墻的位置。

b) 獨(dú)立供電系統(tǒng)和接地系統(tǒng)。

c) 設(shè)有上下水，下水作防異味處理。

5、 保溫墻面要求

λ=0.021～0.12Kcal/m·H·℃（λ=0.0244～0.1395w/m·k）范圍內(nèi)，吸水率不大于10%，熱絕緣性能優(yōu)，耐水性能好，難燃，綠色環(huán)保、尺寸穩(wěn)定性能好的材料.

6、 保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.0267～0.0289w/m·k，滿足要求。

  恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的任務(wù)，是將室內(nèi)的溫濕度及潔凈度控制在一定的波動(dòng)范圍內(nèi)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究等特殊場(chǎng)合對(duì)室內(nèi)環(huán)境的要求。近年來(lái)，隨著我國(guó)生產(chǎn)力的發(fā)展和科技水平的不斷提高，恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合越來(lái)越多，溫濕度要求也不斷提高。在電子、醫(yī)藥、計(jì)量、紡織、光學(xué)儀器和農(nóng)業(yè)育種等領(lǐng)域，恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的精度和可靠性直接關(guān)系著產(chǎn)品的品質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。在系統(tǒng)的冷熱源配置、空氣熱濕處理、氣流組織和系統(tǒng)控制等方面均與舒適性空調(diào)系統(tǒng)存在較大差異。結(jié)合近年來(lái)典型工程實(shí)踐，討論恒溫恒濕系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要注意的若干問(wèn)題。 1. 室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的確定 恒溫恒濕間室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的確定取決于產(chǎn)品、實(shí)驗(yàn)對(duì)像或?qū)嶒?yàn)設(shè)備的要求。不同的精度和可靠性等要求，往往使恒溫恒濕系統(tǒng)的復(fù)雜性大不相同，也極大地關(guān)系到系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。肓目地提高精度要求，往往會(huì)導(dǎo)致初投資和運(yùn)行費(fèi)用成倍增加；相反，如果精度要求過(guò)低，將可能直接導(dǎo)致生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的失敗。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，需要暖通專業(yè)人員與使用方根據(jù)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)對(duì)像的要求，準(zhǔn)確地提出室內(nèi)環(huán)境的要求。 

主要包括： 1）控制區(qū)域。在某些生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要對(duì)整個(gè)房間的溫濕度進(jìn)行控制。但更多的情況是只須對(duì)特定的生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格控制。 2）基準(zhǔn)溫濕度。很多生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)要求基準(zhǔn)溫濕度為固定不變的值，例如很多計(jì)量實(shí)驗(yàn)要求的基準(zhǔn)溫度為22 ℃，一些紡織類的生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)要求基準(zhǔn)相對(duì)濕度為65%。還有一些特殊的實(shí)驗(yàn)過(guò)程和氣候室，要求室內(nèi)的基準(zhǔn)溫濕度可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求在較大范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，此時(shí)需要確認(rèn)其變化范圍和變化時(shí)間。 3）溫濕度精度。恒標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度精度一般包括2方面的要求，即單一控制點(diǎn)的時(shí)間變化率和均勻度。在參數(shù)確認(rèn)階段，必須明確精度要求的涵義。均勻度要求一般針對(duì)溫度精度，可以用垂直方向和水平方向的溫度梯度要求的方式提出。 4）新風(fēng)要求。新風(fēng)要求一般根據(jù)室內(nèi)工作人員數(shù)量提出。新風(fēng)對(duì)室內(nèi)環(huán)境擾動(dòng)極大，因此新風(fēng)量的確定應(yīng)該盡可能合理、準(zhǔn)確。由于一般恒溫恒濕環(huán)境所需要的換氣次數(shù)較多，因此不能采用最小新風(fēng)比的方法確定。 5）可靠性要求。某些實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)或重要的場(chǎng)合，對(duì)恒溫恒濕環(huán)境的可靠性有明確要求，如要求系統(tǒng)可連續(xù)不間斷運(yùn)行若干時(shí)間。此時(shí)需要在設(shè)備的備用方面加以考慮。 6）其他。某些電子醫(yī)藥類實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)凈化級(jí)別有嚴(yán)格的要求。有一些實(shí)驗(yàn)需要嚴(yán)格控制噪聲和振動(dòng)。還有可能要求室內(nèi)保持一定正壓或負(fù)壓。 2. 冷熱負(fù)荷和環(huán)境擾動(dòng)因素 影響恒溫恒濕間熱濕環(huán)境的主要擾動(dòng)因素包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)、新風(fēng)、人員、燈光和設(shè)備等。在恒溫恒濕環(huán)境的設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)要求采取不同措施減少或消除這些因素對(duì)熱濕環(huán)境的影響。主要措施包括： 1）采用內(nèi)保溫等措施優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱性能；提高門(mén)窗的密閉性。 2）合理設(shè)置房間建筑布局，較高精度要求的恒溫恒濕間一般不應(yīng)設(shè)在有外窗的房間；在必要時(shí)，在高精度恒溫恒濕間外應(yīng)設(shè)置套間，并將套間的溫度控制在合理范圍內(nèi)[2]。 3）提高生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)的自動(dòng)化水平，盡量減少室內(nèi)人員數(shù)量；根據(jù)實(shí)驗(yàn)人數(shù)和衛(wèi)生要求確定新風(fēng)量，減少不必要的新風(fēng)量要求；在一些場(chǎng)合需要對(duì)新風(fēng)進(jìn)行單獨(dú)處理后再與回風(fēng)混合。4）采用發(fā)熱量小的節(jié)能燈具； 5）減少實(shí)驗(yàn)設(shè)備的散熱量，對(duì)于必須的發(fā)熱設(shè)備應(yīng)遠(yuǎn)離溫濕度控制區(qū)域，或采取局部冷卻措施。 3. 空氣處理過(guò)程 與舒適性空調(diào)不同，恒溫恒濕環(huán)境的冷熱源容量很大程度上取決于采用什么樣的空氣處理過(guò)程和換氣次數(shù)，而不一定取決于空調(diào)負(fù)荷的大小?？傮w而言，恒溫恒濕系統(tǒng)一般采用先冷卻、除濕，再加熱、加濕的空氣處理過(guò)程，用控制加熱量和加濕量的方法控制室內(nèi)溫濕度的精度。 3.1　新風(fēng)單獨(dú)除濕 定露點(diǎn)控制的一次回風(fēng)系統(tǒng)由于需要將混風(fēng)處理到機(jī)器露點(diǎn)，往往能耗較高。因此，當(dāng)面積較大，且換氣次數(shù)較多時(shí)，可以考慮采用新風(fēng)承擔(dān)主要濕負(fù)荷的系統(tǒng)，此時(shí)可以適當(dāng)減小循環(huán)風(fēng)冷卻段和加熱段的容量，減少冷熱抵消。該系統(tǒng)采用表冷和轉(zhuǎn)輪除濕對(duì)新風(fēng)進(jìn)行處理。

由于完全由新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷，這種系統(tǒng)對(duì)新風(fēng)除濕的要求較高，需要達(dá)到較低的含濕量。 4. 冷熱源的選擇 恒溫恒濕系統(tǒng)的冷源設(shè)備可以根據(jù)實(shí)際需求采用各種不同的型式。采用直接蒸發(fā)式機(jī)組可以在同一設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷源與空氣處理功能，包括風(fēng)冷直接蒸發(fā)式機(jī)組和水冷直接蒸發(fā)式機(jī)組。目前的柜式恒溫恒濕機(jī)組大部分均采用這2種方式，在精度和控制要求不高的場(chǎng)合（如±0.5 ℃），可以直接采用這種機(jī)組。 采用直接蒸發(fā)式機(jī)組時(shí)，由于風(fēng)系統(tǒng)的隋性小，機(jī)組啟停時(shí)系統(tǒng)溫濕度變化非常劇烈，這就對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)試提出了更高的要求。因此當(dāng)系統(tǒng)較大、精度要求較高時(shí)，一般推薦采用風(fēng)冷冷水機(jī)組或水冷冷水機(jī)組制備冷水作為冷源，并單獨(dú)設(shè)置空氣處理機(jī)組。 需要注意的一點(diǎn)是，無(wú)論選擇哪種型式的冷源，一般都需要其在全年具有制冷能力，包括過(guò)渡季和冬季。當(dāng)采用風(fēng)冷型機(jī)組時(shí)，需要考慮當(dāng)?shù)氐亩臼彝鉁囟龋绕涫潜狈降貐^(qū)，保證冷凝壓力在合理范圍內(nèi)。對(duì)可靠性要求較高的場(chǎng)合，還應(yīng)考慮冷源的備用問(wèn)題。 恒溫恒濕系統(tǒng)的熱源根據(jù)需要可以選擇熱水、蒸汽或電加熱等型式,根據(jù)控制要求可采用一級(jí)或多級(jí)加熱。對(duì)于精調(diào)加熱器，應(yīng)選擇調(diào)節(jié)性能較好的電加熱器 5. 風(fēng)系統(tǒng)和氣流組織的設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)不同的精度要求，風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用不同的換氣次數(shù)。在系統(tǒng)劃分時(shí)，不同基準(zhǔn)溫度要求的房間的風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)分開(kāi)獨(dú)立設(shè)置。相同基準(zhǔn)溫度、不同精度要求的房間可劃分為同一系統(tǒng)，但應(yīng)采用不同的換氣次數(shù)，并設(shè)置調(diào)節(jié)閥門(mén)，也可以在各送風(fēng)支管上設(shè)置精調(diào)加熱器。 末端氣流組織形式一般采用上送下回。應(yīng)確保溫濕度控制區(qū)域的風(fēng)速衰減至正常范圍，并使送風(fēng)與室內(nèi)空氣充分混合后進(jìn)入工作區(qū)。回風(fēng)口應(yīng)設(shè)置在室內(nèi)散熱設(shè)備位置或人員活動(dòng)區(qū)。當(dāng)均勻度要求較高時(shí)，應(yīng)采用孔板送風(fēng)方式。

為了真實(shí)地反映試驗(yàn)環(huán)境溫濕度條件還必須考慮以下參數(shù)：

控制恒定率：調(diào)節(jié)器和控制器對(duì)控制傳感器所在位置的恒定控制。

傳感器精度：溫度和濕度傳感器的不確定度。

均勻度：由空氣不流通，熱源、潮濕的物品，或者與相鄰空間的空氣流動(dòng)而導(dǎo)致的室內(nèi)溫濕度的變化梯度。

例如，如果規(guī)定的條件是23℃±2℃/50%RH±5%，而且記錄儀器顯示相對(duì)濕度的精度控制在±2%以內(nèi)。但是考慮均勻度和傳感器精度以后，肯定達(dá)不到規(guī)定溫濕度的要求。要達(dá)到更精確的試驗(yàn)溫濕度條件需要考慮以下參數(shù)：

1.目前市場(chǎng)上最好的濕度傳感器的精度為±1%。

2.通風(fēng)情況下，熱源的位置會(huì)影響實(shí)驗(yàn)室的均勻度，一般在±1%到±6%之間。

3.將以上參數(shù)加到顯示的精度(±2%)會(huì)得到整個(gè)空間的精度在±4%到±9%之間。

試驗(yàn)箱或試驗(yàn)間要想真正達(dá)到規(guī)定的溫濕度條件，設(shè)計(jì)者要分別考慮以下三方面因素的影響。

單點(diǎn)恒定率（控制部分）

在此影響因素中，必須考慮調(diào)節(jié)器與控制器間的調(diào)節(jié)變化、晝夜的變化、季節(jié)的更替以及突發(fā)情況（如試驗(yàn)設(shè)備的開(kāi)啟或關(guān)閉、開(kāi)關(guān)燈或是實(shí)驗(yàn)室門(mén)的開(kāi)啟等等）對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫濕度的影響。此影響因素的大小取決于設(shè)備的調(diào)節(jié)能力和控制能力。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)沒(méi)有突發(fā)情況引起溫濕度變化時(shí)，可以對(duì)調(diào)節(jié)器短期的控制能力進(jìn)行評(píng)定。調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)變化方式包括降溫、加熱、加濕和去濕等。

晝夜的變化、季節(jié)的更替、突發(fā)情況等感應(yīng)性因素和潛在性因素都將會(huì)引起實(shí)驗(yàn)室溫濕度的高低變化，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度的長(zhǎng)期穩(wěn)定造成影響。良好的封閉、與外界溫濕度隔離、使用適當(dāng)?shù)姆绞窖a(bǔ)充空氣，對(duì)減少實(shí)驗(yàn)室溫濕度變化將起到很好的效果。

應(yīng)依據(jù)最大可預(yù)期的潛在性因素和感應(yīng)性因素來(lái)設(shè)計(jì)溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。潛在性因素主要來(lái)自于人員、泄漏、水池排放和新鮮空氣的補(bǔ)充。感應(yīng)性因素來(lái)自于燈光、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、人員、泄漏和新鮮空氣的補(bǔ)充。整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須有能力對(duì)由于晝夜的變化、季節(jié)的更替引起的溫度變化進(jìn)行控制。

空氣溫度的精確控制要求對(duì)相對(duì)濕度進(jìn)行嚴(yán)格控制。假設(shè)在12℃結(jié)露點(diǎn)上空氣的含水率保持恒定，但空氣溫度在1.0℃之間變化，那么相對(duì)濕度就在47%和53%之間波動(dòng)，0.2℃的空氣溫度變化將引起大于0.5%的相對(duì)濕度的變化。

傳感器精度

溫度傳感器比濕度傳感器更精確并容易校準(zhǔn)。由于精度為0.1℃的溫度傳感器比較容易買(mǎi)到，因此濕度的測(cè)量就成為這一領(lǐng)域的主要問(wèn)題。

目前，市場(chǎng)上出售的濕度傳感器的公稱精度大多數(shù)為+1%，這是一臺(tái)新的傳感器在一個(gè)溫濕度相對(duì)穩(wěn)定的條件下所能達(dá)到的最高精度。購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)濕度傳感器以后，需在預(yù)期使用的整個(gè)溫濕度范圍內(nèi)，反復(fù)驗(yàn)證其公稱精度。例如，如果計(jì)劃進(jìn)行溫濕度交變?cè)囼?yàn)，那么應(yīng)確保濕度傳感器能夠在預(yù)期的變化范圍內(nèi)進(jìn)行溫度的補(bǔ)償并保證它的精度不會(huì)隨溫度而漂移。

大多數(shù)濕度傳感器在相對(duì)濕度為85％到90％的情況下精度會(huì)降低。

由于濕度傳感器在使用過(guò)程中精度會(huì)漂移，因此必須對(duì)其進(jìn)行定期的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)的間隔時(shí)間不同，取決于傳感器的類型和工作環(huán)境（如溫濕度變化范圍、空氣的潔凈程度以及各種化學(xué)藥品的濃度）。通常情況下，校準(zhǔn)的間隔時(shí)間是一年，必須確認(rèn)校準(zhǔn)程度涵蓋整個(gè)工作溫濕度變化范圍，用來(lái)校準(zhǔn)的儀器需要有文件記錄。

可溯源的意思是儀器依據(jù)一個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)或者引用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)。大多數(shù)的傳感器都有一份出廠校準(zhǔn)報(bào)告，這份報(bào)告只說(shuō)明其生產(chǎn)時(shí)的精度并不能真實(shí)反映其在實(shí)際使用過(guò)程中的情況?？刂破骰蛘{(diào)節(jié)器的精度是整機(jī)電路分路上傳感器的精度，它們會(huì)影響讀出的精度。

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中依據(jù)引用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)控制傳感器校準(zhǔn)可以避免這些誤差。

均勻度

均勻度是對(duì)在整個(gè)溫濕度控制區(qū)域內(nèi)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的溫度和濕度的差異。影響均勻度的主要因素包括：全部熱源（明顯的熱源與潛在的熱源）、影響溫濕度的負(fù)載的位置、控制傳感器的位置、通風(fēng)情況、空氣流動(dòng)量的大小、適當(dāng)?shù)母魺嵩O(shè)施和阻隔水蒸氣裝置。

全部熱源（燈光、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、人員、從墻壁和管道透過(guò)的熱量、補(bǔ)充空氣導(dǎo)致的熱量變化）如果在整個(gè)受控區(qū)域內(nèi)完全沒(méi)有對(duì)溫、濕度產(chǎn)生影響的負(fù)載，那么均勻度將很容易控制。一個(gè)安裝有3.6米×3米×3米的恒溫恒濕設(shè)備的試驗(yàn)室內(nèi)，如果室內(nèi)空氣流量為600CFM(每小時(shí)換氣30次)，并有一個(gè)3,000BTU(880瓦特)的負(fù)載，那么實(shí)驗(yàn)室的供給空氣與回流實(shí)驗(yàn)室的空氣溫度會(huì)相差2.6℃。如果進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的空氣條件為23℃/50%RH并假定沒(méi)有含水率的變化，那么回流實(shí)驗(yàn)室的空氣的溫濕度將為25.6℃/43%RH。增加空氣流動(dòng)量或者減少影響溫濕度的負(fù)載，能減少這些誤差。

3000BTU(880瓦特)室內(nèi)負(fù)載

進(jìn)入空氣每小時(shí)空氣流量回流空氣

23℃/50%RH15次(300CFM)300立方英尺／分鐘27.8℃/37%RH

23℃/50%RH30次(600CFM)600立方英尺／分鐘25.6℃/43%RH

23℃/50%RH45次(900CFM)900立方英尺／分鐘24.5℃/45%RH

23℃/50%RH60次(1200CFM)1200立方英尺／分鐘23.9℃/48%RH

空氣的流通總量是設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)并使溫度負(fù)載的影響降到最低的重要因素。根據(jù)具體的操作程序與室內(nèi)溫濕度的負(fù)載情況，每小時(shí)25次至45次的換氣量是最理想的。負(fù)載的位置也是一個(gè)重要因素。如果條件允許，最好將影響溫濕度的負(fù)載安裝在空氣回流管道的附近，盡可能避免對(duì)剩余實(shí)驗(yàn)室受控空間的影響。負(fù)載的位置還會(huì)影響控制傳感器的位置?？刂苽鞲衅鞑粦?yīng)該安裝在主要影響溫濕度的負(fù)載源下方或者在回流管道的下方。

空氣管道應(yīng)該適當(dāng)?shù)耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)室。通常情況下，頂篷的供氣管道與回流管道應(yīng)該緊貼著受控溫濕度實(shí)驗(yàn)室的外壁，應(yīng)該避免供氣管道與回流管道同時(shí)在頂篷的設(shè)計(jì)。

安裝適當(dāng)?shù)母魺嵩O(shè)施、阻隔水蒸氣裝置與通風(fēng)道來(lái)隔絕周圍環(huán)境的影響是非常必要的。建造通風(fēng)道要得當(dāng)，不能過(guò)大也不能過(guò)小。為了增加通風(fēng)道內(nèi)空氣流通的速度，應(yīng)在通風(fēng)道內(nèi)開(kāi)一個(gè)破洞，其效果要比在試驗(yàn)間內(nèi)開(kāi)一個(gè)同樣大小的破洞好很多。不建外墻、不開(kāi)窗戶、避免過(guò)低的天花板，這些對(duì)實(shí)驗(yàn)室溫濕度控制都是有利的。