恒温恒湿实验室相关原理

恒湿恒湿机系统的运作是通过三个相互联系的系统:制冷剂循环系统、空气循环系统、电器自控系统。

制冷剂循环系统:蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量(空气被降温及除湿)并开始蒸发，最终制冷剂与空之间形成一定的温度差，液态制冷剂亦完全蒸发变为气态，后被压缩机吸入并压缩(压力和温度增加),气态制冷剂通过冷凝器(风冷/水冷)吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀(或毛细管)节流后变成低温低压制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。

空气环系统:风机负责将空气从回风口吸入，空气经过蒸发器(降温、除湿)，加湿器，电加热器(升温)后经送风口送到用户需的空间内，送出的空气与空间内的空气混合后回到回风口。

电器自控系统:包括电源部分和自动控制部分。

电源部分通过接触器，对压缩机、风扇、电加器器，加湿器等供应电源自动控制分部分又分为温、湿度控制及故障保护部分:温、湿度控制是通过温、湿度控制器，将回风的温湿度与用户设定的温湿作对比，自动运行压缩机(降温、除湿)，加湿器，电加热(升温)等元件，实现恒温恒湿的自动控制。

随着现代社会经济发展，人们对工业生立环境的空气温湿度要求越来越高， 恒温恒湿环境控制设备应该用领域也越来越广泛。制冷配件以及电气控制元件，完全按照欧洲工业标准设计制造，具有可靠、高效、控制清密等特点。

机组广泛应用各行业的工作厂房车间、展览馆、档案馆、实验室场所，专业创造精密恒温恒湿的工业空调环境。

控制精度达:温度精度±1.0℃，湿度精度达±2.0% 以内的恒温恒湿空调，称为高精密恒温恒湿空调。 因这类空调大多用于造纸、纺织、制药、烟草、电子、计量等对温湿度特别敏感的领域的实验室，所以又称实验室专用空调。

1、高精密恒温恒湿实验室空调与普通机房空调的区别:

A、高精密恒温恒湿实验室空调必须具备高精密温湿度传感器，要求传感器

准 确 度:±1.5%RH, ±0.3℃(在23±2℃时)

重 复 性:优于0.5%RH和0.1℃

稳 定 性:每年优于1.0%RH和0.1℃

而普通机房空调传感器精度在±3%RH, ±1℃左右就足够了;

B、高精密恒温恒湿实验室空调对风量要求更高

理论上，风量越大，送风焓差越小，温湿度越均匀;但风量越大，除湿能力越小，甚至完全丧失，所以高精密恒温恒湿空调要求保证除湿能力的基础上尽可能大风量，对风量的设计非常严格，而普通机房空调要求较低。

C、高精密恒温恒湿实验室空调要求制热量、制冷量、加湿量、除湿量可调节

※ 对于制热，根据温差大小，采用多级制热方式进行调节，温差小时只开启一级加热，温差稍大时，同时开启1，2级加热，温差再大时，同时开启1，2，3级加热;

※ 对于加湿，采用比例加显方式，根据湿度差大小控制加湿量;

※ 对于制冷和除湿的调节，现有三种调节方式:

1、第一代调节方式，采用多级制冷，一般用于大功率设备，主要用于对温度的调节，对湿度调节效果甚微;

2、第二代调节方式，采用变频制冷，制冷量从50%--100%之间实现无级量制冷调节，此调节范围足以解决温湿度稳定性的问题。用于高精密恒温恒湿实验室空调，效果显著。但因控制需要，需添加很多辅助控制环节，而且各配件之间必须密切协调，某个环节稍微出现一点细小的故障则可能因连锁反应引起诸如压缩机等重要部件损坏。实际运行中故障率非常高;

3、第三代调节方式，冷冻水型制冷方式，采用冷冻水(按一般中央空调水温进行设计)作冷源，盘管内运行的是普通7℃左右的冷水，电脑主板通过控制水阀的开度，轻易的实现0%至100%制冷量无级量调节。而且积分阀结构就像家用水龙头一样简单，使用寿命非常长。但其设备需维护量非常大，且出现问题后修复困难，建议尽量避免使用。

主要包括四方面

1、实验室装修:要求严格的保温隔湿性能，建议实验室四个立面采用彩钢复合板， 顶和底面采用PE保温板进行保温隔湿处理;对于透视窗，要求采用双层真空玻璃窗。

2、实验室空调:实验室空调是温湿度控制的心脏，要求精度高，故障率低。所以必须要求空调能调节制冷量，市面上已有两种方式:一种是变频调节;另一种是冷冻水调节方式。

变频调节:实际上就是通过改变供电性质而改变压缩机的功率，让压缩机实现低负荷工作或者过负荷工作，同时调节制冷系统的节流量，所以必须添加非常多的繁琐的环节，而且各环节必须完美匹配，否则出现故障。现实也的确如此，故障率非常高，。

冷冻水型机组:采用7℃左右的冷水作为冷源，通过电动阀开大或者关小来控制水流量，从而轻易控制制冷量，而电动阀结构象家用水龙头一样简单，所以故障率几乎为零，控制效果最为稳定。通合理计算房间的热湿负荷和空气露点来匹配好风量、冷量、加热量、加湿量，在通过PLC控制各个部件的无级调控，在选择灵敏度高线性好的传感器，可以做到温度±0.1℃，湿度±1%以内。此种方式需要通过每个实验室的实际面积和负荷来进行计算匹配，所以没有标准成型机组，都为定制加工型。一般都用组合式空调箱组合配比来实现，所以缺点是占地面积较大。

3、通风方式

通风方式经历过好几个历史阶，从最初的底出风，到上自然送风，到上散流器送风，到现在最先进的上风管+微孔天花送风，下地板回风方式，整个实验室送风柔和、均匀，温湿度控制非常稳定。

4、新风系统

新风系统的第一作用是为工作人员提供生理新鲜空气，其对实验室温湿度的稳妥定性也功不可没，也是必不可少的设备:为了让实验室不受外界的干扰，必须向实验室提供新风，以保持实验室气压为正，这样外界的空气进入不了实验室，确保实验室长年温湿度稳妥定。

测试孔:在机器左侧安装ø50mm，用于外接测试电源线或信号线使用(孔径和孔数需在订货前另说明)

箱盖与盐雾腐蚀试验箱共用

试验箱内可单独做盐雾试验和恒温恒湿试验，有转换功能，互不干扰

还可在箱内放置适当尺寸的液体浸泡槽

试验方式为垂直上下两厢式，顶部采用大功率直线电机通过控制器做上下直线式转换

高温箱到盐雾箱之间的转换时间为10秒左右

上下高度均具有限位光电开关

上下两层之间密封采用挡板式封闭方法，即在样品进入或退出盐雾箱或高温箱时，中间挡板都会自动落下以保证上下两层之间的密封

温度恢复时间小于5分钟

箱内放置一个由用户规定尺寸的盐液浸泡槽，槽里温度30℃~50℃之间，温度可调有实时的温度控制仪显示，PT100铂金电阻测温体感温传感器

盐液制冷系统采用盘管式冷却方式

在恒温恒湿实验室领域，随着对质量控制的要求越来越严格，恒温恒湿环境的需求越来越大，应用的领域也越来越宽广。实验室空调是温湿度控制的心脏，要求精度高，故障率低。

恒温恒湿试验:

规格型号:LRHS-025-SGD/BJYSL-DHS-100

温度范围:RT+10℃~+100℃

湿度范围:85%~98%RH

温度均匀度:±2℃ (空载时)

湿度均匀度:±3%RH

温度波动度:±0.5℃(空载时)

湿度波动度:±0.5%

温度偏差:±2℃

湿度偏差:±2%

计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来

实现，就组成了典型的计算机控制系统。

我公司从1989年起从事恒温恒湿实验室成套工程，经历多年科研创新，历经五代研发出利用现代的高品质工控机

(IPC)控制实验室温湿度的控制系统。该系统具有以下优点:

☆.高精度、调节速度快。

计算机控制系统通过实时采集分布于实验室内的高精度传感器，经过计算机控制系统快速分析，利用PID控制原理

调节。使实验室内温湿度快速并稳定保持在所要求数值范围内，精度处于国内领先水平。

☆.操作简便、便于观察。

计算机控制系统的主界面可以显示实验室内部的温度、湿度以及相关设备的运行状态。可以使整个系统的运行情况

一目了然，只通过显示器就可以做到随时对各个设备的运行情况的了解。只需操作人员对设置界面的几个参数进行简

单设置就可以使整个系统运行在高精度的恒温恒湿环境下。

☆.数据的可维护性高。

数据采集、储存及数据打印为一体。计算机按照ISO187-1990国际标准绘制X年X月X日每两分钟记录及储存一组

温度、湿度数据，十分钟运算出均值差，三十分钟运算出均值差及24小时温湿度坐标曲线并随时可打印存档，操作人

员可随时以数值和曲线形式查看以往任何时段的运行数据。

☆.微机自动变频调节。

根据实验室内环境温湿度的变化，自动控制系统可以控制变频器对空调设备进行变频调节，使得温湿度始终稳定在精

确的范围内。

☆.故障排除快。

出现故障的情况下，计算机系统会根据故障产生点的不同进行相应的报警，使操作人员以最快的速度进行检查，及时

排除故障。同时自动将故障情况进行保存，并生成故障诊断软盘方便发回我公司研究。

☆.四季转化自动调节。

本控制系统的设计充分考虑了季节转化时温湿度的明显变化。它能够根据温湿度的变化进行自动调节，从而避免了季

节更替时外界环境对实验室内环境的严重影响。

☆.软件的测试功能

"软件的测试"大大的加强了控制系统的检测维护功能，可以对控制系统的测试界面进行简单的操作，就达到对相关设备

的运行情况进行准确分析的目的。

①.电脑全自动控制

②.莱恩科技中心24小时全天监控(安排专业人员24小时远程监控，发现故障，第一时间反映给客户并实施一定的保

护措施。如果客户在使用中遇到问题也可随时致电或通过电脑视频与莱恩公司科技中心技术人员联系，莱恩技术人

员将竭诚为您解决问题。莱恩公司安装摄象功能远程监控硬件运行情况，便于排除故障。)

③.报警传呼(可根据故障给维修或操作人员打传呼发送信息)。

④. 断电报警(可根据故障断电并退出设备运行状态)。

⑤. 故障诊断(可根据故障电脑显示器显示).

⑥. 生成故障诊断软盘(可根据故障情况将故情存入软盘发回我公司研究)。

⑦. 数据采集及储存、数据打印为一体(计算机按照ISO187-1990国际标准绘制X年X月X日每两min钟记录及储存一

组温度、湿度数据，十min钟运算出均值差，三十min钟运算出均值差及24小时温湿度坐标曲线并随时可打印存

档。

☆.24小时监控。

莱恩科技中心24小时全天监控(安排专业人员24小时远程监控，发现故障，第一时间反映给客户并实施一定的保护措

施)。将彻底改变维修维护中双方的角色，把原来的"被动"维护变成了"主动"维护。

三.设备部分

(1).微电脑高精度恒温恒湿自动控制柜(天津莱恩环境设备科技发展有限公司专利产品)。国内最先进的新一代ISO恒

温恒湿实验室的计算机控制系统,具有高精度,智能化,操作简便,运行可靠及节能。

(2).空调机(广东吉荣):选用国际知名品牌压缩机(Copland)和制冷配件,设计合理, 适合常年运行，运行稳定、节

能、平衡时间快。

(3).蒸汽发生器选用国内知名加湿器生产厂家广州宝龙产品,结构紧密,安装简单,可靠,耐用,适合任何水质。

(4).蒸汽电动比例调节阀(进口件莱恩专利产品)反应灵敏,控制精度高,可根据恒温恒湿实验室湿度大小不同变化自动

连续PID调节干蒸汽流量达到高精度控制效果

(5).传感器(芬兰产品)选用世界著名环境测量仪器生产厂家芬兰VAISALA.具有良好的长期稳定性、滞后小、精度

高、可现场快速校准、输出信号快响应速度5秒质量稳定等特点。

(6).大功率智能模块(山东产品)采用DCB(陶瓷覆铜)工艺, 配合国外可靠的芯片,精心制作,使用寿命长,安全方便;可

根据空调机制冷量大小不同变化自动连续PID调节电压比达到节能效果

(7).空调变频器. 选用世界唯一一家变频器专业制造商芬兰瓦萨控制系统有限公司(Vacon)产品,平均无故障工作时间

大于500,000小时;可根据季节不同变化自动调节空调机制冷量大小达到节能效果

四.结构部分

(1)吊顶部分:ISO标准高精度恒温恒湿实验室选用600X600明装铝合金孔板吊顶。该金属吊顶整体平面效果好，线条

简洁美观，质量轻，拆装方便;它具有很好的隔音、防火、防潮、屏蔽、耐腐蚀、易清洗、使用寿命长等优点，还可用于

空调送风，无论在质感上、光泽上、性能上均优于其它相关类型产品。

实验室的吊顶主要有下列功用:

①.在吊顶以上到顶棚保温的空间作为机房的静压送风风库。

②.当作为静压送风时，用来布置通风管道及安装固定各类风口。

③.安装固定照明灯具及走线。

④.安装固定火灾自动探测器。

⑤.防止灰尘下落

(2)墙面部分:四面保温墙采用100毫米厚的新型环保阻燃聚苯乙烯彩钢夹板. 该壁板又常用于洁净室等工程.彩钢板除

隔音、保温、密封效果好外,还便于安装节省工期.该墙体更配有配套的彩钢门，使整体效果精致、美观。

(3)高架空地板部分:实验室采用的是可活动三防高架通风地板(地板规格主要为600*600毫米)。

活动地板在实验室中是必不可少的。实验室敷设活动地板主要有两个作用:首先，在活动地板下形成隐蔽空间，可以

在地板下敷设电源线管、线槽、综合布线、消防管线等以及一些电气设施(插座、插座箱等);其次，由于敷设了活动地

板可以在活动地板下形成空调回风通道。此外，活动地板的抗静电功能也为计算机及仪器设备的安全运行提供了保证。

活动地板的种类较多。根据板基材、材料不同可分为:铝合金、全钢、复合木质刨花板等。地板表面则粘贴抗静电贴

面(有进口和国产的区别)。活动地板的不同选择直接影响实验室的档次。不同质量的地板使用后，实验室的效果大不一

样。目前国内实验室活动地板使用档次高的有德国美露牌抗静电活动地板。

五.通风部分

空调通风系统采用上送风下回风方式，室内风速不小于0.5米/秒，风循环次数≧15次/每小时以上，微穿孔铝合金顶板

与屋顶之间构成一个大的送风静压箱，向实验室内垂直均匀送风，由地板回风口回风。

实验室内的新风供给是必不可少的。清新的新风能保证实验室的洁净度，并提供新鲜空气,新鲜空气补充量≧0.5 m3/

每分钟(按6人计算合计180 m3/每小时)采用镀锌钢板管道送风;采用微穿孔消音弯头消音,噪音控制55分贝以下.送风管

道采用铝簿复合型保温层保温。

六.电气部分

(1)动力配电系统:

①.实验室进线电源采用三相五线制;

②.实验室内用电设备供电电源均为三相五线制及单相三线制;

③.实验室用电设备、配电线路装设三级空气开关实现过流过载保护，同时配电系统各级之间有选择性地配合，配电

以放射式向用电设备供电;

④.实验室配电系统所用线缆均为聚氯乙烯绝缘导线及交联电力电缆，敷设镀锌钢管及金属软管;

⑤.实验室配电设备可与消防系统联动;

(2)照明配电系统:

①.照度选择:

主实验室按《电子计算机实验室设计规范》(GB50174-93)要求，照度为400Lx;设备间及其它辅助功能间照度

不小于300Lx;

②.灯具选择:灯具 3*18W(600*600)

灯具正常照明电源由市电供给，由照明配电箱中的空气开关、房间区域安装于墙面上的暗装墙开关控制。

主要设备介绍

1.计算机软件与硬件

做为CTCH-Ⅵ型ISO标准高精度恒温恒湿自动控制系统的控制中心，我们选用研华公司((ADVANTECH)工业级计

算机，钢结构机箱，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力;专用主板，专门电源，抗干扰能力强，长期运行稳定可靠。加

上多功能数据采集卡、输入输出卡及继电器卡等构成控制核心。我公司自主研发的软件具有智能控制、算法先进、界面友

好、操作简便等特点，与高品质的硬件系统形成完美的结合。

研华科技是全球e化电子平台服务 (ePlatform Service) 的领导厂商。长期以来致力于符合客户特殊应用需求的计

算机平台设计与开发，帮助系统集成商在各领域提供多种满足客户需求的增值解决方案及服务。研华科技提供多达450种

以上的产品及解决方案，包括工业数据采集/通讯/控制，计算平台，板卡及平板电脑，外围设备及组件。目前全球员工

1,800人，分公司遍布16个国家、35个主要城市。藉由工业自动化、应用计算平台、嵌入式计算机3个策略核心事业群

的运作，为全球客户提供各垂直领域的服务，从运输、环境监控、通讯、电信、娱乐、医疗、零售到家庭自动化等

2.蒸汽发生器

我们推荐采用广州宝龙18KW电热蒸汽发生器做为加湿设备。

该公司生产的电热蒸汽发生器具有以下特点:

(1)安全可靠

·采用自动压力控制器和安全阀双压力控制。 ·具备高低水位控制和低水位自动保护等功能。

(2)节能高效

·备有到压自动停止加热的节能设计。 ·升温快、产汽多、体积小、无污染。

3.空调机选型

为确保实验室内计算机系统的安全可靠、正常运行，

在实验室建设中为实验室提供符合要求的场地环境，

我们推荐采用广东省吉荣空调设备公司生产的系列

风冷立柜式空调机作为制冷、除湿的主要设备。

4.温湿度传感器

芬兰VAISALA控制系统有限公司生产的HMW-70Y

HMW-70Y:三线制，调线后可选择不同的输出:0-1V、0-5V、0-10V

·现场快速校准

·符合电磁防护等级要求

·良好的长期稳定性

·高达±2%RH 的精度

·测量范围:0--95%RH(输出信号对应0--100%RH)

·精度(+20度 时):0--90%RH ±2%RH、90--95%RH ±3%RH

·响应时间:(90%，+20度静止空气中) 15s

5.空调机变频器

芬兰瓦萨控制系统有限公司生产的7.5CXS4G2I1型。

Vacon NXL系列变频器主要特点:

(1)接插方便，且极易使用

Vacon NXL 功率范围0.25至30kW，适用于工业和商住工程领域，是一种功能强大并且结构紧凑的交流驱动器。节省

空间的书本式设计、高防护等级、灵活的控制和编程能力，使其成为几乎所有使用环境下的最佳解决方案。使用产品附带

的操作指南可以非常迅速和方便

地进行安装、连接和调试。 由于设计高度有效，故所有系统部件均为标准配置。得益于高防护等级，该产品无需装

入机柜就可直接安装在墙壁上。该系列产品均内置 RFI 过滤器和制动斩波器。标准配置系统能适合工业及住宅区在内的

几乎所有应用场合。内置的交流电抗器是保护变频器免受过电压峰值影响并降低变压器、电缆及保险丝压力的最有效手段。

(2)更加丰富的特性和功能

a.无需配备电气柜

b.所有功能均为标配(防尘/防水保护、RFI 过滤器、交流电抗器、制动斩波器)

c.安装方便，易于使用

d.低噪音(变频器及电机)

e.控制源多种多样(通过 I/O、现场总线或控制面板)

f.功能多样(如完全可编程 I/O、自动识别、PID 控制器、快速启动)

g.性能优越

(3)方便的安装和编程

利用信用卡大小的快速应用指南，即可方便、快速的实现变频器的安装和编程。编程通常只需选择负载类型并对电机

额定电流和转速进行微调。

(4)外形及尺寸

机械设计异常紧凑。尤其是 IP54 等级产品，它们是市场上最小的交流驱动器。所有产品都能在包括以下所有必要

部件的情况下进行壁挂式及内置安装:内置 EMC 滤波器、交流电抗器、电缆保护装置、防尘防水装置。有效的冷却可

证变频器在高温环境和高开关频率条件下无需降容。

设计方案

方案中ISO标准高精度恒温恒湿实验室装修工程的设计宗旨和遵循原则是:

①. 注重以人为本的设计理念，为贵单位工作人员创造良好的工作环境

②. 集成系统的节能化考虑，新技术的应用，以节约日后的运行成本

③. 机构紧密的供配电设计，以减少电气设备的电磁干扰

④. 在充分考虑各种仪器设备的安全性、先进性的前提下，达到美观、大方的风格，建设现代感的实

验室工程。

在选用装修、装潢材料方面，要以自然材质为主，做到简明、淡雅、柔和，并充分考虑环保因素，有

利于工作人员的自身健康

设计方案是国际标准、国家标准和行业标准，采用先进的现代控制理论，结合历年来的实践经验，

充分考虑实验室的实际需求而制定。设计方案有以下几个特点:

1).现代的设计理念

设计方案坚持以人性化设计为主，并吸纳日本及加拿大等发达国家的规划设计理念,既要建造一个完全符合ISO标准的高精度恒温恒湿实验室，也要建造一个为广大工作人员服务的符合现代环保观念的科研环境。

2).先进的设计水平

设计方案以先进的现代控制理论为基础，综合空调通风、自动控制、电气安装、装饰装修、网络布线等多项专业技术，结合历年来丰富的设计施工实践经验，设计水平居于国内领先水平。

数据中心、计算机机房、UPS不间断电源设备间、通讯基站、核磁共振室、恒温恒湿实验室、档案馆、储藏室等多种场所。