恒溫恒濕房設計方案

恒溫恒濕房設計方案

恒標依據恒溫恒濕標準規劃設計方案。

設計數據來源：

1、 恒溫恒濕室技術要求

a) 符合ISO、GB標準。

b) 根據甲方要求恒溫恒濕實驗室設置精度

c) 風速0.25m/s。

2、 建筑要求

a) 建筑物周圍無強磁場、震動、熱源、異味、污染等。

b) 建筑物層高應在3.0m以上（梁下凈空高度）。

3、 恒溫室建設要求

a) 送風方式：上送風下回風或上送風側回風或下送風上回風等，具體根據不同行業確定氣流組織。

b) 室內凈空高度為2.35-2.70m。

c) 無窗，減少門的數量。

d) 新建實驗室的恒溫室內不設上下水、供暖管線設施。改建實驗室的恒溫室內上下水、供暖管線設施應按規范作隔熱防潮處理。

4、 空調機房建設要求

a) 應建在有外墻的位置。

b) 獨立供電系統和接地系統。

c) 設有上下水，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，吸水率不大于10%，熱絕緣性能優，耐水性能好，難燃，綠色環保、尺寸穩定性能好的材料.

6、 保溫材料導熱系數λ=0.0267～0.0289w/m·k，滿足要求。

  恒溫恒濕空調系統的任務，是將室內的溫濕度及潔凈度控制在一定的波動范圍內，以滿足工業生產、科學研究等特殊場合對室內環境的要求。近年來，隨著我國生產力的發展和科技水平的不斷提高，恒溫恒濕空調系統的應用場合越來越多，溫濕度要求也不斷提高。在電子、醫藥、計量、紡織、光學儀器和農業育種等領域，恒溫恒濕空調系統的精度和可靠性直接關系著產品的品質以及實驗結果的準確性。在系統的冷熱源配置、空氣熱濕處理、氣流組織和系統控制等方面均與舒適性空調系統存在較大差異。結合近年來典型工程實踐，討論恒溫恒濕系統設計中需要注意的若干問題。 1. 室內環境參數的確定 恒溫恒濕間室內環境參數的確定取決于產品、實驗對像或實驗設備的要求。不同的精度和可靠性等要求，往往使恒溫恒濕系統的復雜性大不相同，也極大地關系到系統的初投資和運行費用。肓目地提高精度要求，往往會導致初投資和運行費用成倍增加；相反，如果精度要求過低，將可能直接導致生產、實驗活動的失敗。因此，在系統設計之前，需要暖通專業人員與使用方根據生產和實驗對像的要求，準確地提出室內環境的要求。 

主要包括： 1）控制區域。在某些生產、實驗過程中，需要對整個房間的溫濕度進行控制。但更多的情況是只須對特定的生產、實驗區域進行嚴格控制。 2）基準溫濕度。很多生產、實驗要求基準溫濕度為固定不變的值，例如很多計量實驗要求的基準溫度為22 ℃，一些紡織類的生產、實驗要求基準相對濕度為65%。還有一些特殊的實驗過程和氣候室，要求室內的基準溫濕度可以根據實驗要求在較大范圍內進行調整，此時需要確認其變化范圍和變化時間。 3）溫濕度精度。恒標設計實驗室溫濕度精度一般包括2方面的要求，即單一控制點的時間變化率和均勻度。在參數確認階段，必須明確精度要求的涵義。均勻度要求一般針對溫度精度，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）新風要求。新風要求一般根據室內工作人員數量提出。新風對室內環境擾動極大，因此新風量的確定應該盡可能合理、準確。由于一般恒溫恒濕環境所需要的換氣次數較多，因此不能采用最小新風比的方法確定。 5）可靠性要求。某些實驗周期較長或重要的場合，對恒溫恒濕環境的可靠性有明確要求，如要求系統可連續不間斷運行若干時間。此時需要在設備的備用方面加以考慮。 6）其他。某些電子醫藥類實驗環境對凈化級別有嚴格的要求。有一些實驗需要嚴格控制噪聲和振動。還有可能要求室內保持一定正壓或負壓。 2. 冷熱負荷和環境擾動因素 影響恒溫恒濕間熱濕環境的主要擾動因素包括：圍護結構、新風、人員、燈光和設備等。在恒溫恒濕環境的設計中，應根據要求采取不同措施減少或消除這些因素對熱濕環境的影響。主要措施包括： 1）采用內保溫等措施優化圍護結構的隔熱性能；提高門窗的密閉性。 2）合理設置房間建筑布局，較高精度要求的恒溫恒濕間一般不應設在有外窗的房間；在必要時，在高精度恒溫恒濕間外應設置套間，并將套間的溫度控制在合理范圍內[2]。 3）提高生產、實驗的自動化水平，盡量減少室內人員數量；根據實驗人數和衛生要求確定新風量，減少不必要的新風量要求；在一些場合需要對新風進行單獨處理后再與回風混合。4）采用發熱量小的節能燈具； 5）減少實驗設備的散熱量，對于必須的發熱設備應遠離溫濕度控制區域，或采取局部冷卻措施。 3. 空氣處理過程 與舒適性空調不同，恒溫恒濕環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程和換氣次數，而不一定取決于空調負荷的大小。總體而言，恒溫恒濕系統一般采用先冷卻、除濕，再加熱、加濕的空氣處理過程，用控制加熱量和加濕量的方法控制室內溫濕度的精度。 3.1　新風單獨除濕 定露點控制的一次回風系統由于需要將混風處理到機器露點，往往能耗較高。因此，當面積較大，且換氣次數較多時，可以考慮采用新風承擔主要濕負荷的系統，此時可以適當減小循環風冷卻段和加熱段的容量，減少冷熱抵消。該系統采用表冷和轉輪除濕對新風進行處理。

由于完全由新風承擔室內濕負荷，這種系統對新風除濕的要求較高，需要達到較低的含濕量。 4. 冷熱源的選擇 恒溫恒濕系統的冷源設備可以根據實際需求采用各種不同的型式。采用直接蒸發式機組可以在同一設備內實現冷源與空氣處理功能，包括風冷直接蒸發式機組和水冷直接蒸發式機組。目前的柜式恒溫恒濕機組大部分均采用這2種方式，在精度和控制要求不高的場合（如±0.5 ℃），可以直接采用這種機組。 采用直接蒸發式機組時，由于風系統的隋性小，機組啟停時系統溫濕度變化非常劇烈，這就對控制系統的調試提出了更高的要求。因此當系統較大、精度要求較高時，一般推薦采用風冷冷水機組或水冷冷水機組制備冷水作為冷源，并單獨設置空氣處理機組。 需要注意的一點是，無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，包括過渡季和冬季。當采用風冷型機組時，需要考慮當地的冬季室外溫度，尤其是北方地區，保證冷凝壓力在合理范圍內。對可靠性要求較高的場合，還應考慮冷源的備用問題。 恒溫恒濕系統的熱源根據需要可以選擇熱水、蒸汽或電加熱等型式,根據控制要求可采用一級或多級加熱。對于精調加熱器，應選擇調節性能較好的電加熱器 5. 風系統和氣流組織的設計 根據系統不同的精度要求，風系統應采用不同的換氣次數。在系統劃分時，不同基準溫度要求的房間的風系統應分開獨立設置。相同基準溫度、不同精度要求的房間可劃分為同一系統，但應采用不同的換氣次數，并設置調節閥門，也可以在各送風支管上設置精調加熱器。 末端氣流組織形式一般采用上送下回。應確保溫濕度控制區域的風速衰減至正常范圍，并使送風與室內空氣充分混合后進入工作區。回風口應設置在室內散熱設備位置或人員活動區。當均勻度要求較高時，應采用孔板送風方式。

為了真實地反映試驗環境溫濕度條件還必須考慮以下參數：

控制恒定率：調節器和控制器對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而導致的室內溫濕度的變化梯度。

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

1.目前市場上最好的濕度傳感器的精度為±1%。

2.通風情況下，熱源的位置會影響實驗室的均勻度，一般在±1%到±6%之間。

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

試驗箱或試驗間要想真正達到規定的溫濕度條件，設計者要分別考慮以下三方面因素的影響。

單點恒定率（控制部分）

在此影響因素中，必須考慮調節器與控制器間的調節變化、晝夜的變化、季節的更替以及突發情況（如試驗設備的開啟或關閉、開關燈或是實驗室門的開啟等等）對實驗室內溫濕度的影響。此影響因素的大小取決于設備的調節能力和控制能力。

實驗室內沒有突發情況引起溫濕度變化時，可以對調節器短期的控制能力進行評定。調節器的調節變化方式包括降溫、加熱、加濕和去濕等。

晝夜的變化、季節的更替、突發情況等感應性因素和潛在性因素都將會引起實驗室溫濕度的高低變化，并對實驗室溫濕度的長期穩定造成影響。良好的封閉、與外界溫濕度隔離、使用適當的方式補充空氣，對減少實驗室溫濕度變化將起到很好的效果。

應依據最大可預期的潛在性因素和感應性因素來設計溫濕度調節系統。潛在性因素主要來自于人員、泄漏、水池排放和新鮮空氣的補充。感應性因素來自于燈光、實驗設備、人員、泄漏和新鮮空氣的補充。整個調節系統必須有能力對由于晝夜的變化、季節的更替引起的溫度變化進行控制。

空氣溫度的精確控制要求對相對濕度進行嚴格控制。假設在12℃結露點上空氣的含水率保持恒定，但空氣溫度在1.0℃之間變化，那么相對濕度就在47%和53%之間波動，0.2℃的空氣溫度變化將引起大于0.5%的相對濕度的變化。

傳感器精度

溫度傳感器比濕度傳感器更精確并容易校準。由于精度為0.1℃的溫度傳感器比較容易買到，因此濕度的測量就成為這一領域的主要問題。

目前，市場上出售的濕度傳感器的公稱精度大多數為+1%，這是一臺新的傳感器在一個溫濕度相對穩定的條件下所能達到的最高精度。購買了一臺濕度傳感器以后，需在預期使用的整個溫濕度范圍內，反復驗證其公稱精度。例如，如果計劃進行溫濕度交變試驗，那么應確保濕度傳感器能夠在預期的變化范圍內進行溫度的補償并保證它的精度不會隨溫度而漂移。

大多數濕度傳感器在相對濕度為85％到90％的情況下精度會降低。

由于濕度傳感器在使用過程中精度會漂移，因此必須對其進行定期的校準。校準的間隔時間不同，取決于傳感器的類型和工作環境（如溫濕度變化范圍、空氣的潔凈程度以及各種化學藥品的濃度）。通常情況下，校準的間隔時間是一年，必須確認校準程度涵蓋整個工作溫濕度變化范圍，用來校準的儀器需要有文件記錄。

可溯源的意思是儀器依據一個主要標準或者引用標準進行校準。大多數的傳感器都有一份出廠校準報告，這份報告只說明其生產時的精度并不能真實反映其在實際使用過程中的情況。控制器或調節器的精度是整機電路分路上傳感器的精度，它們會影響讀出的精度。

在系統運行過程中依據引用標準對控制傳感器校準可以避免這些誤差。

均勻度

均勻度是對在整個溫濕度控制區域內點對點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）、影響溫濕度的負載的位置、控制傳感器的位置、通風情況、空氣流動量的大小、適當的隔熱設施和阻隔水蒸氣裝置。

全部熱源（燈光、實驗設備、人員、從墻壁和管道透過的熱量、補充空氣導致的熱量變化）如果在整個受控區域內完全沒有對溫、濕度產生影響的負載，那么均勻度將很容易控制。一個安裝有3.6米×3米×3米的恒溫恒濕設備的試驗室內，如果室內空氣流量為600CFM(每小時換氣30次)，并有一個3,000BTU(880瓦特)的負載，那么實驗室的供給空氣與回流實驗室的空氣溫度會相差2.6℃。如果進入實驗室的空氣條件為23℃/50%RH并假定沒有含水率的變化，那么回流實驗室的空氣的溫濕度將為25.6℃/43%RH。增加空氣流動量或者減少影響溫濕度的負載，能減少這些誤差。

3000BTU(880瓦特)室內負載

進入空氣每小時空氣流量回流空氣

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計空調系統并使溫度負載的影響降到最低的重要因素。根據具體的操作程序與室內溫濕度的負載情況，每小時25次至45次的換氣量是最理想的。負載的位置也是一個重要因素。如果條件允許，最好將影響溫濕度的負載安裝在空氣回流管道的附近，盡可能避免對剩余實驗室受控空間的影響。負載的位置還會影響控制傳感器的位置。控制傳感器不應該安裝在主要影響溫濕度的負載源下方或者在回流管道的下方。

空氣管道應該適當的通過實驗室。通常情況下，頂篷的供氣管道與回流管道應該緊貼著受控溫濕度實驗室的外壁，應該避免供氣管道與回流管道同時在頂篷的設計。

安裝適當的隔熱設施、阻隔水蒸氣裝置與通風道來隔絕周圍環境的影響是非常必要的。建造通風道要得當，不能過大也不能過小。為了增加通風道內空氣流通的速度，應在通風道內開一個破洞，其效果要比在試驗間內開一個同樣大小的破洞好很多。不建外墻、不開窗戶、避免過低的天花板，這些對實驗室溫濕度控制都是有利的。