基于農(nóng)學(xué)類的智能人工氣候室建設(shè)

魏艷　曲寶涵　郝雙紅

【摘要】本文詳述了基于農(nóng)學(xué)類的智能人工氣候室建設(shè)的基本作用以及詳細參數(shù)，為此類實驗室建設(shè)提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】人工氣候室 生測 農(nóng)學(xué)類

【中圖分類號】G64 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0256-01

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人工氣候室在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、航空航天和宇宙開發(fā)等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。作為一個和農(nóng)業(yè)發(fā)展息息相關(guān)的單位，我們每年有大量的生物測定要做，涉及植物、真菌、昆蟲等。一般的氣候培養(yǎng)箱已無法滿足我們的需求，所以建設(shè)一個具有光照、加濕功能的高精度冷熱恒溫恒濕設(shè)備，可根據(jù)實驗需要分時段設(shè)定不同的溫度、濕度和光照度的智能人工氣候室，提供理想的人工氣候?qū)嶒灜h(huán)境，保證室內(nèi)生測的進行勢在必行。這個氣候室的建設(shè)將會加快我們的科研步伐，對于農(nóng)藥學(xué)科的發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

人工氣候室按結(jié)構(gòu)類型的不同，可分為陽光型、高照度、培養(yǎng)架等三種。作為農(nóng)藥學(xué)科我們主要需要的是培養(yǎng)架型人工氣候室。其特點是通過培養(yǎng)架的立體結(jié)構(gòu)，可提高氣候室的空間利用率。其典型用途是適宜于培養(yǎng)植物苗類，也可用于組織培養(yǎng)，還可進行一些昆蟲的養(yǎng)殖，為最終進行農(nóng)藥活性測定提供實驗材料和場地。在此目的和考量下，我們設(shè)計了農(nóng)學(xué)類智能人工氣候室。

一、項目概況

本建設(shè)項目位于山東青島，主要內(nèi)容包括：人工氣候室的平面布局、圍護結(jié)構(gòu)、空調(diào)系統(tǒng)、植物生長光源及計算機控制系統(tǒng)等的設(shè)計、設(shè)備安裝及調(diào)試、人員培訓(xùn)及其他相關(guān)的技術(shù)服務(wù)。

本設(shè)計為適用于進行不同農(nóng)藥活性測定的、能模擬自然界氣候條件（溫度、濕度、照度）的人工氣候室，質(zhì)量達到國內(nèi)先進水平，可以滿足不同植物和實驗材料的研究要求。

二、項目設(shè)計依據(jù)

符合國家及行業(yè)的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范、標(biāo)準、條例、規(guī)定以及使用單位提出的建設(shè)要求。

三、環(huán)境要求

1.設(shè)計時所需的外界環(huán)境參數(shù)：

設(shè)計的人工氣候室性能及配備的設(shè)備滿足在山東青島自然環(huán)境（溫度、濕度、光照等氣象條件）下能夠正常運行，耐受不良氣象條件的能力強。

2.場地面積（以現(xiàn)場確認為準）：35平方。

四、技術(shù)參數(shù)

培養(yǎng)室一共分為八個。一號培養(yǎng)室主要用于溫度控制范圍：5℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區(qū)內(nèi)）；光照度控制，光照強度：0～3000Lux（燈下100mm處）；新風(fēng)換氣，新風(fēng)換氣量：200m3/小時，可任意設(shè)定換氣時間及換氣次數(shù)。

二號和三號培養(yǎng)室溫度控制范圍：20℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區(qū)內(nèi)）；光照強度：0～8000Lux（燈下 100mm處）；新風(fēng)換氣量：200m3/小時，可任意設(shè)定換氣時間及換氣次數(shù)。

四號和五號號培養(yǎng)室溫度控制范圍：5℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區(qū)內(nèi)）；光照強度：0～3000Lux（燈下 100mm處），強光光照強度：0～80000Lux（中間區(qū)域為強光區(qū)）；新風(fēng)換氣量：200m3/小時，可任意設(shè)定換氣時間及換氣次數(shù)。

七號和八號培養(yǎng)室溫度控制范圍：0℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區(qū)內(nèi)）；光照強度：0～8000Lux（燈下100mm處）；新風(fēng)換氣量：200m3/小時，可任意設(shè)定換氣時間及換氣次數(shù)。

五、設(shè)備配備要求

（1）氣候室保溫維護系統(tǒng) 主體材料為：聚氨酯夾芯板，密封膠及鋁合金連接件等五金配件。聚氨酯夾芯板：保溫板厚為 H=50mm，雙面彩鋼，鋼板厚度δ=0.5，大于40千克雙面覆膜，泡沫導(dǎo)熱系數(shù)≤0.024w/（M-K）；吸水率≤4%（v/v）；減少導(dǎo)熱損失，維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定；有良好的氣密性，防止室外水蒸氣分子的滲透，維持室內(nèi)穩(wěn)定。

氣候室門：門采用冷庫專用保溫門，開關(guān)靈活、無變形，密封良好。門裝有安全脫鎖裝置，人工氣候室內(nèi)外均能開啟，門上裝有雙層中空鋼化玻璃觀察窗。

庫體內(nèi)部地面鋪設(shè)2mmPVC塑膠地板，直角處采用鋁型材圓弧過渡，圓弧鋁采用厚度為1.2mm的噴塑鋁合金型，無死角，易清潔除菌，處理后的接縫使用優(yōu)質(zhì)環(huán)保玻璃膠密封處理，整個人工氣候室的圍護結(jié)構(gòu)按潔凈室GMP國家標(biāo)準施工。

（2）制冷系統(tǒng) 制冷系統(tǒng)選用全封閉渦旋壓縮機及高效低噪音吊頂冷風(fēng)機，壓縮機安裝在室外，冷風(fēng)機采用暗藏式安裝，通過風(fēng)道將冷量均勻的送入室內(nèi)，美觀大方不占用室內(nèi)空間。

（3）加熱系統(tǒng)及加除濕系統(tǒng) 加熱系統(tǒng)采用PTC陶瓷芯加熱器，升溫速度快，零氧耗，不影響室內(nèi)濕度。人工氣候室采用超聲波加濕器，專業(yè)高效管道式除濕機進行除濕，除濕效果好，不占用室內(nèi)空間。

（4）換新風(fēng)系統(tǒng) 新風(fēng)換氣機是一種新型的通風(fēng)換氣設(shè)備，它采用雙向換氣，把室外新鮮空氣（新風(fēng)）送入室內(nèi)的同時，也把室內(nèi)污濁空氣（舊風(fēng)）排向室外。送入室內(nèi)的新風(fēng)經(jīng)空氣過濾器過濾，保障了室內(nèi)空氣的潔凈。此外，由于冬季和夏季室內(nèi)外存在較大溫差，為了不因雙向換氣而造成室內(nèi)溫度有較大的波動，新風(fēng)換氣機內(nèi)設(shè)置了熱交換器，令舊風(fēng)和新風(fēng)交換溫度，達到既通風(fēng)換氣又維持室內(nèi)溫度穩(wěn)定的效果。

新風(fēng)換氣機采用全送新風(fēng)、全排舊風(fēng)的工作方式，不會造成交叉污染。并且選用了低噪聲風(fēng)機，進行消聲處理，可足以保障人工氣候室內(nèi)的安靜。新風(fēng)換氣系統(tǒng)采用節(jié)能型新風(fēng)換氣機，具有熱交換功能，保證溫度的穩(wěn)定。

（5）室內(nèi)氣流循環(huán)系統(tǒng) 采用合理的氣流循環(huán)方式，保證室內(nèi)溫濕度的均勻。

（6）照明和殺菌系統(tǒng) 室內(nèi)均配備照明燈和紫外線殺菌燈，并配備備用插座等。

（7）光源配備 氣候室光源采用飛利浦 T5燈作為補光光源；光照均勻，光照強度可分級控制，可按設(shè)定的程序打開和關(guān)閉，控制的最小間隔為1分鐘，24小時循環(huán)。

（8）培養(yǎng)架配備 氣候室培養(yǎng)架（苗床）為單層立柱式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為304不銹鋼。

（9）智能控制系統(tǒng) 人工氣候室為一個獨立單元系統(tǒng)，即在門外設(shè)置獨立的配電智能控制系統(tǒng)，設(shè)置觸摸屏顯示器作為人-機界面，所有的參數(shù)顯示和每間設(shè)定均可在觸摸顯示器上進行?？刂破骺蓪崿F(xiàn)自動/手動雙向無擾動切換，可隨時進行參數(shù)的修正或設(shè)置，實時顯示人工氣候室設(shè)備狀態(tài)和測試的數(shù)據(jù)；所有單元系統(tǒng)可由一臺管理計算機進行集中管理；所有的操作均在計算機屏幕上按菜單提示進行，操作使用極其方便。系統(tǒng)不設(shè)外露的按鍵開關(guān)，適應(yīng)人工氣候室高濕環(huán)境的安全防水要求。能模擬自然界氣候條件的變化，按設(shè)定的程序?qū)貪穸取⒐庹盏冗M行有規(guī)律的控制，可限時或無限循環(huán)運行。為了保證歷史數(shù)據(jù)安全性，具有歷史數(shù)據(jù)儲存功能（USB5年以上）和遠程網(wǎng)絡(luò)管理軟件通訊接口，同時能通過USB接口將歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)出。具有短信報警功能，網(wǎng)絡(luò)管理功能；采用網(wǎng)絡(luò)化的分層管理系統(tǒng)，實現(xiàn)與在人工氣候室單元控制計算機上相同的功能，并可接入局域網(wǎng)和Internet實現(xiàn)遠程管理。

（10）整套培養(yǎng)室的設(shè)計 在滿足使用要求的前提下，具有相應(yīng)的節(jié)能措施，最大限度地減少其運行費用。