理化實(shí)驗(yàn)室溫濕度控制的規(guī)定和意義

陳振強(qiáng)+張正君+付奇+毛鵬輝

CNAS-CL01∶2006《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力認(rèn)可準(zhǔn)則》對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境做出了規(guī)定：相關(guān)的規(guī)范、方法和程序有要求，或?qū)Y(jié)果的質(zhì)量有影響時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)監(jiān)測(cè)、控制和記錄環(huán)境條件。但CNAS-CL01∶2006并沒(méi)有具體說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室環(huán)境會(huì)對(duì)檢測(cè)帶來(lái)哪些不利影響，而且并不是所有人都能理解CNAS-CL01∶2006為什么要對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境做出上述規(guī)定，有時(shí)甚至試樣都沒(méi)有經(jīng)過(guò)必要的環(huán)境處理就開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)工作，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)必然與經(jīng)過(guò)環(huán)境處理后所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)存在差異，進(jìn)而可能對(duì)實(shí)際使用產(chǎn)生誤導(dǎo)。

一般標(biāo)準(zhǔn)對(duì)包裝材料性能檢測(cè)有兩種形式。一種是出廠檢驗(yàn)，由生產(chǎn)企業(yè)自行檢測(cè)，一般都是常規(guī)項(xiàng)目，不涉及專業(yè)的檢測(cè)儀器和設(shè)備；另一種是型式檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目為標(biāo)準(zhǔn)全項(xiàng)，需要專業(yè)實(shí)驗(yàn)室才能完成。按照一般標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，終端用戶每年至少應(yīng)當(dāng)對(duì)使用的材料進(jìn)行兩次型式檢測(cè)。對(duì)于需要在標(biāo)準(zhǔn)恒溫恒濕條件處理的樣品，標(biāo)準(zhǔn)條件下獲得試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)有以下兩點(diǎn)好處：一是可以作為同一家供應(yīng)商質(zhì)量穩(wěn)定性的判定依據(jù)；二是可比較不同供應(yīng)商包裝材料的質(zhì)量差異。

GB/T 10739-2002《紙、紙板和紙漿試樣處理和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣》對(duì)實(shí)驗(yàn)室紙張溫濕度處理做出了相應(yīng)規(guī)定，本文主要針對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室試樣溫濕度控制詳細(xì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)室環(huán)境處理的規(guī)定和意義，期望能讓實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的數(shù)據(jù)更具應(yīng)用價(jià)值。

GB/T 10739-2002標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紙張溫濕度處理的規(guī)定

GB/T 10739-2002標(biāo)準(zhǔn)中涉及到的溫濕度處理主要包括兩方面：試樣預(yù)處理和溫濕度處理。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)大氣條件應(yīng)是溫度（23±1）℃、相對(duì)濕度（50±2）%。

1.試樣預(yù)處理

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，由于水分平衡滯后會(huì)給試驗(yàn)帶來(lái)誤差，故在試樣處理前，應(yīng)將試樣置于相對(duì)濕度為10%～35%、溫度不高于40℃的大氣條件中預(yù)處理24h。如果預(yù)知溫濕處理后的平衡水分含量相當(dāng)于吸濕過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)的水分含量，則該預(yù)處理可以省去。在條件允許的情況下，也可以使用硫酸干燥器對(duì)試樣預(yù)處理24h。

2.溫濕度處理

將切好的試樣掛起來(lái)，使恒溫恒濕的氣流自由接觸到試樣的各個(gè)面，直至試樣的水分含量與大氣中的水蒸氣達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)間隔1h左右兩次稱量之差不大于總質(zhì)量的0.25%時(shí)，就認(rèn)為試樣的水分含量與大氣條件達(dá)到了平衡。對(duì)于高定量的紙張，應(yīng)當(dāng)延長(zhǎng)兩次稱量的時(shí)間間隔，其兩次稱量之差應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)，以此作為試樣平衡與否的判定依據(jù)。GB/T 10739-2002標(biāo)準(zhǔn)中特別提到：具有良好循環(huán)條件的實(shí)驗(yàn)室，紙張的溫濕處理通常4h足矣；對(duì)于定量較高的紙張一般需要處理5～8h；對(duì)于高定量的紙板和經(jīng)過(guò)特殊處理的材料，則至少需要處理48h。

理化實(shí)驗(yàn)室溫濕度處理的意義

GB/T 10739-2002標(biāo)準(zhǔn)適用于對(duì)整體環(huán)境有要求的包裝材料理化性能的檢測(cè)，所有檢測(cè)儀器設(shè)備和試樣均應(yīng)處于溫度23℃、相對(duì)濕度50%的條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

眾所周知，包裝材料在實(shí)際流通、儲(chǔ)存過(guò)程中可能會(huì)處于低溫高溫或高溫高濕等不同的環(huán)境中，這與標(biāo)準(zhǔn)溫濕度（溫度23℃、相對(duì)濕度50%）或者規(guī)定溫濕度條件完全不同。然而，不同溫濕度條件下，包裝材料的物理性能會(huì)有一定甚至非常大的差異。之所以選擇實(shí)驗(yàn)室恒定溫濕度條件進(jìn)行檢測(cè)，就是為了在相同環(huán)境下對(duì)包裝材料的物理性能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)積累，以便判斷供貨物品的質(zhì)量連續(xù)性和穩(wěn)定性是否符合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范。只有相同環(huán)境檢測(cè)下的數(shù)據(jù)才具有可比性，否則不同環(huán)境下檢測(cè)的數(shù)據(jù)只能說(shuō)明單一批次質(zhì)量的好壞，而不能評(píng)定長(zhǎng)期質(zhì)量穩(wěn)定性和連續(xù)性。

尤其當(dāng)天氣特別潮濕時(shí)，纖維類制品的含水率較高，將這類樣品放置在溫度23℃、相對(duì)濕度50%的條件下通常需要3～7天才能達(dá)到含水率平衡。需要注意的是，含水率較高的樣品在處理時(shí)一定要先經(jīng)過(guò)干燥處理，這樣可以有效縮短樣品后期平衡時(shí)間，從而縮短試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用。

理化實(shí)驗(yàn)室溫濕度控制

一般理化實(shí)驗(yàn)室需要使用恒溫恒濕空調(diào)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)來(lái)控制溫濕度。通過(guò)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)處理過(guò)的實(shí)驗(yàn)室稱為恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)間。恒溫恒濕空調(diào)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)一般包括控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、制冷循環(huán)及除濕系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和水冷機(jī)組水循環(huán)系統(tǒng)6大部分。

1.控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)控制器控制和顯示實(shí)驗(yàn)室的溫濕度、空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)，分析各傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，對(duì)機(jī)組各項(xiàng)功能發(fā)出工作指令，達(dá)到精確控制實(shí)驗(yàn)室溫濕度的目的。精密空調(diào)可控制實(shí)驗(yàn)室環(huán)境穩(wěn)定在溫度（23±0.5）℃、相對(duì)濕度（50±1）%。

2.通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)組內(nèi)的各項(xiàng)功能（制冷、除濕、加熱、加濕等）對(duì)恒溫恒濕空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)空氣進(jìn)行處理時(shí)，均需要空氣流動(dòng)來(lái)完成熱、濕的交換，恒溫恒濕空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)氣體還需保持一定流速，防止塵埃沉積，并及時(shí)將懸浮于空氣中的塵埃濾除掉。一般可采用實(shí)驗(yàn)間頂部進(jìn)風(fēng)、地板回風(fēng)的方式。

3.制冷循環(huán)及除濕系統(tǒng)

制冷循環(huán)及除濕系統(tǒng)采用蒸發(fā)壓縮式制冷循環(huán)系統(tǒng)，利用制冷劑蒸發(fā)時(shí)吸收汽化潛熱來(lái)制冷。

4.加濕系統(tǒng)

加濕系統(tǒng)通過(guò)電極加濕罐或紅外加濕燈管等設(shè)備將水加熱形成水蒸氣的方式來(lái)工作。加濕量及進(jìn)排水量均由電腦控制，加濕罐的自動(dòng)清洗程序可確保其維持正常的加濕效率。

5.加熱系統(tǒng)

加熱所產(chǎn)生的熱量可作為空調(diào)機(jī)內(nèi)外的補(bǔ)償熱量，加熱系統(tǒng)大多采用電熱管形式。

6.水冷機(jī)組水循環(huán)系統(tǒng)

水冷機(jī)組的冷凝器設(shè)在機(jī)組內(nèi)部，循環(huán)水通過(guò)熱交換器，將制冷劑氣體冷卻凝結(jié)成液體。

除上述專用空調(diào)，實(shí)驗(yàn)室還需設(shè)計(jì)夾層墻，即實(shí)驗(yàn)室外墻和保溫墻分開(kāi)做，兩者之間應(yīng)留有至少600mm的間隔。這樣一來(lái)，可有效防止外墻在外界低溫時(shí)大量吸收空調(diào)產(chǎn)生的熱量，以及外界高溫時(shí)空調(diào)需要大量的制冷來(lái)抵消外部傳遞進(jìn)來(lái)的熱量，因?yàn)檫@兩種情形都會(huì)增加空調(diào)的負(fù)擔(dān)，不僅浪費(fèi)能耗，還會(huì)縮短空調(diào)壽命。此外，夾層墻還可有效保證環(huán)境溫濕度的穩(wěn)定，避免其出現(xiàn)異常波動(dòng)。

總之，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果的可靠性不僅取決于儀器的好壞，更取決于環(huán)境的良好控制。恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室是保證電子檢測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行并獲得準(zhǔn)確試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定需要溫濕度處理的樣品必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行處理，否則試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確就無(wú)從談起。