理化實驗室溫濕度控制的規(guī)定和意義

陳振強+張正君+付奇+毛鵬輝

CNAS-CL01∶2006《檢測和校準實驗室能力認可準則》對實驗室環(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，實驗室應(yīng)監(jiān)測、控制和記錄環(huán)境條件。但CNAS-CL01∶2006并沒有具體說明實驗室環(huán)境會對檢測帶來哪些不利影響，而且并不是所有人都能理解CNAS-CL01∶2006為什么要對實驗室環(huán)境做出上述規(guī)定，有時甚至試樣都沒有經(jīng)過必要的環(huán)境處理就開始進行相關(guān)檢測工作，所得試驗數(shù)據(jù)必然與經(jīng)過環(huán)境處理后所得試驗數(shù)據(jù)存在差異，進而可能對實際使用產(chǎn)生誤導(dǎo)。

一般標準對包裝材料性能檢測有兩種形式。一種是出廠檢驗，由生產(chǎn)企業(yè)自行檢測，一般都是常規(guī)項目，不涉及專業(yè)的檢測儀器和設(shè)備；另一種是型式檢驗，檢驗項目為標準全項，需要專業(yè)實驗室才能完成。按照一般標準的規(guī)定，終端用戶每年至少應(yīng)當對使用的材料進行兩次型式檢測。對于需要在標準恒溫恒濕條件處理的樣品，標準條件下獲得試驗結(jié)果和數(shù)據(jù)有以下兩點好處：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的標準大氣》對實驗室紙張溫濕度處理做出了相應(yīng)規(guī)定，本文主要針對該標準對實驗室試樣溫濕度控制詳細說明實驗室環(huán)境處理的規(guī)定和意義，期望能讓實驗室檢測的數(shù)據(jù)更具應(yīng)用價值。

GB/T 10739-2002標準對紙張溫濕度處理的規(guī)定

GB/T 10739-2002標準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。標準中規(guī)定：試驗標準大氣條件應(yīng)是溫度（23±1）℃、相對濕度（50±2）%。

1.試樣預(yù)處理

標準中規(guī)定，由于水分平衡滯后會給試驗帶來誤差，故在試樣處理前，應(yīng)將試樣置于相對濕度為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于吸濕過程達到平衡時的水分含量，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試樣預(yù)處理24h。

2.溫濕度處理

將切好的試樣掛起來，使恒溫恒濕的氣流自由接觸到試樣的各個面，直至試樣的水分含量與大氣中的水蒸氣達到平衡狀態(tài)。當間隔1h左右兩次稱量之差不大于總質(zhì)量的0.25%時，就認為試樣的水分含量與大氣條件達到了平衡。對于高定量的紙張，應(yīng)當延長兩次稱量的時間間隔，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標準中特別提到：具有良好循環(huán)條件的實驗室，紙張的溫濕處理通常4h足矣；對于定量較高的紙張一般需要處理5～8h；對于高定量的紙板和經(jīng)過特殊處理的材料，則至少需要處理48h。

理化實驗室溫濕度處理的意義

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

眾所周知，包裝材料在實際流通、儲存過程中可能會處于低溫高溫或高溫高濕等不同的環(huán)境中，這與標準溫濕度（溫度23℃、相對濕度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有一定甚至非常大的差異。之所以選擇實驗室恒定溫濕度條件進行檢測，就是為了在相同環(huán)境下對包裝材料的物理性能進行長時間的數(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)境檢測下的數(shù)據(jù)才具有可比性，否則不同環(huán)境下檢測的數(shù)據(jù)只能說明單一批次質(zhì)量的好壞，而不能評定長期質(zhì)量穩(wěn)定性和連續(xù)性。

尤其當天氣特別潮濕時，纖維類制品的含水率較高，將這類樣品放置在溫度23℃、相對濕度50%的條件下通常需要3～7天才能達到含水率平衡。需要注意的是，含水率較高的樣品在處理時一定要先經(jīng)過干燥處理，這樣可以有效縮短樣品后期平衡時間，從而縮短試驗時間，節(jié)省試驗費用。

理化實驗室溫濕度控制

一般理化實驗室需要使用恒溫恒濕空調(diào)機房專用空調(diào)機來控制溫濕度。通過恒溫恒濕空調(diào)機房專用空調(diào)機處理過的實驗室稱為恒溫恒濕實驗間。恒溫恒濕空調(diào)機房專用空調(diào)機一般包括控制監(jiān)測系統(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)和水冷機組水循環(huán)系統(tǒng)6大部分。

1.控制監(jiān)測系統(tǒng)

控制監(jiān)測系統(tǒng)通過控制器控制和顯示實驗室的溫濕度、空調(diào)機組的工作狀態(tài)，分析各傳感器反饋回來的信號，對機組各項功能發(fā)出工作指令，達到精確控制實驗室溫濕度的目的。精密空調(diào)可控制實驗室環(huán)境穩(wěn)定在溫度（23±0.5）℃、相對濕度（50±1）%。

2.通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)系統(tǒng)機組內(nèi)的各項功能（制冷、除濕、加熱、加濕等）對恒溫恒濕空調(diào)機房內(nèi)空氣進行處理時，均需要空氣流動來完成熱、濕的交換，恒溫恒濕空調(diào)機房內(nèi)氣體還需保持一定流速，防止塵埃沉積，并及時將懸浮于空氣中的塵埃濾除掉。一般可采用實驗間頂部進風(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)時吸收汽化潛熱來制冷。

4.加濕系統(tǒng)

加濕系統(tǒng)通過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工作。加濕量及進排水量均由電腦控制，加濕罐的自動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)機內(nèi)外的補償熱量，加熱系統(tǒng)大多采用電熱管形式。

6.水冷機組水循環(huán)系統(tǒng)

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

除上述專用空調(diào)，實驗室還需設(shè)計夾層墻，即實驗室外墻和保溫墻分開做，兩者之間應(yīng)留有至少600mm的間隔。這樣一來，可有效防止外墻在外界低溫時大量吸收空調(diào)產(chǎn)生的熱量，以及外界高溫時空調(diào)需要大量的制冷來抵消外部傳遞進來的熱量，因為這兩種情形都會增加空調(diào)的負擔(dān)，不僅浪費能耗，還會縮短空調(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。

總之，試驗檢測結(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。恒溫恒濕實驗室是保證電子檢測設(shè)備正常運行并獲得準確試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，對于標準規(guī)定需要溫濕度處理的樣品必須嚴格按照標準規(guī)定進行處理，否則試驗數(shù)據(jù)的準確就無從談起。