基于滿足紡織品檢測用恒溫恒濕實驗室總體要求的建設(shè)規(guī)劃及良好運行的探究

實驗室是進行校準(zhǔn)和檢測的實體，而要保證實驗室內(nèi)空氣的溫度、相對濕度、氣流流速等穩(wěn)定在既定的基數(shù)上(標(biāo)準(zhǔn)大氣條件)，就必須應(yīng)用空氣調(diào)節(jié)技術(shù)，也就是利用空氣調(diào)節(jié)設(shè)備，在特定的房間內(nèi)造成一定的人工氣候——標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，使實驗室達到恒溫恒濕要求，即恒溫恒濕室。對于紡織品檢測，統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的外界大氣條件是纖維達到吸濕和放濕動態(tài)平衡狀態(tài)的重要外在影響因素。本文從如何建立和驗收符合標(biāo)準(zhǔn)要求的恒溫恒濕實驗室，結(jié)合實際工作中的注意事項闡述如何維護和保障實驗室的正常運行以達到高效優(yōu)質(zhì)的恒溫恒濕環(huán)境穩(wěn)定，最終保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、公正性。

1 恒溫恒濕實驗室建設(shè)規(guī)劃要求

實現(xiàn)實驗室內(nèi)的恒溫恒濕就必須應(yīng)用空氣調(diào)節(jié)技術(shù)來達到目的。實驗室的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由恒溫恒濕室、緩沖間、空調(diào)機房組成。其中，緩沖間可視實驗室面積實際大小而定，可達到減少恒溫恒濕室開、關(guān)門的阻力維持房間內(nèi)的溫濕度穩(wěn)定，維持室內(nèi)負壓狀態(tài)等。恒溫恒濕室為主體，應(yīng)與實驗室總體布局的條件相符，盡量布置在北向墻，避免頂層和朝東、西兩向，通常，選用進口高精密變頻空調(diào)，新風(fēng)換風(fēng)、加溫加濕、電力供應(yīng)、自動控制、環(huán)境檢測等一系列工程領(lǐng)域組合基本達成一個密閉的隔熱、防潮、保溫、溫濕度穩(wěn)定控制的特定房間。其中，選擇什么類型的恒溫機組很重要，目前常用的兩種類型是冷凝水循環(huán)系統(tǒng)和空調(diào)一體組。其中空調(diào)一體機的功率大小根據(jù)恒溫恒濕室使用面積大小，室內(nèi)外空氣參數(shù)及冷熱負荷等確定恒溫恒濕機組的配置參數(shù)確定。

對于考慮冷水循環(huán)的機組，滿足條件應(yīng)包括當(dāng)?shù)厥彝獾睦錈釡夭畲笮?，儲水、排水設(shè)備的安裝條件等?？照{(diào)機房，靠近恒溫恒濕室，減少風(fēng)管長度和冷熱損失，安裝地基必須牢固，必要時可加置減震裝置，考慮操作距離和管理檢修空間。尤其是高層安裝，機器離開墻體至少一米的距離，單線單入，專線供電、專管供水、專用排水管，獨立控制。

恒溫恒濕室內(nèi)部裝修：首先，室內(nèi)保證嚴格的保溫隔熱性能，可采用四面彩鋼復(fù)合板，頂部和底部采用PE保溫板進行保濕隔濕處理，同時必須符合建筑設(shè)計規(guī)范的環(huán)保材料要求，對于透視窗采用雙層真空玻璃鋼。恒溫恒濕實驗室的氣壓環(huán)境是負壓，用上送下回（吊頂內(nèi)送風(fēng)，地板下回風(fēng)）的氣流組織循環(huán)方式，如圖1所示。采用天花全孔板送風(fēng)，地板回風(fēng)結(jié)構(gòu)，室內(nèi)凈空高度2.6m～2.8m，地面隔層架空高度h≥300mm。

圖1 上送風(fēng)下排風(fēng)形式

吊頂材質(zhì)要求防火、防潮、吸音、不起塵、不吸塵，實現(xiàn)頂部孔板垂直向下送風(fēng)，不可出現(xiàn)因風(fēng)壓或室內(nèi)氣壓波動造成頂板掉落或傾斜的情況出現(xiàn)，安置照明燈具，布線等合理、必要時安裝自動消防報警器，空調(diào)風(fēng)管采用厚度≥20mm的復(fù)合保溫材料，采用帶有回風(fēng)口的抗靜電復(fù)合活動地板實現(xiàn)下回風(fēng)，可拆卸，方便設(shè)備線路的安置，如網(wǎng)絡(luò)線、電話線等?；顒拥匕逑碌娘L(fēng)道做必要的防潮、保溫、防塵、防靜電處理。

實驗室內(nèi)照明系統(tǒng)平均照度應(yīng)不低于400lx，照明均勻無眩光，四周試驗臺無陰影。采用規(guī)格600mm×600mm、3×18lx亞面格柵燈具，整體布置合理美觀，實驗室門口分區(qū)設(shè)置開關(guān)，同時設(shè)置應(yīng)急照明燈，照度不低于5lx，標(biāo)準(zhǔn)停電延時60min。電線采用國家免檢產(chǎn)品，開關(guān)、插座漏電保護開關(guān)等采用國際品牌配備。

室內(nèi)中心位置配置溫濕度感應(yīng)探頭，溫濕度數(shù)據(jù)可傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，室內(nèi)配置符合精度要求的溫濕度實時顯示裝置，并懸掛在明顯位置。采用阻抗復(fù)合式消音器等，進出機房的空調(diào)管道上應(yīng)安裝70℃自動關(guān)閉防火調(diào)節(jié)閥。

動力供配電系統(tǒng)：保證檢測設(shè)備的供電量滿足現(xiàn)有實驗室內(nèi)檢測儀器要求，接地防雷系統(tǒng)滿足國家相關(guān)規(guī)定，保證實驗室精密檢測儀器設(shè)備的用電安全，值得一提的是我所設(shè)計了專門針對靜電性能測試靜電恒溫恒濕，此房間內(nèi)存置儀器均接地線，且恒溫恒濕條件可以達到準(zhǔn)大氣溫度（20±2.0）℃、相對濕度（35±5.0）%的環(huán)境測試條件。

消防設(shè)施也是不可忽視，每個實驗室有兩個門，疏散走道上，安置手持式滅火器等，可設(shè)立室內(nèi)氣體滅火系統(tǒng)，由消防控制箱煙感裝置、溫感裝置組成的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，有條件可配備自動噴淋滅火系統(tǒng)在天花板。

2 恒溫恒濕室內(nèi)溫濕度環(huán)境的驗收

與 ISO187-90 要求同步，國標(biāo)GB/T 6529規(guī)定了纖維紡織品標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度（20±2.0）℃、相對濕度（65±4.0）%的環(huán)境條件，標(biāo)準(zhǔn)的恒溫恒濕實驗室應(yīng)有計量部門按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測方法進行檢測的合格驗收報告。其中，國標(biāo)GB/T 6529[1]中認為溫度和相對濕度達到了規(guī)定的容差范圍：溫度±2.0℃、相對濕度±4.0%，有兩點：一是時間上，溫度和相對濕度至少連續(xù)1h符合標(biāo)準(zhǔn)大氣的容差范圍；二是空間上，房間內(nèi)不同位置標(biāo)準(zhǔn)大氣的變化應(yīng)符合規(guī)定的容差范圍。如室內(nèi)同一點溫濕度穩(wěn)定性 (30min內(nèi)極差) ：溫度≤±1.0 ℃，相對濕度≤±1 %。24h內(nèi)任意兩個30min周期均值之差：溫度≤±0.5℃，相對濕度 ≤±1 %。均勻性室內(nèi)任意兩點在任意一瞬間之差：溫度≤±0.5 ℃，相對濕度RH≤±2%。實驗室內(nèi)的新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計，采用最新的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中新鮮空氣補充量(室內(nèi))≥0.5m3/人·min；保證室內(nèi)空氣的清潔健康，室內(nèi)噪音在開啟空調(diào)機組后不得大于53分貝；室內(nèi)空氣循環(huán)次數(shù)≥12次/小時。

3 恒溫機組運行的主要部件及日常簡單維護保養(yǎng)

以本單位采用的空調(diào)一體機為例，恒溫機組由制冷設(shè)備、過濾器、電加濕器、電加熱器、風(fēng)機和溫濕度自動控制系統(tǒng)等組成。機組的核心CPU為進口壓縮機。目前采用電氣自控系統(tǒng)包括電源部分：通過接觸器對壓縮機風(fēng)扇電加熱器、加濕器等供應(yīng)電源。自控部分：分溫度和濕度的控制，包括溫濕度控制器，將回風(fēng)的溫度與用戶設(shè)定的溫濕度做對比，自動運行壓縮機、風(fēng)扇、電加熱器、加濕器等元件實現(xiàn)恒溫恒濕的自動控制。

制冷劑循環(huán)系統(tǒng)：蒸發(fā)器中的液態(tài)制冷劑吸收空氣的熱量（空氣被降溫及除濕）并開始蒸發(fā)，最終制冷劑與空氣之間形成一定的溫度差，制冷劑也完全蒸發(fā)成氣體，后被壓縮機吸入并壓縮壓力計溫度增加，氣態(tài)的制冷劑通過冷凝器（風(fēng)冷或水冷）吸收熱量，凝結(jié)成液體。通過膨脹閥或者毛細管節(jié)流后變成低溫低壓的制冷劑進入蒸發(fā)器，完成制冷劑循環(huán)過程。制冷劑不足，應(yīng)找出滲漏點及時修復(fù)并給予補充。相比于水噴淋式冷水機組循環(huán)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，需要引起注意的是在制冷設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，切不可斷水，應(yīng)保持足夠的冷卻水量（包括電加濕器供水量），以免發(fā)生超壓損壞機件。尤其是采用循環(huán)水冷卻制冷的設(shè)備，要避免突發(fā)斷水?dāng)嚯姮F(xiàn)象，已知時間點的斷水?dāng)嚯娨崆瓣P(guān)閉恒溫恒濕機組。孫景勵、孟輝等[2]對于水噴淋恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的日常維護管理和工作要點做的相關(guān)探討，對于維護實驗室內(nèi)溫濕度持續(xù)穩(wěn)定地達到試驗要求很有用。

加濕除濕系統(tǒng)：空調(diào)一體機的除濕系統(tǒng)采用機械制冷除濕，其原理是將空氣冷卻到露點溫度以下，使大于飽和含濕量的水汽凝結(jié)析出的方式降低濕度。加濕一般采用蒸汽加濕法，進入加濕器前水質(zhì)的過濾軟化處理更為重要，水質(zhì)的好壞直接影響加濕器的使用壽命，我所采用的是蒸汽式電加濕方式，將低壓蒸汽直接注入試驗空間加濕，具有加濕能力強、速度快、加濕控制靈敏的特點。進水前段加了水質(zhì)軟化及過濾裝置，日常的維護保養(yǎng)包括定期更換水質(zhì)過濾器過濾濾芯，清潔加濕器內(nèi)內(nèi)部沉積物等。

新風(fēng)系統(tǒng)：方便獨立開關(guān)機設(shè)置，電動閥門實現(xiàn)各房間獨立控制，風(fēng)道設(shè)置應(yīng)合理規(guī)劃，風(fēng)速大小合理控制，噪音分貝不要超過50，新風(fēng)進口設(shè)計既要保證新風(fēng)量又不能影響整體室內(nèi)溫濕度的控制偏差范圍。我所配備的是單獨的送風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，由離心式風(fēng)扇和驅(qū)動其運轉(zhuǎn)的電機構(gòu)成，新風(fēng)的補給量達到30%，為達到實驗室內(nèi)空氣潔凈，空調(diào)過濾網(wǎng)達到國標(biāo)G5標(biāo)準(zhǔn)以上，通常全年開的情況下，一般一個季度到半年更換一次過濾網(wǎng)。

自動數(shù)字監(jiān)控及軟件操作系統(tǒng)即恒溫恒濕機組中央控制及數(shù)據(jù)提取系統(tǒng)，電腦聯(lián)機可實現(xiàn)遠程控制各個恒溫恒濕室機組的啟停，各個恒溫恒濕室內(nèi)溫濕度實時曲線可視，過往時間段溫濕度可調(diào)出，動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)保留6年。

機組故障保護控制系統(tǒng)即通過壓力保護、延時器、繼電器、過載保護等達到對壓縮機、風(fēng)機、電加濕器等元件的故障保護控制。魯物婷、劉曉利、王雯燕[3]等在濕度檢定設(shè)備常見故障分析及排除方法中闡明對于儀器的預(yù)防性維護以及定期維護保養(yǎng)的必要性，尤其是預(yù)測性維護。

4 恒溫恒濕實驗室的日常環(huán)境維護與管理

（1）恒溫恒濕室內(nèi)要保持清潔，定期打掃。工作人員進出恒溫恒濕室要在緩沖室內(nèi)穿戴鞋套，著工作服進行試驗活動。緩沖空間，進出實驗室至少要有兩扇門，且兩門不得同時開啟。

（2）當(dāng)試驗人員進入實驗室首先檢查溫濕度顯示是否符合正常使用范圍要求，即溫度（20±2.0）℃、相對濕度（65±4.0）%。將待測樣充分展開放置在試驗架上，試驗架置于室內(nèi)空曠位置，為多層通風(fēng)透氣設(shè)計，有助于樣品的快速充分平衡，對于散纖維、紗線以及回潮率相對較高的紡織品，在先進行預(yù)調(diào)濕后(即在溫度不超過50℃，相對濕度10%～20%條件下放置30min以上)再進行標(biāo)準(zhǔn)大氣平衡處理，消除試樣的吸濕滯后影響。

（3）對于置于恒溫恒濕實驗室的儀器，尤其是不常用的儀器，在維護保養(yǎng)方面應(yīng)至少保證每月開機運行良好，環(huán)境濕度對個別儀器光敏元件的影響還是要注意的。

（4）實驗室內(nèi)禁止吃東西、喝水或有可以存放液體的容器，或者進行與試驗活動無關(guān)的事項。

（5）長期處于高濕度環(huán)境影響試驗人員身體健康，進入實驗室做好人員健康防護。試驗完畢，收拾干凈儀器周圍后盡量及時離開。

（6）恒溫恒濕機組的啟動和停止，都應(yīng)嚴格按照操作程序進行，設(shè)定相應(yīng)的分級權(quán)限密碼，保證溫濕度設(shè)定數(shù)值不被輕易更改。

5 結(jié)語

纖維、紡織品，尤其是以天然纖維為主要原料的棉、麻、毛條、蠶絲纖維、粘膠纖維等，其纖維本身內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，構(gòu)成其對水分子的吸收和釋放能力大小的內(nèi)因，以棉纖維為例，因棉纖維纖維素大分子上存在親水性基團，具有較強的吸濕性，能從潮濕空氣中吸收水分和向干燥空氣放出水分。王宏等[4]發(fā)現(xiàn)環(huán)境濕度的變化對棉纖維的斷裂比強度有直接影響。在一定濕度范圍內(nèi)，棉纖維斷裂比強度隨著相對濕度的增加而增大。所以，建立符合標(biāo)準(zhǔn)要求的實驗室，維護高效優(yōu)質(zhì)的恒溫恒濕環(huán)境穩(wěn)定，不僅是纖維統(tǒng)一環(huán)境下充分平衡的保障，更是測試纖維的幾何形態(tài)結(jié)構(gòu)，光、電、熱等物理機械性能測試結(jié)果準(zhǔn)確性、公正性的體現(xiàn)。所以，對恒溫機組的主要部位進行定期( 或連續(xù)) 的狀態(tài)監(jiān)測，對于排除故障易發(fā)生點，診斷故障源頭，確定設(shè)備的狀態(tài)，以及后續(xù)故障排除所需要的時間、內(nèi)容、方式和必需的技術(shù)和物資支持等很有益處。