基于满足纺织品检测用恒温恒湿实验室总体要求的建设规划及良好运行的探究

实验室是进行校准和检测的实体，而要保证实验室内空气的温度、相对湿度、气流流速等稳定在既定的基数上(标准大气条件)，就必须应用空气调节技术，也就是利用空气调节设备，在特定的房间内造成一定的人工气候——标准大气条件，使实验室达到恒温恒湿要求，即恒温恒湿室。对于纺织品检测，统一、标准的外界大气条件是纤维达到吸湿和放湿动态平衡状态的重要外在影响因素。本文从如何建立和验收符合标准要求的恒温恒湿实验室，结合实际工作中的注意事项阐述如何维护和保障实验室的正常运行以达到高效优质的恒温恒湿环境稳定，最终保证测试结果的准确性、公正性。

1 恒温恒湿实验室建设规划要求

实现实验室内的恒温恒湿就必须应用空气调节技术来达到目的。实验室的空气调节系统一般由恒温恒湿室、缓冲间、空调机房组成。其中，缓冲间可视实验室面积实际大小而定，可达到减少恒温恒湿室开、关门的阻力维持房间内的温湿度稳定，维持室内负压状态等。恒温恒湿室为主体，应与实验室总体布局的条件相符，尽量布置在北向墙，避免顶层和朝东、西两向，通常，选用进口高精密变频空调，新风换风、加温加湿、电力供应、自动控制、环境检测等一系列工程领域组合基本达成一个密闭的隔热、防潮、保温、温湿度稳定控制的特定房间。其中，选择什么类型的恒温机组很重要，目前常用的两种类型是冷凝水循环系统和空调一体组。其中空调一体机的功率大小根据恒温恒湿室使用面积大小，室内外空气参数及冷热负荷等确定恒温恒湿机组的配置参数确定。

对于考虑冷水循环的机组，满足条件应包括当地室外的冷热温差大小，储水、排水设备的安装条件等。空调机房，靠近恒温恒湿室，减少风管长度和冷热损失，安装地基必须牢固，必要时可加置减震装置，考虑操作距离和管理检修空间。尤其是高层安装，机器离开墙体至少一米的距离，单线单入，专线供电、专管供水、专用排水管，独立控制。

恒温恒湿室内部装修：首先，室内保证严格的保温隔热性能，可采用四面彩钢复合板，顶部和底部采用PE保温板进行保湿隔湿处理，同时必须符合建筑设计规范的环保材料要求，对于透视窗采用双层真空玻璃钢。恒温恒湿实验室的气压环境是负压，用上送下回（吊顶内送风，地板下回风）的气流组织循环方式，如图1所示。采用天花全孔板送风，地板回风结构，室内净空高度2.6m～2.8m，地面隔层架空高度h≥300mm。

图1 上送风下排风形式

吊顶材质要求防火、防潮、吸音、不起尘、不吸尘，实现顶部孔板垂直向下送风，不可出现因风压或室内气压波动造成顶板掉落或倾斜的情况出现，安置照明灯具，布线等合理、必要时安装自动消防报警器，空调风管采用厚度≥20mm的复合保温材料，采用带有回风口的抗静电复合活动地板实现下回风，可拆卸，方便设备线路的安置，如网络线、电话线等。活动地板下的风道做必要的防潮、保温、防尘、防静电处理。

实验室内照明系统平均照度应不低于400lx，照明均匀无眩光，四周试验台无阴影。采用规格600mm×600mm、3×18lx亚面格栅灯具，整体布置合理美观，实验室门口分区设置开关，同时设置应急照明灯，照度不低于5lx，标准停电延时60min。电线采用国家免检产品，开关、插座漏电保护开关等采用国际品牌配备。

室内中心位置配置温湿度感应探头，温湿度数据可传输到中央控制系统，室内配置符合精度要求的温湿度实时显示装置，并悬挂在明显位置。采用阻抗复合式消音器等，进出机房的空调管道上应安装70℃自动关闭防火调节阀。

动力供配电系统：保证检测设备的供电量满足现有实验室内检测仪器要求，接地防雷系统满足国家相关规定，保证实验室精密检测仪器设备的用电安全，值得一提的是我所设计了专门针对静电性能测试静电恒温恒湿，此房间内存置仪器均接地线，且恒温恒湿条件可以达到准大气温度（20±2.0）℃、相对湿度（35±5.0）%的环境测试条件。

消防设施也是不可忽视，每个实验室有两个门，疏散走道上，安置手持式灭火器等，可设立室内气体灭火系统，由消防控制箱烟感装置、温感装置组成的火灾自动报警系统，有条件可配备自动喷淋灭火系统在天花板。

2 恒温恒湿室内温湿度环境的验收

与 ISO187-90 要求同步，国标GB/T 6529规定了纤维纺织品标准大气温度（20±2.0）℃、相对湿度（65±4.0）%的环境条件，标准的恒温恒湿实验室应有计量部门按符合标准规定的检测方法进行检测的合格验收报告。其中，国标GB/T 6529[1]中认为温度和相对湿度达到了规定的容差范围：温度±2.0℃、相对湿度±4.0%，有两点：一是时间上，温度和相对湿度至少连续1h符合标准大气的容差范围；二是空间上，房间内不同位置标准大气的变化应符合规定的容差范围。如室内同一点温湿度稳定性 (30min内极差) ：温度≤±1.0 ℃，相对湿度≤±1 %。24h内任意两个30min周期均值之差：温度≤±0.5℃，相对湿度 ≤±1 %。均匀性室内任意两点在任意一瞬间之差：温度≤±0.5 ℃，相对湿度RH≤±2%。实验室内的新风系统设计，采用最新的空气循环系统，其中新鲜空气补充量(室内)≥0.5m3/人·min；保证室内空气的清洁健康，室内噪音在开启空调机组后不得大于53分贝；室内空气循环次数≥12次/小时。

3 恒温机组运行的主要部件及日常简单维护保养

以本单位采用的空调一体机为例，恒温机组由制冷设备、过滤器、电加湿器、电加热器、风机和温湿度自动控制系统等组成。机组的核心CPU为进口压缩机。目前采用电气自控系统包括电源部分：通过接触器对压缩机风扇电加热器、加湿器等供应电源。自控部分：分温度和湿度的控制，包括温湿度控制器，将回风的温度与用户设定的温湿度做对比，自动运行压缩机、风扇、电加热器、加湿器等元件实现恒温恒湿的自动控制。

制冷剂循环系统：蒸发器中的液态制冷剂吸收空气的热量（空气被降温及除湿）并开始蒸发，最终制冷剂与空气之间形成一定的温度差，制冷剂也完全蒸发成气体，后被压缩机吸入并压缩压力计温度增加，气态的制冷剂通过冷凝器（风冷或水冷）吸收热量，凝结成液体。通过膨胀阀或者毛细管节流后变成低温低压的制冷剂进入蒸发器，完成制冷剂循环过程。制冷剂不足，应找出渗漏点及时修复并给予补充。相比于水喷淋式冷水机组循环系统的空调系统，需要引起注意的是在制冷设备运转过程中，切不可断水，应保持足够的冷却水量（包括电加湿器供水量），以免发生超压损坏机件。尤其是采用循环水冷却制冷的设备，要避免突发断水断电现象，已知时间点的断水断电要提前关闭恒温恒湿机组。孙景励、孟辉等[2]对于水喷淋恒温恒湿空调系统的日常维护管理和工作要点做的相关探讨，对于维护实验室内温湿度持续稳定地达到试验要求很有用。

加湿除湿系统：空调一体机的除湿系统采用机械制冷除湿，其原理是将空气冷却到露点温度以下，使大于饱和含湿量的水汽凝结析出的方式降低湿度。加湿一般采用蒸汽加湿法，进入加湿器前水质的过滤软化处理更为重要，水质的好坏直接影响加湿器的使用寿命，我所采用的是蒸汽式电加湿方式，将低压蒸汽直接注入试验空间加湿，具有加湿能力强、速度快、加湿控制灵敏的特点。进水前段加了水质软化及过滤装置，日常的维护保养包括定期更换水质过滤器过滤滤芯，清洁加湿器内内部沉积物等。

新风系统：方便独立开关机设置，电动阀门实现各房间独立控制，风道设置应合理规划，风速大小合理控制，噪音分贝不要超过50，新风进口设计既要保证新风量又不能影响整体室内温湿度的控制偏差范围。我所配备的是单独的送风循环系统，由离心式风扇和驱动其运转的电机构成，新风的补给量达到30%，为达到实验室内空气洁净，空调过滤网达到国标G5标准以上，通常全年开的情况下，一般一个季度到半年更换一次过滤网。

自动数字监控及软件操作系统即恒温恒湿机组中央控制及数据提取系统，电脑联机可实现远程控制各个恒温恒湿室机组的启停，各个恒温恒湿室内温湿度实时曲线可视，过往时间段温湿度可调出，动态监测数据保留6年。

机组故障保护控制系统即通过压力保护、延时器、继电器、过载保护等达到对压缩机、风机、电加湿器等元件的故障保护控制。鲁物婷、刘晓利、王雯燕[3]等在湿度检定设备常见故障分析及排除方法中阐明对于仪器的预防性维护以及定期维护保养的必要性，尤其是预测性维护。

4 恒温恒湿实验室的日常环境维护与管理

（1）恒温恒湿室内要保持清洁，定期打扫。工作人员进出恒温恒湿室要在缓冲室内穿戴鞋套，着工作服进行试验活动。缓冲空间，进出实验室至少要有两扇门，且两门不得同时开启。

（2）当试验人员进入实验室首先检查温湿度显示是否符合正常使用范围要求，即温度（20±2.0）℃、相对湿度（65±4.0）%。将待测样充分展开放置在试验架上，试验架置于室内空旷位置，为多层通风透气设计，有助于样品的快速充分平衡，对于散纤维、纱线以及回潮率相对较高的纺织品，在先进行预调湿后(即在温度不超过50℃，相对湿度10%～20%条件下放置30min以上)再进行标准大气平衡处理，消除试样的吸湿滞后影响。

（3）对于置于恒温恒湿实验室的仪器，尤其是不常用的仪器，在维护保养方面应至少保证每月开机运行良好，环境湿度对个别仪器光敏元件的影响还是要注意的。

（4）实验室内禁止吃东西、喝水或有可以存放液体的容器，或者进行与试验活动无关的事项。

（5）长期处于高湿度环境影响试验人员身体健康，进入实验室做好人员健康防护。试验完毕，收拾干净仪器周围后尽量及时离开。

（6）恒温恒湿机组的启动和停止，都应严格按照操作程序进行，设定相应的分级权限密码，保证温湿度设定数值不被轻易更改。

5 结语

纤维、纺织品，尤其是以天然纤维为主要原料的棉、麻、毛条、蚕丝纤维、粘胶纤维等，其纤维本身内部组织结构，构成其对水分子的吸收和释放能力大小的内因，以棉纤维为例，因棉纤维纤维素大分子上存在亲水性基团，具有较强的吸湿性，能从潮湿空气中吸收水分和向干燥空气放出水分。王宏等[4]发现环境湿度的变化对棉纤维的断裂比强度有直接影响。在一定湿度范围内，棉纤维断裂比强度随着相对湿度的增加而增大。所以，建立符合标准要求的实验室，维护高效优质的恒温恒湿环境稳定，不仅是纤维统一环境下充分平衡的保障，更是测试纤维的几何形态结构，光、电、热等物理机械性能测试结果准确性、公正性的体现。所以，对恒温机组的主要部位进行定期( 或连续) 的状态监测，对于排除故障易发生点，诊断故障源头，确定设备的状态，以及后续故障排除所需要的时间、内容、方式和必需的技术和物资支持等很有益处。