步入精密溫控世界：大型恒溫恒濕試驗室日常運維核心技術(shù)

更新時間：2025-07-01

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在諸多行業(yè)，如電子電器、航空航天、汽車制造、材料研發(fā)以及生物制藥等，產(chǎn)品或材料需在特定溫濕度環(huán)境下進行性能測試、穩(wěn)定性評估與可靠性驗證。大型步入式恒溫恒濕試驗室作為模擬復雜環(huán)境的關(guān)鍵設備，能提供大面積、高精度的溫濕度模擬空間，滿足多樣化測試需求。正確掌握其日常使用技術(shù)，對保障測試數(shù)據(jù)準確性、延長設備使用壽命及提高工作效率意義重大。

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一、工作原理與核心技術(shù)

（一）溫度控制原理

制冷系統(tǒng)：多采用壓縮式制冷循環(huán)，常見的復疊式制冷系統(tǒng)由高溫級和低溫級兩個獨立循環(huán)構(gòu)成。高溫級循環(huán)常用中溫制冷劑（如 R22），低溫級循環(huán)采用低溫制冷劑（如 R404A 或 R508B 等）。高溫級壓縮機將制冷劑壓縮為高溫高壓氣體，經(jīng)風冷或水冷冷凝器散熱后冷凝成高壓液體，再通過節(jié)流裝置降壓，進入低溫級蒸發(fā)器吸收低溫級制冷劑熱量，使其蒸發(fā)為氣體。低溫級制冷劑在低溫級壓縮機作用下，壓縮成高溫高壓氣體，進入低溫級冷凝器（也是高溫級蒸發(fā)器）放熱冷凝，經(jīng)節(jié)流降壓后進入試驗室蒸發(fā)器，吸收試驗室內(nèi)熱量實現(xiàn)降溫。通過精準調(diào)控壓縮機運行頻率、制冷劑流量及冷凝器散熱效率等參數(shù)，精確調(diào)節(jié)制冷量，穩(wěn)定控制試驗室內(nèi)溫度。

加熱系統(tǒng)：依靠電加熱元件升溫，當試驗室內(nèi)溫度低于設定值，控制系統(tǒng)啟動電加熱絲，電流通過產(chǎn)生熱量，經(jīng)空氣對流傳遞使溫度上升。為實現(xiàn)精確控溫，常結(jié)合比例 - 積分 - 微分（PID）控制算法。PID 控制器依據(jù)溫度傳感器實時采集的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)與設定值比較，計算溫度偏差，根據(jù)偏差大小和變化趨勢自動調(diào)節(jié)電加熱絲加熱功率，使溫度快速、穩(wěn)定趨近設定值，空載時一般可將溫度波動度控制在 ±0.5℃以內(nèi)。

（二）濕度控制原理

加濕系統(tǒng)：主要有蒸汽加濕和超聲波加濕兩種方式。蒸汽加濕通過電加熱將水轉(zhuǎn)化為蒸汽引入試驗室，增加空氣濕度，加濕速度快、加濕量大，適用于對濕度要求高且需快速達設定濕度的場景，如采用鍋爐式蒸汽發(fā)生器，通過控制加熱功率調(diào)節(jié)蒸汽產(chǎn)生量，一般加濕量可達 5 - 10L/min。超聲波加濕利用超聲波換能器將電能轉(zhuǎn)化為高頻機械振動，使水霧化成微小顆粒（粒徑 1 - 5μm），由風機擴散水霧實現(xiàn)加濕。濕度傳感器實時監(jiān)測試驗室內(nèi)濕度數(shù)據(jù)，反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)設定值與實際值偏差調(diào)節(jié)加濕設備工作強度，確保濕度控制精度。

除濕系統(tǒng)：主要采用冷凝除濕和吸附除濕。冷凝除濕借助制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器，當潮濕空氣通過蒸發(fā)器表面，因蒸發(fā)器溫度低于空氣露點溫度，水蒸氣遇冷凝結(jié)成水滴，經(jīng)排水系統(tǒng)排出，降低空氣濕度，適用于濕度高且溫度相對較高的環(huán)境。吸附除濕利用硅膠、分子篩等吸濕材料吸附空氣中水分，吸附式除濕機多采用轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)輪填充吸附劑，在電機驅(qū)動下緩慢轉(zhuǎn)動。潮濕空氣通過轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)時，水分被吸附劑吸附，干燥空氣排出；轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)到再生區(qū)時，通過加熱使吸附劑中水分脫附，恢復吸濕能力，實現(xiàn)循環(huán)工作。

（三）空氣循環(huán)系統(tǒng)

由離心風機、風道和導流板等部件組成。離心風機產(chǎn)生強大風力，將試驗室內(nèi)空氣吸入風道，經(jīng)過加熱、制冷、加濕或除濕處理后，通過風道和導流板重新送回試驗室。導流板引導氣流方向，避免氣流短路或出現(xiàn)死角，進一步提高溫濕度均勻性。

二、規(guī)范操作流程

（一）試驗前準備

設備檢查：檢查設備電源連接是否穩(wěn)固，接地是否良好，避免漏電風險。確認制冷機組、加熱元件、加濕除濕裝置、風機及控制系統(tǒng)等部件運行正常。查看水箱水位是否充足，排水管路是否暢通，加濕器、除濕器有無堵塞或故障。例如，若發(fā)現(xiàn)水箱水位過低，需及時補充去離子水或蒸餾水，防止加濕系統(tǒng)干燒損壞；若排水管路堵塞，應及時清理，確保冷凝水正常排出。

樣品準備：根據(jù)測試標準和樣品特性，合理規(guī)劃樣品擺放位置。大型樣品或多個樣品應分層放置，確保樣品之間、樣品與試驗室壁面之間保持足夠間隔（一般建議不小于 10 - 15 厘米），避免相互遮擋影響空氣流通，導致溫濕度不均勻。對于易變形、易碎或有特殊要求的樣品，需使用合適的夾具或支架固定，保證測試過程中樣品穩(wěn)定。同時，確保樣品表面清潔，無油污、雜質(zhì)等，防止對試驗環(huán)境造成污染。

參數(shù)設置：在控制系統(tǒng)操作界面上，依據(jù)試驗要求依次設定試驗所需的溫度、濕度、試驗時間及溫濕度變化速率等參數(shù)。設置完成后，仔細核對參數(shù)，避免因輸入錯誤導致試驗失敗。例如，進行某電子產(chǎn)品高溫高濕老化試驗，設定溫度為 60℃，濕度為 90% RH，試驗時間為 48 小時，溫濕度變化速率為每分鐘 1℃和 1% RH。若設置錯誤，可能導致產(chǎn)品損壞或測試結(jié)果不準確。

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