恒温恒湿机的防冷桥设计与机组结露风险|中浩正环

简短摘要

实验室、档案室或精密车间需要控制湿度时,仅关注“能否除湿”往往不够:空气温度变化也会影响相对湿度,而持续除湿可能带来温度变化。恒温恒湿机通过制冷、制热、加湿和除湿等功能,协调处理环境中的热量与水分。理解这些功能之间的关系,有助于判断设备参数是否符合实际使用要求。

为什么温度和湿度需要协同控制?


相对湿度通常以 %RH 表示,反映空气中水蒸气的实际分压力与同温度下饱和水蒸气分压力的比例。通俗地说,它表示空气距离该温度下的饱和状态有多远。

相对湿度会随温度变化而变化。即使空气中的水蒸气含量没有明显改变,温度升高时,相对湿度通常会下降;温度降低时,相对湿度通常会上升。因此,湿度读数发生变化,并不一定意味着空气中的水分已经增加或减少。

这也是恒温恒湿机与单纯以降低湿度为目的的设备之间的重要区别:恒温恒湿控制既要关注湿度是否处于目标范围,也要关注温度变化及其对湿度读数的影响。例如,当环境需要除湿但不希望温度持续下降时,需要综合考虑除湿与制热等功能的配置和运行控制。

恒温恒湿机如何调节空气中的水分?


恒温恒湿机通过控制系统监测环境状态,并根据设定需求协调制冷、制热、加湿和除湿。实际运行时,设备是否能够满足目标,不仅取决于控制器,还取决于机组能力、环境负荷和空气循环条件。

制冷除湿利用空气遇冷后水蒸气凝结的过程去除水分:当空气经过足够冷的换热表面时,部分水蒸气凝结成水,并通过排水系统排出。这个过程同时涉及空气降温,因此有温度要求的场所还需要考虑温度补偿。

当环境湿度偏低时,则需要通过加湿增加空气中的水分。中浩正环风冷、水冷等恒温恒湿机的加湿方式可定制为电极式加湿、电热式加湿或湿膜加湿。不同方式的具体配置,应结合现场供水、安装和维护条件确认。

温湿度调节还依赖控制系统。相关机组采用 PLC 控制,内置 PID 模拟量调节:PLC 是用于设备自动控制的可编程控制器;PID 则是一种根据设定值与测量值之间的偏差进行调节的控制方法。控制方式有助于协调设备运行,但现场最终表现仍需结合设备配置与实际工况判断。

温湿度范围和控制误差应该怎么看?


查看恒温恒湿机参数时,应把控制范围、控制误差和现场实际波动分开理解。控制范围用于判断目标条件是否处于设备标称范围内;控制误差则描述温湿度控制偏差指标,两者不能互相替代。

以中浩正环风冷恒温恒湿机 ZHHF-5F 和水冷恒温恒湿机 ZHHS-5F 为例,两款机组的标称参数如下:
参数ZHHF-5F 风冷机组ZHHS-5F 水冷机组对应制冷量5 kW5 kW温度控制范围16~30 ℃16~30 ℃温度控制误差±1 ℃±1 ℃相对湿度控制范围50%~70%RH50%~70%RH相对湿度控制误差±5%RH±5%RH其中,湿度控制误差 ±5%RH 指相对湿度读数的百分比点偏差,而不是设定值的 ±5%。例如,以 60%RH 为设定值理解该指标时,±5%RH 对应的是相差 5 个相对湿度百分比点,而不是相差 3%RH。

这些标称值不能直接等同于任意位置、任意时刻的现场保证值。设备实际控制效果还会受到负荷变化、气流分布、传感器位置和安装条件等因素影响;控制误差也不应直接理解为传感器的测量精度。对温湿度波动有严格要求的场所,应在选型和验收前确认相应的工况、测点及评价方法。

表中的 5 kW 是制冷量,不是输入电功率,也不是除湿量。制冷量反映机组的制冷能力;除湿量则通常以 L/d 或 kg/h 表示,用于描述一定条件下去除水分的能力。不能仅凭 5 kW 制冷量推算设备每小时或每天能排出多少水,也不能据此计算耗电量。

风冷、水冷和安装形式如何选择?


风冷与水冷主要描述机组向外部散热的方式;吊顶、卧式和立式则侧重设备的安装或结构形式。两组概念关注的不是同一个问题,选型时应分别核对。

风冷方案需要考虑室外散热设备的安装位置和通风条件;水冷方案需要结合现场冷却水条件及相关配套设施。选择哪种方式,应以项目具备的散热条件和设备具体配置为依据,不能只凭名称判断哪一种更适合所有场所。

安装形式同样关系到设备能否正常运行和维护。吊顶安装需要核实吊装空间、承重、排水及检修条件;立式或卧式安装则需要关注设备占用空间、进出风路径和维护通道。对于任何形式的机组,安装前都应与具体设备图纸及技术资料对应确认。

中浩正环恒温恒湿机产品中,风冷机组型号包括 ZHHF-5F、ZHHF-20F 等,对应制冷量分别为 5 kW、20 kW;水冷机组型号包括 ZHHS-5F、ZHHS-20F 等,对应制冷量也分别为 5 kW、20 kW。这些型号中的制冷量可用于初步区分机组规格,但不能直接换算为适用面积。

实验室、档案室和车间选型时要确认什么?


不同场所即使面积相同,所需的温湿度控制能力也可能不同。设备选型应先明确环境目标和负荷,再核对机组的制冷、除湿、加湿及送风等能力。

实验室和精密车间需要关注仪器、设备或工艺对温湿度的具体要求。除目标值外,还应确认允许波动范围、设备运行时产生的热量,以及房间内不同位置的温湿度是否需要分别监测。若目标湿度低于机组标称控制范围,不能仅凭其具备除湿功能就认定能够满足要求。

档案室、博物馆和仓库需要结合存放物品的要求确定控制目标,并关注季节变化、人员进出和门窗开启对环境的影响。空气从外部进入时,可能同时带入热量和水分;如果只按房间面积选设备,容易忽略这部分变化。

无论应用于哪类空间,前期至少应核实以下信息:
  • 目标条件:要求控制的温度、相对湿度及允许波动范围。
  • 空间与负荷:房间面积、高度、人员和设备情况,以及可能持续进入或产生的水分。
  • 空气循环:送回风路径、空间隔断和物品摆放是否会影响气流分布。
  • 安装配套:供电、供水、排水、散热条件和检修空间。
  • 设备资料:具体型号在相关工况下的制冷量、除湿能力及其他必要参数。
恒温恒湿机的选择,关键不只是找到一台具备四种功能的设备,而是确认机组能力与现场目标相匹配。对同时需要温度和湿度管理的场所,先明确控制范围、实际负荷及安装条件,再结合具体型号参数评估,才能让温湿度控制目标具有可操作性。
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