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实验室与电子车间如何选配恒温恒湿空调?从负荷计算到设备清单的一站式指南

一、明确目标与边界条件——别被“只看制冷量”带偏

控制精度:多数电子实验室与计量间要求 温度 ±0.5~±1.0℃、湿度 ±3~±5%RH。

边界条件:围护结构传热系数、朝向、渗透风、人员与设备散热、工艺余热与余湿;

风险点:只按空调吨位粗算会导致 湿度拉不住,尤其 南方梅雨/回南天。应 分开计算 sensible(显热)与 latent(潜热)。

二、热湿负荷怎么算——给出通用思路与简化公式

显热 Qs ≈ 围护结构传热 + 太阳辐射 + 设备发热 + 人员代谢 + 照明;

潜热 Ql ≈ 人员散湿 + 工艺散湿 + 新风/渗透携湿;

总冷量 Qt = Qs + Ql/ER(考虑空调显热比 SHR 与能效比 ER 的折算);

新风量 以卫生/工艺/压差三者取大(电子实验室一般 25–40m³/h·人 起步,或按换气 6–8 次/h)。

案例假设:200㎡、净高 3m(体积 600m³),人员 10 人、电子仪器散热 20kW,温湿目标 23±1℃、45±5%RH。按围护结构与照明估算显热约 8kW,人员显热 1.2kW,合计显热约 29.2kW;潜热按人员散湿与新风携湿估 5.5kW。
结论:总冷量 Qt ≈ 35–38kW(考虑安全系数与 SHR),同时 必须配置独立除湿能力,以免夏季湿度超标。

三、设备怎么配——“独立除湿 + 变频主机制冷”的高稳定组合

主机制冷:选 变频直膨或冷冻水机组,具备宽工况运行;

除湿策略:

方案 A:主机盘管低温除湿 + 再热(电再热/热回收再热);

方案 B:配 转轮除湿机 独立控湿(尤其在南方梅雨季更稳);

风量与末端:建议选 EC 风机+中效/高效(M5–H13) 的组合,保证静压和洁净度;

新风处理:新风 预冷/预热/除湿 后送入,严禁“直接外气掺混”导致波动。

建议设备清单(示例)

变频恒温恒湿主机 1 套(名义冷量 40kW,夏季 COP≥3.2);

转轮除湿机 1 套(除湿量 8–10kg/h,带再生段热回收);

新风处理机 1 套(预冷盘管+中效+初效,配电动风阀);

末端送风箱若干(EC 风机+静压箱+中效/HEPA);

自动控制系统(温湿度传感器、风阀联锁、PID 算法、485 网关可接 BMS);

保温与防凝露附件(风管保温≥25mm、冷桥隔断、滴水盘与冷凝排水)。

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四、控制与验收——稳定运行比“爬一次数”更重要

控制算法:选择 PID+分级/变频逻辑,温湿联锁、再热联锁、CO₂/PM 触发新风;

精度验证:至少 72h 连续记录,且在 峰值时段(午后/深夜) 也能达标;

均匀性:同一区域 温差≤1.5℃、湿差≤5%RH;

凝露风险:送风露点必须低于室内任何表面温度 2–3℃;

噪声与能耗:测试末端噪声≤55dB(A),并记录 单位面积能耗 kWh/㎡。

五、常见问题排查

夏季湿度高:多由再热不足、盘管控制露点偏高或新风携湿引起;

冬季静电:湿度太低,检查加湿段、超声/电极加湿器水质与联锁;

达不到精度:传感器布点不当(靠门/风口)、风量不均或围护结构冷桥明显。

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