步入式恒溫恒濕試驗箱

一、 定義與概述

步入式恒溫恒濕試驗箱，顧名思義，是一種體積龐大、測試人員可以“步入"其內(nèi)部進行作業(yè)的大型環(huán)境模擬試驗設備。它主要用于在密閉的空間內(nèi)，精確地模擬并維持一個特定的溫度、濕度環(huán)境，以檢驗大型產(chǎn)品、半成品、零部件或大量材料在恒定或交變的溫濕度條件下的性能、可靠性和耐久性。

與常見的臺式或立式小型恒溫恒濕箱相比，步入式試驗箱具有更大的容積（通常從幾個立方米到上百立方米不等），更像一個可以精確控制環(huán)境的“房間"或“倉庫"。

二、 核心工作原理

其工作原理主要基于一套精密的制冷、加熱、加濕和除濕系統(tǒng)，通過循環(huán)風機使箱內(nèi)空氣均勻流動，確保各點的溫濕度一致。

1. 溫度控制：

• 加熱： 通常采用電熱管加熱，通過控制器調(diào)節(jié)電熱管的通斷或功率，實現(xiàn)對空氣的加熱。

• 制冷： 核心是壓縮機制冷系統(tǒng)。通常采用雙級壓縮或復疊式制冷系統(tǒng)，以滿足從常溫到極低溫度（如-70°C）的寬范圍要求。制冷劑在蒸發(fā)器中吸收箱內(nèi)空氣的熱量，從而達到降溫目的。

• 循環(huán)： 大功率離心風機將經(jīng)過處理（加熱或冷卻）的空氣強制吸入風道，均勻地送入試驗空間，形成循環(huán)。

2. 濕度控制：

• 加濕： 常用的是淺槽式/鍋爐式蒸汽加濕。通過電加熱純凈水產(chǎn)生純凈蒸汽，并將其導入空氣循環(huán)系統(tǒng)中，從而提高箱內(nèi)相對濕度。

• 除濕： 主要依靠制冷除濕法。當需要低濕度時，系統(tǒng)會啟動制冷蒸發(fā)器，使其表面溫度降低到空氣的露點溫度以下。當潮濕空氣流過低溫的蒸發(fā)器時，水分會凝結(jié)在翅片上，從而降低空氣的絕對含濕量，實現(xiàn)除濕。

整個控制過程由可編程控制器（PLC） 和觸摸屏人機界面 精確管理，傳感器實時監(jiān)測箱內(nèi)的溫濕度，并將數(shù)據(jù)反饋給控制器，控制器再指揮各執(zhí)行部件（如壓縮機、加熱管、加濕器、電磁閥等）動作，形成一個閉環(huán)控制，確保溫濕度穩(wěn)定在設定值。

三、 主要組成部分

一臺完整的步入式恒溫恒濕試驗箱通常包含以下核心子系統(tǒng)：

1. 箱體結(jié)構(gòu)：

• 框架： 高強度型鋼構(gòu)成主框架，確保整體穩(wěn)固。

• 庫板： 內(nèi)外壁通常采用優(yōu)質(zhì)彩鋼板或不銹鋼板，中間填充高密度、阻燃的聚氨酯泡沫，起到強的保溫隔熱作用。

• 大門： 大型單開或雙開式門，帶有大尺寸觀察窗和防凝露加熱帶，門邊裝有密封性好的硅橡膠密封條。

• 地板： 承重性強，通常為不銹鋼花紋板，防滑且耐腐蝕。

• 測試孔： 預留用于穿引電纜、傳感器的引線孔。

2. 制冷系統(tǒng)：

• 壓縮機： 核心動力源，常采用德國比澤爾、法國泰康等品牌的半封閉或全封閉壓縮機。

• 冷凝器/蒸發(fā)器： 高效換熱器。

• 節(jié)流裝置： 如膨脹閥、毛細管等。

• 制冷劑： 如R404A, R23等環(huán)保制冷劑。

3. 電氣控制系統(tǒng)：

• 控制器： 核心大腦，通常是進口或國產(chǎn)品牌（如日本OYO、韓國三元、中國臺灣衡欣等），支持多段程序編程，可設置復雜的溫濕度曲線。

• 傳感器： 鉑電阻（PT100）用于測溫，高分子薄膜電容式傳感器用于測濕。

• 電氣元件： 如交流接觸器、中間繼電器、斷路器等，通常采用施耐德、西門子等品牌，保證運行穩(wěn)定可靠。

4. 空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：

• 離心風機： 驅(qū)動空氣循環(huán)，確保溫濕度均勻。

• 加熱器： 鎳鉻合金電熱絲。

• 加濕器： 不銹鋼淺槽電熱加濕器或鍋爐加濕器。

• 供水系統(tǒng)： 包括水箱、水泵、水位控制等，建議使用純凈水或去離子水，防止水垢。

5. 安全保護系統(tǒng)：

• 壓縮機過熱、過流、超壓保護。

• 箱內(nèi)超溫保護。

• 加濕器缺水保護。

• 風機過載保護。

• 漏電/短路保護。

• 可選的CO?消防系統(tǒng)（針對大型設備）。

四、 主要應用領域

步入式恒溫恒濕試驗箱廣泛應用于需要大體積、批量測試的行業(yè)：

• 汽車工業(yè)： 測試整車、大型總成（如電池包、電機、控制器）、內(nèi)飾件等。

• 新能源： 動力電池、儲能電池包、光伏逆變器等的高低溫存儲和循環(huán)測試。

• 電子電器： 大型服務器機柜、交換機、通信基站、家電等。

• 航空航天： 機載設備、航天材料、部件的環(huán)境適應性試驗。

• 建材行業(yè)： 測試涂料、板材、門窗等在溫濕度變化下的性能。

• 科研質(zhì)檢： 第三方檢測機構(gòu)、高校及研究院所的可靠性研究。

五、 選型要點

在選擇步入式恒溫恒濕試驗箱時，需重點關注以下幾點：

1. 內(nèi)箱尺寸： 根據(jù)被測物的體積、數(shù)量及擺放方式，預留足夠的空間（通常建議產(chǎn)品體積不超過箱內(nèi)有效容積的1/3），并考慮門的尺寸是否能順利進出。

2. 溫度范圍： 確定所需的高溫和低溫（如 -40°C ~ +85°C， -70°C ~ +150°C）。

3. 濕度范圍： 確定所需的濕度范圍（如 20% ~ 98% RH），注意低濕度與低溫通常無法同時實現(xiàn)。

4. 控制精度： 溫度和濕度的波動度與均勻性要求。

5. 升降溫速率： 是線性升溫降溫，還是需要快速溫變（如5°C/min, 10°C/min）。快速溫變對壓縮機功率和風機風量要求高。

6. 負載情況： 測試時產(chǎn)品是否會發(fā)熱（熱負載），這會影響設備的制冷量計算。

7. 控制器與功能： 是否需要程序控制，程序步數(shù)是否滿足測試要求。

8. 安裝條件： 考慮場地承重、門/電梯/通道尺寸、電源功率（通常是380V）、水源（純凈水）和排水條件。

六、 操作與維護注意事項

• 操作前：

• 確保設備接地良好，電源穩(wěn)定。

• 檢查供排水系統(tǒng)，確保水箱有水且水質(zhì)清潔。

• 被測物不能是易燃、易爆、易揮發(fā)性物質(zhì)。

• 運行中：

• 嚴禁頻繁開關箱門，以免造成溫濕度波動和壓縮機頻繁啟動。

• 禁止測試易燃易爆品。

• 維護保養(yǎng)：

• 定期清潔： 定期清理箱體內(nèi)部，保持干凈。

• 冷凝器除塵： 定期用壓縮空氣清除冷凝器散熱片上的灰塵，保證散熱效果。

• 加濕器清理： 定期清洗加濕水盤，去除水垢，防止堵塞和腐蝕。

• 密封條檢查： 定期檢查門密封條，如有老化或破損及時更換。

• 長期停用： 若長期不用，應定期（如每月一次）短時間通電運行，以延長設備壽命。