步入式高低温湿热试验房

一、 主要工作原理

步入式高低温湿热试验房其工作原理基于一个闭环控制系统，主要由制冷、加热、加湿和除湿四大系统协同工作。

1. 制冷系统：

• 核心： 通常采用机械式压缩制冷，大型设备多采用复叠式制冷循环，以满足从室温降至低温度（如-70°C）的需求。

• 过程： 制冷剂在压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器之间循环，通过蒸发器吸收箱内空气的热量，从而达到降温的目的。

2. 加热系统：

• 核心： 通常采用电阻丝加热，原理类似于电吹风或电暖气。

• 过程： 安装在空气循环通道中的电热丝通电发热，循环风扇将热空气吹入工作室，实现升温。

3. 加湿系统：

• 核心： 一般采用浅槽式或锅炉式蒸汽加湿。

• 过程： 将水加热产生纯净的蒸汽，通过鼓风机将蒸汽送入试验箱内的空气循环系统中，从而提高相对湿度。

4. 除湿系统：

• 核心： 主要采用制冷除湿原理。

• 过程： 当需要降低湿度时，系统会让潮湿的空气流过低温的蒸发器盘管，空气中的水蒸气遇冷凝结成水，排出箱外，从而实现除湿。

控制系统是大脑，它通过布置在箱内的温度和湿度传感器实时采集数据，并与用户设定的目标值进行比较，然后通过PID等精确算法，自动控制制冷、加热、加湿、除湿系统的启停和工作强度，使箱内环境稳定在设定值。

二、 核心组成部分

一台完整的步入式试验房通常由以下几大系统构成：

1. 箱体结构：

• 框架： 高强度型材（如铝型材、不锈钢或高强度钢）构成主骨架，确保整体稳定。

• 壁板： 采用优质库板（聚氨酯或岩棉夹芯板），具有高的保温性能，防止内外热交换，节能且保证温度均匀。

• 门： 大型单开，带有观察窗和安全门锁。门边通常有加热防凝露装置。

• 地板： 承重性强，表面防滑、耐腐蚀，方便小推车进出。

2. 空气循环系统：

• 由大功率电机、离心风扇和精心设计的风道组成。

• 确保箱内空气高速、均匀地流动，是保证温度均匀性和湿度均匀性的关键。

3. 制冷/加热/加湿/除湿系统： 如上文所述，是核心功能单元。

4. 电气自动控制系统：

• 控制器： 核心是触摸屏PLC控制器或专用温湿度控制器。可以编程复杂的温度、湿度曲线（如高低温循环、湿热交变），并记录历史数据。

• 传感器： 高精度的铂电阻（PT100）或热电偶用于测温，电容式或干湿球传感器用于测湿。

• 电气元件： 采用品牌的接触器、断路器、固态继电器等，保证长期运行的可靠性。

5. 安全保护系统：

• 多重安全保障： 压缩机过热/过流/超压保护、控制器故障保护、箱内温度极限保护、漏电/短路保护、风机过载保护、缺水保护等。

• 机械安全： 可从内部开启的安全门锁，确保人员安全。

三、 主要技术参数

在选型时，需要重点关注以下参数：

• 温度范围： 如 -70°C ~ +150°C（常见范围）。

• 湿度范围： 如 20% ~ 98% R.H.（注意，湿度通常与温度联动，在低温和高温段无法实现高湿）。

• 升温/降温速率： 如 1°C ~ 10°C/min（线性或平均速率），速率越快，成本和能耗越高。

• 温度均匀度： 如 ≤±2°C（空载状态下，箱内各点温度的差异）。

• 温度波动度： 如 ≤±0.5°C（控制点温度的稳定程度）。

• 湿度偏差： 如 +2/-3% R.H.

• 工作室尺寸： 根据被测物尺寸和数量确定，需预留足够的空间保证空气流通。

四、 主要应用领域

• 汽车行业： 整车、发动机、电池包、电子控制单元（ECU）、灯具、密封件等的耐候性测试。

• 电子电气： 手机、电脑、家电、芯片、PCB板、LED显示屏等在高温、低温、潮湿环境下的工作性能和寿命测试。

• 航空航天： 机载设备、卫星部件、材料等在高低温环境下的性能验证。

• 科研检测： 高校、研究所及第三方检测机构进行材料科学、产品可靠性研究。

• 新材料： 塑料、橡胶、涂料、粘合剂等材料的热老化、冷脆化、耐水解测试。

五、 典型试验流程

1. 准备阶段： 将被测样品正确放置在箱内，连接好必要的监控线缆，确保不阻碍空气循环。

2. 设定程序： 在控制器上输入或调用预设的温湿度曲线程序（如：从25°C升至85°C，保持4小时，再降至-40°C，保持2小时，循环多次）。

3. 运行测试： 启动设备，设备自动运行。测试人员可通过观察窗或远程监控系统观察测试过程。

4. 中间检查（可选）： 在某些测试节点，可在做好防护的前提下，短暂开门进行快速检查或操作。

5. 测试结束： 程序运行完毕后，设备会自动停止。通常需要执行一个“回常温"程序，避免样品因温度骤变结露或损坏。

6. 恢复与评估： 取出样品，在标准大气条件下恢复规定时间后，对其进行性能检测和外观检查，评估其是否满足要求。

六、 选型指南

1. 明确测试需求： 确定测试标准（如GB/T, IEC, MIL, ISO等）、温度/湿度范围、变化速率、测试时间。

2. 确定样品尺寸和负载： 样品的尺寸、重量、发热量（是否通电测试）决定了试验房的容积和制冷/加热功率。

3. 关注关键性能： 重点关注温度均匀度、波动度等核心指标，而不仅仅是范围。

4. 考察能效与稳定性： 选择保温性能好、核心部件（压缩机、控制器）品牌可靠的设备，长期运行更节能稳定。

5. 供应商的服务： 安装、调试、培训和售后维护服务至关重要。

七、 维护与保养

• 日常： 保持箱体清洁，定期清洁蒸发器、冷凝器上的灰尘。

• 定期：

• 检查压缩机润滑油。

• 清洁加湿器水槽，更换纯净水，防止水垢。

• 校准温湿度传感器（通常一年一次）。

• 紧固电气连接端子。

• 长期停用： 应排干设备内的水，并定期通电运行。

总结来说，步入式高低温湿热试验房是现代工业研发和质量控制中的关键设备。 它通过模拟真实世界的气候条件，在实验室里“加速"时间的流逝，帮助工程师提前发现产品的潜在缺陷，极大地提升了产品的可靠性和市场竞争力。