基于農學類的智能人工氣候室建設

魏艷　曲寶涵　郝雙紅

【摘要】本文詳述了基于農學類的智能人工氣候室建設的基本作用以及詳細參數，為此類實驗室建設提供參考依據。

【關鍵詞】人工氣候室 生測 農學類

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）02-0256-01

隨著科學技術的不斷發展，人工氣候室在工業、農業、航空航天和宇宙開發等領域都得到了廣泛的應用。作為一個和農業發展息息相關的單位，我們每年有大量的生物測定要做，涉及植物、真菌、昆蟲等。一般的氣候培養箱已無法滿足我們的需求，所以建設一個具有光照、加濕功能的高精度冷熱恒溫恒濕設備，可根據實驗需要分時段設定不同的溫度、濕度和光照度的智能人工氣候室，提供理想的人工氣候實驗環境，保證室內生測的進行勢在必行。這個氣候室的建設將會加快我們的科研步伐，對于農藥學科的發展具有現實意義。

人工氣候室按結構類型的不同，可分為陽光型、高照度、培養架等三種。作為農藥學科我們主要需要的是培養架型人工氣候室。其特點是通過培養架的立體結構，可提高氣候室的空間利用率。其典型用途是適宜于培養植物苗類，也可用于組織培養，還可進行一些昆蟲的養殖，為最終進行農藥活性測定提供實驗材料和場地。在此目的和考量下，我們設計了農學類智能人工氣候室。

一、項目概況

本建設項目位于山東青島，主要內容包括：人工氣候室的平面布局、圍護結構、空調系統、植物生長光源及計算機控制系統等的設計、設備安裝及調試、人員培訓及其他相關的技術服務。

本設計為適用于進行不同農藥活性測定的、能模擬自然界氣候條件（溫度、濕度、照度）的人工氣候室，質量達到國內先進水平，可以滿足不同植物和實驗材料的研究要求。

二、項目設計依據

符合國家及行業的有關法規、規范、標準、條例、規定以及使用單位提出的建設要求。

三、環境要求

1.設計時所需的外界環境參數：

設計的人工氣候室性能及配備的設備滿足在山東青島自然環境（溫度、濕度、光照等氣象條件）下能夠正常運行，耐受不良氣象條件的能力強。

2.場地面積（以現場確認為準）：35平方。

四、技術參數

培養室一共分為八個。一號培養室主要用于溫度控制范圍：5℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區內）；光照度控制，光照強度：0～3000Lux（燈下100mm處）；新風換氣，新風換氣量：200m3/小時，可任意設定換氣時間及換氣次數。

二號和三號培養室溫度控制范圍：20℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區內）；光照強度：0～8000Lux（燈下 100mm處）；新風換氣量：200m3/小時，可任意設定換氣時間及換氣次數。

四號和五號號培養室溫度控制范圍：5℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區內）；光照強度：0～3000Lux（燈下 100mm處），強光光照強度：0～80000Lux（中間區域為強光區）；新風換氣量：200m3/小時，可任意設定換氣時間及換氣次數。

七號和八號培養室溫度控制范圍：0℃～40℃，溫度均勻度：≤±1.0℃，濕度控制范圍：50～85%RH，濕度控制精度：≤±7%RH（25至40℃時，工作區內）；光照強度：0～8000Lux（燈下100mm處）；新風換氣量：200m3/小時，可任意設定換氣時間及換氣次數。

五、設備配備要求

（1）氣候室保溫維護系統 主體材料為：聚氨酯夾芯板，密封膠及鋁合金連接件等五金配件。聚氨酯夾芯板：保溫板厚為 H=50mm，雙面彩鋼，鋼板厚度δ=0.5，大于40千克雙面覆膜，泡沫導熱系數≤0.024w/（M-K）；吸水率≤4%（v/v）；減少導熱損失，維持室內溫度穩定；有良好的氣密性，防止室外水蒸氣分子的滲透，維持室內穩定。

氣候室門：門采用冷庫專用保溫門，開關靈活、無變形，密封良好。門裝有安全脫鎖裝置，人工氣候室內外均能開啟，門上裝有雙層中空鋼化玻璃觀察窗。

庫體內部地面鋪設2mmPVC塑膠地板，直角處采用鋁型材圓弧過渡，圓弧鋁采用厚度為1.2mm的噴塑鋁合金型，無死角，易清潔除菌，處理后的接縫使用優質環保玻璃膠密封處理，整個人工氣候室的圍護結構按潔凈室GMP國家標準施工。

（2）制冷系統 制冷系統選用全封閉渦旋壓縮機及高效低噪音吊頂冷風機，壓縮機安裝在室外，冷風機采用暗藏式安裝，通過風道將冷量均勻的送入室內，美觀大方不占用室內空間。

（3）加熱系統及加除濕系統 加熱系統采用PTC陶瓷芯加熱器，升溫速度快，零氧耗，不影響室內濕度。人工氣候室采用超聲波加濕器，專業高效管道式除濕機進行除濕，除濕效果好，不占用室內空間。

（4）換新風系統 新風換氣機是一種新型的通風換氣設備，它采用雙向換氣，把室外新鮮空氣（新風）送入室內的同時，也把室內污濁空氣（舊風）排向室外。送入室內的新風經空氣過濾器過濾，保障了室內空氣的潔凈。此外，由于冬季和夏季室內外存在較大溫差，為了不因雙向換氣而造成室內溫度有較大的波動，新風換氣機內設置了熱交換器，令舊風和新風交換溫度，達到既通風換氣又維持室內溫度穩定的效果。

新風換氣機采用全送新風、全排舊風的工作方式，不會造成交叉污染。并且選用了低噪聲風機，進行消聲處理，可足以保障人工氣候室內的安靜。新風換氣系統采用節能型新風換氣機，具有熱交換功能，保證溫度的穩定。

（5）室內氣流循環系統 采用合理的氣流循環方式，保證室內溫濕度的均勻。

（6）照明和殺菌系統 室內均配備照明燈和紫外線殺菌燈，并配備備用插座等。

（7）光源配備 氣候室光源采用飛利浦 T5燈作為補光光源；光照均勻，光照強度可分級控制，可按設定的程序打開和關閉，控制的最小間隔為1分鐘，24小時循環。

（8）培養架配備 氣候室培養架（苗床）為單層立柱式結構，材質為304不銹鋼。

（9）智能控制系統 人工氣候室為一個獨立單元系統，即在門外設置獨立的配電智能控制系統，設置觸摸屏顯示器作為人-機界面，所有的參數顯示和每間設定均可在觸摸顯示器上進行?？刂破骺蓪崿F自動/手動雙向無擾動切換，可隨時進行參數的修正或設置，實時顯示人工氣候室設備狀態和測試的數據；所有單元系統可由一臺管理計算機進行集中管理；所有的操作均在計算機屏幕上按菜單提示進行，操作使用極其方便。系統不設外露的按鍵開關，適應人工氣候室高濕環境的安全防水要求。能模擬自然界氣候條件的變化，按設定的程序對溫濕度、光照等進行有規律的控制，可限時或無限循環運行。為了保證歷史數據安全性，具有歷史數據儲存功能（USB5年以上）和遠程網絡管理軟件通訊接口，同時能通過USB接口將歷史數據導出。具有短信報警功能，網絡管理功能；采用網絡化的分層管理系統，實現與在人工氣候室單元控制計算機上相同的功能，并可接入局域網和Internet實現遠程管理。

（10）整套培養室的設計 在滿足使用要求的前提下，具有相應的節能措施，最大限度地減少其運行費用。