眾所周知，生化實(shí)驗室要使用大量的化學(xué)試劑及精密儀器，這就對實(shí)驗室溫度有了嚴格要求，因此，加強對實(shí)驗室溫度控制系統的設計與實(shí)現已成為生化實(shí)驗工作正常開(kāi)展的前提。本文針對生化實(shí)驗室實(shí)施恒溫設計的可行性及常用控制法進(jìn)行分析，并以某實(shí)驗室為例，就關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現方法進(jìn)行探討。以期通過(guò)本文的闡述為促進(jìn)現代實(shí)驗室溫度控制技術(shù)發(fā)展，實(shí)現低碳節能提供理論參考。

一、對生化實(shí)驗室實(shí)施恒溫設計的可行性分析

目前大部分計量檢定規程／校準規范對環(huán)境條件的要求，改變目前生化恒溫室溫度制度的建議是可行的。

在幾何量、熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)四大計量領(lǐng)域中，對計量環(huán)境溫度要求較高的主要是長(cháng)度計量領(lǐng)域，即便在長(cháng)度計量領(lǐng)域，大部分計量檢定規程／校準規范對環(huán)境溫度的要求是在20℃±2℃的范圍內，只有少部分對溫度要求較高，如JJGl46-2003《量塊》檢定規程，要求量塊檢定時(shí)的環(huán)境溫度為20℃；在熱學(xué)計量領(lǐng)域，普遍對環(huán)境溫度要求不高。環(huán)境溫度要求相對較高的二次儀表檢定，如JJG617-1996《數字溫度指示調節》檢定規程，要求檢定時(shí)環(huán)境溫度為20℃±2.O℃；在力學(xué)計量領(lǐng)域，大部分計量檢定要求的環(huán)境溫度為20℃±5.O℃，只有少數檢定項目要求環(huán)境溫度為20℃±1.O℃或20℃±2.O℃，如JJG236-1994《一等標準活塞式壓力真空計》檢定規程，要求檢定時(shí)環(huán)境溫度為20℃±1.O℃；在電學(xué)計量領(lǐng)域，對環(huán)境溫度的要求主要集中在20℃±2.O℃，部分檢定項目要求環(huán)境溫度條件略高，如JJGl25-2004《直流電橋》檢定規程，被檢對象為0.005級-0.01級時(shí)，要求檢定時(shí)的環(huán)境溫度為20℃±O.5℃，被檢對象為0.02級時(shí)要求檢定時(shí)的環(huán)境溫度為20℃±1.0℃，被檢對象為0.05級時(shí)要求檢定時(shí)環(huán)境溫度為20℃+2.O℃。 　　

可見(jiàn)，如果將計量的環(huán)境溫度設置為18℃和22℃，是可以滿(mǎn)足大部分檢定規程的要求的，對于少部分規程、少部分參數要求環(huán)境溫度靠近20℃的，我們可以采取局部二次恒溫措施實(shí)現，同樣可以滿(mǎn)足規程或參數要求的環(huán)境溫度。

二、生化實(shí)驗室恒溫系統的常用控制法

生化實(shí)驗室恒溫系統所采用的控制方法一般有三種：位式調節法、PLC直方圖控制法、智能控制法。

2.1、位式調節法

位式圖節法又稱(chēng)開(kāi)關(guān)量法，就是當指標高于設定值時(shí)關(guān)閉系統，當指標低時(shí)再打開(kāi)系統。這種方法被大多數的恒溫恒濕實(shí)驗室機組所采用，但此方法的能量消耗較大，控制上明顯滯后，且備品備件價(jià)格昂貴。

2.2、PLC直方圖控制法

PLC直方圖控制法又稱(chēng)動(dòng)態(tài)調節法。PLC單板機是比較常見(jiàn)的一種儀表控制方式，PLC單板機與計算機通過(guò)常規接口連接，有使用者錯認為是計算機在控制實(shí)驗室的指標運行，其實(shí)在PLC直方圖控制法中，計算機扮演的角色只是簡(jiǎn)單的數據采集及參數修改，真正的運算控制只能通過(guò)PLC單板機來(lái)完成。 　

在恒溫實(shí)驗室的控制中，此方法的控制原理是：空調壓縮機連續運轉（空調機組有制冷和除濕的功能），使實(shí)驗室內溫度及濕度指標低于實(shí)驗室正常指標要求，再分別加熱及加濕，最后達到加熱量約等于制冷量，除濕量約等于加濕量，使實(shí)驗室指標達到動(dòng)態(tài)平衡。 　

一邊制冷一邊加熱、一邊除濕一邊加濕，此種方法是通過(guò)能量的相互損耗達到指標平衡的，因此這種方法的能耗是三種控制方法中最高的。PLC單板機的運算相對簡(jiǎn)單，造成系統對外界的抗干擾能力也較差。 　

2.3、智能控制法

智能控制法是采用以計算機為核心的控制系統，并配備高精度傳感器。此控制方式打破了傳統恒溫恒濕實(shí)驗室采用動(dòng)態(tài)平衡及靜態(tài)平衡的兩種高能耗運行方式，使恒溫恒濕實(shí)驗室真正實(shí)現節能、高效、環(huán)保及超低維護率。

此方法采用空調變頻器調節空調制冷量，在溫度平衡后，空調加熱量只略高于新風(fēng)干擾源及實(shí)驗室內各種散熱及熱損耗之和。計算機在線(xiàn)跟蹤并計算需要補充熱量的大小，通過(guò)加熱智能模塊改變電加熱運行的電壓，達到改變并控制電加熱功率的作用，使實(shí)驗室內指標不受到外界及室內干擾源的干擾，達到溫度平衡，系統的溫度控制波動(dòng)范圍在±o.2℃以?xún)?。系統既提高了精度，降低了能耗，又解決了傳統恒溫叵濕實(shí)驗室的控制滯后問(wèn)題。

三、生化實(shí)驗室恒溫系統實(shí)現技術(shù)的實(shí)例分析

3.1、系統總體方案

本系統硬件結構的主要研究?jì)热菘梢苑譃樗膫€(gè)模塊：（1）輸入模塊：即為數字溫度傳感器。（2）輸出模塊：包括顯示，報警電路，放大電路，V／I轉換等。（3）單片卡幾是整個(gè)系統的大腦，數據指令的調度均由此發(fā)出。（4）上位計算機；通過(guò)RS485／232串口通訊，實(shí)現上位計算機與單片機的雙向信息傳輸，這樣操作員存辦公室就可以實(shí)現對實(shí)驗室溫度的實(shí)時(shí)掌控。 另外單片機的外圍電路：包括電源電路（用來(lái)提供5v電壓源），時(shí)鐘電路（單片機通過(guò)總線(xiàn)通訊調取時(shí)間值），報警電路（溫度上下限報警）等。

四、結束語(yǔ)

綜上所述，我們在生化實(shí)驗恒溫系統設計與實(shí)現過(guò)程中要根據實(shí)際情況，改變降溫方法，將會(huì )節約大量的電能和水，在保障計量檢測數據準確的前提下，實(shí)現“低碳”計量。