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

一、對生化實驗室實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、力學、電學四大計量領域中，對計量環境溫度要求較高的主要是長度計量領域，即便在長度計量領域，大部分計量檢定規程／校準規范對環境溫度的要求是在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，要求量塊檢定時的環境溫度為20℃；在熱學計量領域，普遍對環境溫度要求不高。環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，要求檢定時環境溫度為20℃±2.O℃；在力學計量領域，大部分計量檢定要求的環境溫度為20℃±5.O℃，只有少數檢定項目要求環境溫度為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，要求檢定時環境溫度為20℃±1.O℃；在電學計量領域，對環境溫度的要求主要集中在20℃±2.O℃，部分檢定項目要求環境溫度條件略高，如JJGl25-2004《直流電橋》檢定規程，被檢對象為0.005級-0.01級時，要求檢定時的環境溫度為20℃±O.5℃，被檢對象為0.02級時要求檢定時的環境溫度為20℃±1.0℃，被檢對象為0.05級時要求檢定時環境溫度為20℃+2.O℃。 　　

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

二、生化實驗室恒溫系統的常用控制法

生化實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

位式圖節法又稱開關量法，就是當指標高于設定值時關閉系統，當指標低時再打開系統。這種方法被大多數的恒溫恒濕實驗室機組所采用，但此方法的能量消耗較大，控制上明顯滯后，且備品備件價格昂貴。

2.2、PLC直方圖控制法

PLC直方圖控制法又稱動態調節法。PLC單板機是比較常見的一種儀表控制方式，PLC單板機與計算機通過常規接口連接，有使用者錯認為是計算機在控制實驗室的指標運行，其實在PLC直方圖控制法中，計算機扮演的角色只是簡單的數據采集及參數修改，真正的運算控制只能通過PLC單板機來完成。 　

在恒溫實驗室的控制中，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），使實驗室內溫度及濕度指標低于實驗室正常指標要求，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，使實驗室指標達到動態平衡。 　

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驗室采用動態平衡及靜態平衡的兩種高能耗運行方式，使恒溫恒濕實驗室真正實現節能、高效、環保及超低維護率。

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干擾源及實驗室內各種散熱及熱損耗之和。計算機在線跟蹤并計算需要補充熱量的大小，通過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范圍在±o.2℃以內。系統既提高了精度，降低了能耗，又解決了傳統恒溫叵濕實驗室的控制滯后問題。

三、生化實驗室恒溫系統實現技術的實例分析

3.1、系統總體方案

本系統硬件結構的主要研究內容可以分為四個模塊：（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）單片卡幾是整個系統的大腦，數據指令的調度均由此發出。（4）上位計算機；通過RS485／232串口通訊，實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現對實驗室溫度的實時掌控。 另外單片機的外圍電路：包括電源電路（用來提供5v電壓源），時鐘電路（單片機通過總線通訊調取時間值），報警電路（溫度上下限報警）等。

四、結束語

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