建造高精度环境条件实验室方法初探

　　摘 要：在航天、激光、光电子等高技术领域，对光学元器件的精度要求越来越高，建造高精度环境（温湿度、洁净度、抗微振）条件要求的实验室是光学元件研制、加工和检测技术基础保障。 

　　关键词：高精度；环境条件；实现方法 

　　1.引言 

　　伴随二十一世纪高科技的发展，尤其是航天、激光、光电子技术等方面日新月异的快速发展，对光学元器件的精度要求越来越高，而高精度、大尺寸的光学元器件研制、生产、加工、检测又需要在极高精密控制的环境（温度、湿度、洁净度和抗微振）条件下才能完成。因此，建造高精度环境条件要求的实验室是光学元件研制、加工和检测技术基础保障。 

　　2.实验室环境条件 

　　本实验室主要是围绕关键区域的百级净化和高精度温度环境的实现，关键温控区域65㎡，净空3500㎜，为卧式激光干涉仪检测设备使用环境。关键温控区域四周的净化空调区域为温控辅助区域，辅助区域利用原有空调净化系统改造而成（空间受限），同时要求，辅助区域温度控制精度为静态情况下21±0.5℃。 

　　2.1关键温控区域内环境条件要求 

　　（1）温度控制精度为：静态情况下21±0.04℃（设备不通电工作状态），激光干涉仪通电情况下22±0.05℃（房间内无人员），在激光干涉仪不通电时）关键区域任意两点间温差不超过0.05℃/400mm，在激光干涉仪通电状态下，关键区域任意两点（测试点不包括热源正下方，并距离热源500MM以上）距离任何热源间温差不超过0.06℃/400mm，控制的基础温度为21±0.1℃； 

　　（2）湿度： ≤55% RH无凝露； 

　　（3）洁净度：优于5级； 

　　（4）气压稳定性：±10Pa/15分钟（与室外压差值）； 

　　（5）噪声等级：优于54dB（A声级）； 

　　（6）实验室可全天候连续运行，测试状态工作时间不少于72小时； 

　　（7）其他要求：送风量稳定，关键区域气流速度为0.12-0.3米/秒可调。 

　　并充分考虑节能，通过合理的划分净化空调系统，在保证运行管理方便的前提下考虑节约初投资。 

　　2.2主要方法和措施 

　　2.2.1围护结构： 

　　整个关键温控区域大部分采用50mm厚度的净化彩钢板作为房间隔断，夹心材料为聚氨酯发泡材料。其中最外围采用100mm 厚度彩钢板，增强保温效果。相比其它彩钢夹心材料而言，聚氨酯材料有隔热效果好和强度好的优点。温控辅助区域净化等级为1000级，利用原有空调净化系统改造而成，具体改造方案需根据施工现场情况确定，其温度精度为静态情况下21±0.5℃；关键温控区域净化等级为100级，温度精度为21±0.05℃，关键温控区采用下回风，四周均设回风夹层，为关键温控区提供温度稳定的空气隔层，形成“回”字间，即形成关键温控区与外界之间形成左右前后四面空气隔层，最大限度的减少因为热传导对高精度温度调节的影响，作为保证关键温控区温度精度和千级净化实现的前提条件。 

　　关键温控区采用密封性好的成品彩钢板密闭封门，避免在弱空气正压工作的情况下外界空气对室内的影响。风管保温采用60mm的橡塑保温（通常普通空调为20mm厚度保温），尽量减少外界温度变化通过风管外壁对关键温控区温度调节的影响。 

　　由于采用了50mm厚度夹层彩钢，并形成除地面以外的五面空气隔层，聚氨酯夹心钢板的导热系数为0.024W/（m·K），按辅助区最不利的温度计算，内外温差只有0.22℃，因此通过四周彩钢维护结构而产生的热传导干扰可以忽略。因此主要干扰为风管保温面积，但末端加热后的风管面积很小，是完全可以克服的。 

　　2.2.2空调送风方式选择和设备配置 

　　空调系统送回风方式为：孔板上送风、微孔地板下回风的送回风方式，以微孔风速不超过0.6米/秒计算送风孔板和微孔地板的开孔面积，保证送回风均匀性和温场分布的均匀性。 

　　在净化型高精密空调机组送回风口设置消声器，并保证送回风管道内风速符合： 

　　充分考虑到：所需的空调系统必须能够确保处于全年365天24小时不间断工作模式，对设备包括控制系统的可靠性要求极高，因此，采用一台独立的高精度净化空调机组（每台机组具备两个单独的制冷系统，可互为备用），并在送风管路上设多级精密调节加热器。