一、恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室建設(shè)案例
南京拓展科技有限公司創(chuàng)立于1999年，屬國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。專注于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與智能科技領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐。融合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)，提供“規(guī)劃-設(shè)計(jì)-施工-運(yùn)維”全生命周期的一體化解決方案，打造智能化、數(shù)字化、綠色化的實(shí)驗(yàn)室空間。2022年，在實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域被江蘇省科技廳認(rèn)定為江蘇省精密智慧實(shí)驗(yàn)環(huán)境系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心。

截至目前，南京拓展科技已服務(wù)超2000家客戶，完成超3000個(gè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，包括100余個(gè)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。覆蓋大量恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室、潔凈室等高品質(zhì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，涉及光學(xué)、半導(dǎo)體、檢測(cè)檢驗(yàn)、新能源等實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

上海超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（SULF）

高大空間高精度恒溫恒濕潔凈控制

我司承建的超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置恒溫恒濕潔凈系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大面積，高空間（單體實(shí)驗(yàn)室面積1000平米以上、使用凈高7.5米）的環(huán)境下，同時(shí)控制溫度的波動(dòng)度及均勻性，達(dá)到單點(diǎn)溫度波動(dòng)度±0.1℃/24h以內(nèi)，溫度監(jiān)控點(diǎn)均勻度達(dá)到±0.2℃/24h以內(nèi)，濕度波動(dòng)度±1%RH/24h。憑借我司強(qiáng)大的技術(shù)支撐和專業(yè)能力應(yīng)用，該項(xiàng)目榮獲上海建設(shè)工程最高榮譽(yù)“白玉蘭獎(jiǎng)”。

PAPS 先進(jìn)光源技術(shù)研發(fā)與測(cè)試平臺(tái)

全國(guó)首個(gè)雙層可開啟吊頂、高精度恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)環(huán)境控制

我司完成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)雙層可開啟吊頂超高精度恒溫實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并保證其溫度穩(wěn)定性保持在±0.1℃、大空間超高精度恒溫實(shí)驗(yàn)環(huán)境（實(shí)驗(yàn)室凈高4.5m，單間面積450㎡，溫度穩(wěn)定性±0.1℃）以及光學(xué)面型實(shí)驗(yàn)室（溫度波動(dòng)度±0.05℃、均勻度±0.1℃），為世界級(jí)光源項(xiàng)目——高能同步輻射光源的建設(shè)提供重要的基礎(chǔ)設(shè)施支持。

南智先進(jìn)光電集成技術(shù)研究院

全國(guó)領(lǐng)先的光芯研發(fā)平臺(tái)

南京南智先進(jìn)光電集成技術(shù)研究院，系南京大學(xué)“雙一流”建設(shè)校地融合首批簽約項(xiàng)目、南京市創(chuàng)建“具有全球影響力創(chuàng)新名城”重點(diǎn)建設(shè)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)。南京南智先進(jìn)光電集成技術(shù)研究院南智光電公共技術(shù)平臺(tái)是一個(gè)先進(jìn)的和開放的微納米技術(shù)研發(fā)支撐平臺(tái)，集微米/納米加工、制造和檢測(cè)手段于一體。

二、恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室的核心價(jià)值

（一）環(huán)境參數(shù)的極致掌控

溫度控制：恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室可將溫度精度控制在極為狹窄的區(qū)間，通常能實(shí)現(xiàn) ±0.002℃ - ±2℃的精度范圍。以高精度的芯片制造實(shí)驗(yàn)為例，微小的溫度波動(dòng)都可能導(dǎo)致芯片內(nèi)部電子元件的性能發(fā)生變化，進(jìn)而影響芯片的質(zhì)量和性能。而在一些高端的計(jì)量校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中，對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制更是確保計(jì)量器具校準(zhǔn)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。

濕度控制：濕度方面，其波動(dòng)幅度能維持在 ±1.5% - ±5% 之間。在紡織行業(yè)的纖維強(qiáng)度測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，環(huán)境濕度的變化會(huì)顯著影響纖維的含水量，從而改變纖維的物理性能，使得測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏差。而對(duì)于藥品研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，合適且穩(wěn)定的濕度環(huán)境對(duì)于藥品的穩(wěn)定性研究至關(guān)重要，過高或過低的濕度都可能導(dǎo)致藥品變質(zhì)，影響研發(fā)進(jìn)程。

1. 潔凈度保障：依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求，實(shí)驗(yàn)室的潔凈度可在 ISO 1 級(jí)至 ISO 9 級(jí)的梯度標(biāo)準(zhǔn)間切換。在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，哪怕是極其微小的塵埃粒子都可能導(dǎo)致芯片短路等嚴(yán)重問題，因此需要 ISO 1 級(jí)或 2 級(jí)這樣近乎極致的潔凈環(huán)境。而在一般的生物制藥實(shí)驗(yàn)室中，ISO 7 級(jí)或 8 級(jí)的潔凈度便能滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)操作的要求，有效防止微生物污染藥品。

（二）全方位的污染物防控體系

微粒控制：實(shí)驗(yàn)室配備的空氣過濾系統(tǒng)能夠高效過濾 0.1 - 5μm 的懸浮粒子，確保室內(nèi)空氣的潔凈度。例如在電子設(shè)備制造實(shí)驗(yàn)中，這些微小的懸浮粒子如果落在電子元件上，可能會(huì)引發(fā)短路、斷路等故障，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

生物控制：通過嚴(yán)格控制室內(nèi)環(huán)境參數(shù)以及采用專業(yè)的空氣凈化和消毒設(shè)備，能夠有效抑制微生物及細(xì)菌的滋生。在細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，一旦微生物污染細(xì)胞培養(yǎng)液，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗，因此生物控制對(duì)于保障細(xì)胞培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)的成功至關(guān)重要。

化學(xué)控制：專門的空氣凈化裝置可去除空氣中的 VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）等有害氣體。在化學(xué)分析實(shí)驗(yàn)室中，這些有害氣體可能會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的身體健康造成危害。

物理控制：通過采取接地措施、安裝電磁屏蔽設(shè)備等手段，消除靜電和電磁干擾。在精密儀器測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，靜電可能會(huì)吸附塵埃粒子，影響儀器的光學(xué)和電子元件性能，而電磁干擾則可能導(dǎo)致儀器測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差。

三、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要點(diǎn)

（一）前期規(guī)劃：奠定成功基礎(chǔ)

1.場(chǎng)地評(píng)估要素

建筑承重：由于恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通常會(huì)放置眾多大型且重量較大的設(shè)備，如精密空調(diào)機(jī)組、空氣凈化設(shè)備等，因此建筑承重需滿足設(shè)備荷載要求，一般建議≥500kg/m²。以某大型芯片制造企業(yè)的恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室為例，其內(nèi)部設(shè)備密集，對(duì)建筑承重要求極高，經(jīng)過嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)加固和設(shè)計(jì)，確保了建筑能夠安全承載設(shè)備運(yùn)行。

環(huán)境干擾：為減少外界因素對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)遠(yuǎn)離振動(dòng)源（間距 > 50m）和電磁場(chǎng)（場(chǎng)強(qiáng) < 1V/m）。例如在地質(zhì)勘探儀器校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室中，附近的交通振動(dòng)或強(qiáng)電磁場(chǎng)可能會(huì)干擾儀器的精準(zhǔn)校準(zhǔn)，因此選址時(shí)需充分考慮這些因素。

基建條件：實(shí)驗(yàn)室層高≥3m，以便為設(shè)備安裝、管道鋪設(shè)以及空氣流通提供足夠的空間。同時(shí)，預(yù)留設(shè)備通道（≥1.2m），方便設(shè)備的搬運(yùn)和后期維護(hù)。在某高校的科研實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，由于前期對(duì)層高和設(shè)備通道規(guī)劃不足，導(dǎo)致設(shè)備安裝困難，且后期維護(hù)極為不便，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)室的使用效率。

2.功能分區(qū)設(shè)計(jì)

核心實(shí)驗(yàn)區(qū)：作為實(shí)驗(yàn)操作的關(guān)鍵區(qū)域，通常要求達(dá)到萬級(jí) - 百級(jí)的潔凈標(biāo)準(zhǔn)。例如在生物制藥的無菌制劑生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)中，核心實(shí)驗(yàn)區(qū)需保持百級(jí)潔凈度，以確保藥品的無菌性和質(zhì)量穩(wěn)定性。

緩沖過渡區(qū)：千級(jí)潔凈標(biāo)準(zhǔn)的緩沖過渡區(qū)能夠有效減少外界污染物對(duì)核心實(shí)驗(yàn)區(qū)的侵入。當(dāng)實(shí)驗(yàn)人員或物品從普通區(qū)域進(jìn)入核心實(shí)驗(yàn)區(qū)時(shí)，先經(jīng)過緩沖過渡區(qū)進(jìn)行初步的凈化和緩沖，降低污染風(fēng)險(xiǎn)。

輔助設(shè)備區(qū)：獨(dú)立的空調(diào)機(jī)房設(shè)計(jì)能夠?qū)⒖照{(diào)設(shè)備產(chǎn)生的噪音、振動(dòng)以及熱量與實(shí)驗(yàn)區(qū)有效隔離，同時(shí)方便設(shè)備的集中維護(hù)和管理。在一些大型的綜合性實(shí)驗(yàn)室中，輔助設(shè)備區(qū)還包括電氣設(shè)備間、水處理設(shè)備間等，為整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行提供全方位的支持。

（二）技術(shù)系統(tǒng)選型：科技驅(qū)動(dòng)精準(zhǔn)

1.精密空調(diào)系統(tǒng)

雙冷源設(shè)計(jì)：采用雙冷源設(shè)計(jì)，如冷水機(jī)組和直接膨脹式制冷系統(tǒng)相結(jié)合，能夠保障系統(tǒng)在部分設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)仍能正常運(yùn)行，大大提高了系統(tǒng)的冗余性和可靠性。在一些對(duì)實(shí)驗(yàn)連續(xù)性要求極高的實(shí)驗(yàn)室中，即使一臺(tái)冷源設(shè)備出現(xiàn)故障，另一臺(tái)冷源設(shè)備也能迅速承擔(dān)起制冷任務(wù)，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境不受影響。

變頻控制：通過變頻技術(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)際的熱負(fù)荷需求自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)制冷量的精準(zhǔn)匹配，節(jié)能效果顯著，通常可節(jié)能 30% 以上。在某電子元器件老化測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，隨著測(cè)試設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實(shí)驗(yàn)室的熱負(fù)荷不斷變化，變頻控制的精密空調(diào)系統(tǒng)能夠及時(shí)調(diào)整制冷量，在保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境穩(wěn)定的同時(shí)，大幅降低了能耗。

三級(jí)過濾：初效 G4、中效 F8 和高效 H13 的三級(jí)過濾系統(tǒng)，能夠有效過濾空氣中的塵埃粒子、微生物等污染物，確保送入實(shí)驗(yàn)室的空氣達(dá)到極高的潔凈度標(biāo)準(zhǔn)。在醫(yī)療制藥實(shí)驗(yàn)室中，這種嚴(yán)格的空氣過濾系統(tǒng)能夠有效防止藥品受到污染，保障藥品的質(zhì)量和安全性。

2.智能控制系統(tǒng)

PLC + DDC 雙控架構(gòu)：采用可編程邏輯控制器（PLC）和直接數(shù)字控制器（DDC）相結(jié)合的雙控架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境參數(shù)的精確控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。PLC 負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)的邏輯控制和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，DDC 則專注于對(duì)溫濕度等參數(shù)的精確調(diào)節(jié)。在某大型科研機(jī)構(gòu)的恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室中，通過 PLC + DDC 雙控架構(gòu)，實(shí)驗(yàn)人員可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)時(shí)查看實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控。

精度分級(jí)：根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)對(duì)環(huán)境精度的要求，智能控制系統(tǒng)可分為常規(guī)級(jí)（±1℃/±5% RH）和高精度（±0.1℃/±1.5% RH）兩個(gè)級(jí)別。在常規(guī)的材料性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，常規(guī)級(jí)精度即可滿足需求；而在一些高端的生物實(shí)驗(yàn)和精密儀器校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中，則需要高精度級(jí)別的控制，以確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

（三）工程建設(shè)實(shí)施：品質(zhì)源于細(xì)節(jié)

1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)

墻體：選用 50mm 巖棉彩鋼板，其具有良好的防火性能（防火 A 級(jí)），同時(shí)具備一定的保溫隔熱性能，能夠有效減少實(shí)驗(yàn)室與外界環(huán)境的熱量交換。在某化工企業(yè)的恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室中，巖棉彩鋼板墻體不僅保障了實(shí)驗(yàn)室的消防安全，還在一定程度上降低了空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

地面：鋪設(shè) 2mm 環(huán)氧自流平地面，具有抗靜電性能（抗靜電≤1×10^6Ω），且表面平整、光滑，易于清潔。在電子設(shè)備制造實(shí)驗(yàn)室中，抗靜電地面能夠有效防止靜電對(duì)電子元件造成損害，同時(shí)便于日常的清潔維護(hù)，保持實(shí)驗(yàn)室的潔凈度。

吊頂：采用微孔鋁板吊頂，開孔率 30%，既能夠保證空氣的均勻分布，又具有良好的裝飾效果。在一些對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量要求極高的實(shí)驗(yàn)室中，微孔鋁板吊頂能夠使經(jīng)過凈化的空氣均勻地?cái)U(kuò)散到實(shí)驗(yàn)室各個(gè)角落，確保溫濕度分布均勻。

2.關(guān)鍵參數(shù)控制

溫度：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室溫度，控制范圍通常設(shè)定在 20 - 25℃±0.5℃。通過安裝高精度的溫度傳感器，將溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給智能控制系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的加熱或制冷功能，確保溫度穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。在某光學(xué)儀器制造實(shí)驗(yàn)室中，溫度的微小變化都可能影響光學(xué)鏡片的制造精度，因此嚴(yán)格的溫度控制至關(guān)重要。

濕度：每 5 分鐘記錄一次實(shí)驗(yàn)室濕度數(shù)據(jù)，控制范圍為 45 - 65%±2%。通過加濕設(shè)備和除濕設(shè)備的協(xié)同工作，以及濕度傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，智能控制系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度。在某紙品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室中，濕度對(duì)紙張的物理性能影響較大，合適且穩(wěn)定的濕度環(huán)境能夠保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

壓差：利用壓差傳感監(jiān)控系統(tǒng)，確保實(shí)驗(yàn)室與外界以及不同功能區(qū)域之間保持 + 10 - +15Pa 的壓差。正壓環(huán)境能夠防止外界污染物進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)不同區(qū)域之間的壓差設(shè)置能夠有效控制氣流方向，避免交叉污染。在生物安全實(shí)驗(yàn)室中，嚴(yán)格的壓差控制是保障實(shí)驗(yàn)安全的重要措施之一。

噪音：采用 8 小時(shí)等效測(cè)量法，確保實(shí)驗(yàn)室噪音≤55dB (A)。通過選用低噪音的設(shè)備、合理進(jìn)行設(shè)備布局以及采取隔音降噪措施，如安裝隔音門窗、使用吸音材料等，為實(shí)驗(yàn)人員創(chuàng)造一個(gè)安靜舒適的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在一些對(duì)聲音敏感的實(shí)驗(yàn)中，如聲學(xué)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，低噪音環(huán)境是保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的必要條件。

恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室作為現(xiàn)代科研和生產(chǎn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，其建設(shè)涉及眾多專業(yè)領(lǐng)域和復(fù)雜的技術(shù)環(huán)節(jié)。從前期的規(guī)劃設(shè)計(jì)，到技術(shù)系統(tǒng)的選型和工程建設(shè)實(shí)施，再到嚴(yán)格的工程質(zhì)量管理和驗(yàn)收檢測(cè)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)實(shí)驗(yàn)室的最終性能和使用效果起著至關(guān)重要的作用。只有通過精心的策劃、專業(yè)的技術(shù)支持以及嚴(yán)格的質(zhì)量把控，才能打造出符合各行業(yè)需求的高品質(zhì)恒溫恒濕潔凈實(shí)驗(yàn)室，為科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的保障。