恒温恒湿试验箱选型七步法

 

一、引言

恒温恒湿试验箱（Constant Temperature and Humidity Chamber）是气候可靠性试验的核心装备，其性能边界直接决定产品验证结论的有效性。市面上同类设备在规格、配置、价格区间上差异巨大，采购失误不仅带来直接经济损失，更可能因数据偏差造成批量召回或认证失败。依据 GB/T 10592、GB/T 2423.3、IEC 60068-3-5 等标准，结合一线实验室的运维经验，归纳出“选型七步法”，为决策者提供可落地的技术-商务评价模型。
 

二、选型七步法

2.1 品牌与资质审查

2.1.1 企业资质

要求制造商提供营业执照、ISO 9001、ISO 14001、ISO 45001 体系证书；若设备用于汽车、航天、医疗等准入行业，还需具备 IATF 16949、GJB 9001C 或 FDA 工厂注册号。

2.1.2 技术背书

查验“高新技术产品”“专精特新小巨人”“省部级科技进步奖”等政府背书的原始证书；登录国家知识产权局官网，核实专利号与权利人是否一致，避免“贴牌专利”。

2.1.3 业绩可溯

要求提供近三年同型号设备在第三方实验室（CNAS/CMA）或主机厂（世界 Top 20）的验收报告、校准证书、用户联系方式，随机抽检 2 家进行电话访谈。
 

2.2 商务路径优化

2.2.1 渠道选择

优先与生产型总部直接签订销售合同，若通过代理商，需在合同中明确“制造商承担连带责任”，防止经销商退市后维保落空。

2.2.2 价格构成

要求供应商拆分报价：主机、标准附件、耗材、培训、校准、质保期后年保费用；禁止笼统“打包价”，以便生命周期成本（LCC）对比。
 

2.3 核心部件溯源

2.3.1 制冷系统

压缩机：低温 ≤−40 °C 场景须采用双级覆叠或单机自动复叠技术，品牌限定比泽尔（Bitzer）、都凌（Dorin）、泰康（Tecumseh）或同级别；拒绝使用空调转子压缩机。

冷凝器：铜管铝翅片式，厚度 ≥0.35 mm，防腐涂层满足 1000 h 盐雾。

2.3.2 加湿系统

加湿方式优先选择锅炉加湿（稳定大热负载）或浅槽式超声波加湿（节能低噪音），禁止电阻棒直接加湿（易结垢、产生静电）。

加湿器、干湿球传感器需可徒手拆洗，5 min 内完成，减少停机时间。

2.3.3 控制系统

控制器硬件须通过 CE、UL 认证，软件符合 IEC 61010-1 安全要求；支持 RJ45、USB、RS-485 三种外设接口，内置 32 GB 存储，可导出 CSV 格式原始数据，满足 21 CFR Part 11 电子签名条款。
 

2.4 容积与尺寸匹配

2.4.1 被试品最大尺寸

按被试品外形包络 + 10 cm 空气边界层计算，再按 1.3 倍冗余系数确定试验箱内容积。

2.4.2 单批次产量

若需 100 % 全检，按峰值日产量 × 1.5 倍计算，同时结合温度变化速率（≤1 °C/min 为常规，≥5 °C/min 为快速温变）评估节拍。
 

2.5 温湿度范围与速率

2.5.1 范围选择

电子产品通用验证：−40 °C～+150 °C，20 %RH～98 %RH；

汽车外饰件：−70 °C～+180 °C，10 %RH～98 %RH；

光伏组件：85 °C/85 %RH，1000 h 长期老化。

建议范围在标准极限基础上再外扩 10 °C 与 5 %RH，以应对未来标准升级。

2.5.2 变化速率

标称降温速率应注明“全程平均”或“线性”，拒绝仅标注“最大速率”；当试验方法（如 JESD-22-A104）要求 15 °C/min 时，需选复叠水冷机型，并提前评估实验室水冷塔容量。
 

2.6 电源与能耗

2.6.1 电压等级

≤225 L 且最低 −40 °C：220 V±10 %，单相 50 Hz；

＞225 L 或最低 −70 °C：380 V±10 %，三相五线制；

快速温变型（≥10 °C/min）：400 V 或 480 V，三相四线 + PE，需提前与园区变电站确认容量余量。

2.6.2 能耗评估

要求供应商提供-40 °C、+85 °C/85 %RH 稳态及 5 °C/min 升降工况的功率曲线，计算 5 年电费（按 0.8 元/kWh），写入 LCC 报告。
 

2.7 安全与合规

2.7.1 试验保护

独立可调的超温保护器（IEC 60519-2），动作误差 ≤±1 °C；

湿度干烧保护：当锅炉水位低于警戒线，立即切断加热电源；

压缩机高低压、过载、缺相、反相保护；

箱门多重联锁：试验过程中误开门，应在 2 s 内切断所有加热、加湿、制冷输出。

2.7.2 人身保护

漏电保护：整机对地泄漏电流 ≤3.5 mA；

防爆设计：若被试品为锂电池，须增加减压阀、气体浓度监测（CO、H₂）与自动灭火模块（N₂ 或 Heptafluoropropane）。

2.7.3 环保指令

制冷剂采用 R-449A、R-452B 等低 GWP 工质，符合欧盟 F-Gas 法规；

整机 90 % 以上材料可回收，并提供 RoHS、REACH 声明。
 

三、验收与计量

3.1 现场验收

依据 GB/T 5170.2 进行 9 点温湿度偏差、均匀度、波动度测试；

空载与满载（50 % 负载铝锭）各测一次，数据纳入最终验收报告。

3.2 计量溯源

委托省级计量院或 CNAS 实验室，出具 U 级（扩展不确定度 ≤0.3 °C，≤2 %RH）校准证书；

传感器布点须覆盖工作空间上、中、下层，每层 3 点，共 9 点。
 

四、售后服务 KPI

4.1 响应时效

一级故障（停机）：24 h 到场；

二级故障（降额运行）：48 h 到场；

三级故障（仅报警）：72 h 远程指导或到场。

4.2 备件库存

制造商在客户所在省份须常备压缩机、控制器、传感器、加湿桶等 12 类易损件，库存价值 ≥设备售价 3 %。

4.3 质保外维保

质保期后年保费用 ≤设备采购价 3 %；

提供年度校准、系统升级、操作复训一次，费用单列。
 

五、生命周期成本（LCC）速算表

项目 权重 参考值

采购价 100 % 20 万元

5 年电费 35 % 7 万元

维保/耗材 15 % 3 万元

停机损失 10 % 2 万元

合计 160 % 32 万元

将三家供应商的 LCC 值进行归一化评分，可快速剔除低价高耗机型。
 

 

恒温恒湿试验箱的选型是技术、商务、运维三维耦合决策。遵循“七步法”，把品牌资质、核心部件、性能边界、电源能耗、安全合规、售后 KPI 及生命周期成本逐一量化，可显著降低采购风险，为实验室后续通过 CNAS、CMA、A2LA 等评审奠定硬件基础。