一、空气流通系统在人工气候箱中的作用

1. 保持温湿度的均匀性

良好的空气流通可迅速将加热、加湿或制冷后的空气传递到箱体各个角落，确保上下层、前后区温湿度一致，避免“冷热分层”或“湿区积聚”。

2. 维持二氧化碳和氧气浓度稳定

通过均匀送风，使箱体内不同区域气体浓度保持一致，避免局部浓度超标或不足。

3. 减少水汽凝结

流动空气可抑制湿气在壁面或样品表面凝结，防止样品受潮、培养皿水珠积累等问题。

4. 增强实验效果可重复性

无论放置在哪一层或哪一侧，样品所处环境相同，提升数据可比性。

二、人工气候箱空气流通设计的基本原理

空气流通系统依据流体力学原理进行设计，关键在于实现合理的风道布局、气流速度控制与均压机制。

1. 风道设计

一般采用“强制对流”设计，由风扇带动空气循环。常见气流形式包括：

• 水平循环式：空气从一侧吹出，另一侧回流，适用于低层数、小容量设备。

• 垂直循环式：从上向下（或下向上）送风，使空气沿箱体垂直方向流通，适用于大容量设备。

• 环形环绕式：从箱体后侧或内壁多点送风，前侧回风，实现三维气流覆盖。

2. 静压控制

控制风压以维持气流稳定、避免气流盲区与湍流堆积。部分高端设备设有静压板或导风叶片，用于调整风流方向与分布。

3. 风速调节

通过变频风机或多档风速控制器实现风量调节，以适应不同实验要求（如微生物培养需低风速，植物生长需高风速）。

三、人工气候箱空气循环系统的主要组成

1. 循环风机

核心动力部件，常使用低噪音离心风机或轴流风扇，持续驱动空气流动。高端设备支持变频调速。

2. 导风板与风道系统

风道设计合理与否直接影响气流均匀性。导风板负责将风均匀导向各区域，有些设备配备多层可调节风向的百叶板。

3. 回风口与过滤器

确保空气充分回收再循环，并防止杂质、细菌等随气流循环扩散，部分设备加装HEPA滤网或初效滤网。

4. 换热部件

加热管、加湿器、蒸发器等位于风道中部，借助空气流动完成热湿交换。

四、典型气流模式设计方案解析

1. 后部送风+前部回风（水平对流）

适用于立式箱体结构，后部设风道和风机，空气沿水平流向前方样品区。

优点：结构简单，维护方便
局限：箱体上下层温差较大，适合中小型设备

2. 顶部送风+底部回风（垂直对流）

常用于高精度箱体，顶部布置风扇、加热元件，向下送风，底部均匀回收。

优点：温度梯度小，气流自然下降
局限：风速过大会吹倒植物或扰乱微生物培养物

3. 四角环流+中心回风

通过多个送风口分别送风至四周，再由中心回风口回收，实现环绕式三维气流。

优点：空气分布均匀，适合大型多层气候箱
局限：结构复杂，维护成本高

五、空气流通对实验结果的影响

六、不同气候箱产品空气流通技术对比（模拟示例）

七、常见空气循环问题与改进建议

1. 局部气流盲区

表现：部分区域温度或湿度偏离设定值，样品变化不同步
建议：重新调整样品摆放位置，或更换带有均匀风道设计的箱体

2. 风速过大或过小

表现：植物叶片打卷、微生物干裂或冷凝
建议：使用变频风机，匹配实验类型选择风速档位

3. 风道积尘或滤网堵塞

表现：气流变弱，控温缓慢或失败
建议：每季度清洗风道、风机叶轮、滤网部件，确保畅通

八、空气流通系统与其他系统的协同关系

1. 与温控系统联动

风速快可提升换热效率，但会加剧箱内温差波动；需合理协调加热器功率与风速调节

2. 与湿度系统协同

风流带走水汽，促进湿度分布均匀，但过快易造成湿度流失；应配合智能湿控逻辑优化运行

3. 与光照系统布局配合

避免强风直吹光源部件，防止热堆积；光源区域不应成为气流死角

九、未来空气流通技术的发展趋势

1. 智能风流自适应技术

结合传感器与AI算法，实时调整风速和风向，实现“动态均匀分布”

2. 区域微环境多点调控

可针对箱体不同位置设置不同风流强度和方向，实现分区控制策略

3. 低噪音高能效风机

采用EC风机、磁悬浮技术，在保持流量的前提下降低能耗与噪声

4. 风场仿真辅助设计

借助CFD（计算流体力学）模拟优化风道结构，在设计初期即确保气流科学合理

十、结语

人工气候箱的空气流通系统虽是“幕后英雄”，却在确保实验条件均一稳定中发挥着决定性作用。科学合理的气流设计，不仅提升设备运行效率，还可显著提升实验数据的可比性与重复性。

对于设备使用者而言，理解气流模式与操作对其的影响，有助于更好地布置样品、选择设备；对于设备制造者来说，不断优化气流设计结构，将是提升竞争力和适应多场景需求的重要方向。