王晓明

（通标标准技术服务（上海）有限公司，上海 201319）

琼海湿热服役环境数据分析

王晓明

（通标标准技术服务（上海）有限公司，上海 201319）

叙通过统计琼海2007年～2016年太阳辐照、温湿度等环境数据，利用标准偏差及变异系数，分析了湿热服役环境条件近十年的数据稳定性。结果显示，太阳辐照季节性特征明显，夏季变异系数一般在10%～15%之间，冬季最高可达40%，影响冬季开始的自然暴露试验结果的重复性；温湿度数据具有较好的稳定性，变异系数分别在15%及10%内，对自然暴露试验结果的重复性影响较小。

湿热服役环境；太阳辐照；温度；湿度

前言

工业产品在使用过程中必然受到环境的负面影响，使产品的特性发生变化，导致性能下降甚至功能失效，在产品或物品的使用过程中增加使用风险，造成经济损失。环境因素是导致产品气候老化的主要原因，包括自然环境、生物、人为等因素[1～3]。长期研究表明，影响产品户外气候老化的主要自然环境因素是太阳光（辐照）、热（温度）和水（湿度）[4，5]。自然环境因素的一个重要特点是具有不确定性，相同月份在不同年份可能出现很大的差异，这也是长期监测环境数据的主要原因之一。从长期的监测数据中，获得该地区产品服役环境数据的统计结果，对描述该地区服役环境条件特征具有重要意义，对产品气候老化试验结果差异分析具有重要作用[6-9]。本研究统计了琼海地区2007年～2016年共10年的太阳辐照、温度及湿度数据，利用标准偏差及变异系数，分析了琼海湿热服役环境条件近十年的数据稳定性。

1 试验部分

1．1 主要设备和仪器

数据采集器，型号：CR1000，厂家：Campbell；太阳总辐射表，型号：CMP11，厂家：KippZonen；空气温湿度传感器，型号：HMP155A，厂家：Vaisala。

1．2 数据采集

依据标准文献[10，11]，太阳总辐射表朝南5°、19°及45°放置，每5 min采集一次数据；温湿度数据每5 min采集一次数据。

1．3 数据分析

本文统计了2007年～2016年琼海试验站近十年的太阳辐照、温度及湿度数据，通过标准偏差（SD）及变异系数（CV）分析数据统计期间服役环境条件的稳定性，变异系数越大，说明该处数据分布越宽，稳定性越差。标准偏差（SD）计算公式如下：

变异系数（CV）计算公式如下：其中x为样本平均值，xi为第i个样本，N为样本总数。

2 结果与分析

2．1 太阳辐照

图1统计了不同角度月均太阳辐照量和紫外辐照量变化趋势。图中显示，太阳辐照量受季节变化影响，夏季高，冬季低，最高出现在5月份，最低出现在1月份。冬季各个角度太阳辐照较为接近，而夏季出现较大的偏差，按5°、19°、45°依次降低。这是因为夏季太阳直射点处于北半球，地面接收的太阳辐照受辐照计的角度影响较大，5°角太阳辐照接近直射，太阳辐照量最高。而冬季太阳直射点处于南半球，辐照计摆放角度影响较小，不同角度的太阳辐照量较为接近。

图2统计了各个月份太阳辐照量的变异系数。从图中可以看出，各个角度太阳总辐照量变异系数相差较小，说明不同角度太阳总辐照量稳定性相当。而不同角度太阳总辐照的月变异系数随季节的变换呈现先降低再增高的趋势，说明太阳总辐照量在冬季的稳定性较差，变异系数最高可达在40 %，夏季太阳总辐照量的稳定性较好，从5月份至10月份，变异系数基本处在10 ～15 %之间。紫外辐照量变异系数的变化规律性较差，但总体水平随季节的变换同样呈现先减小后增大的趋势，各个角度之间变异系数相差较大。以上分析结果表明，在冬季同比开展的自然暴露试验时，由于太阳辐照差异较大，试验样品的光老化速率不一，试验结果稳定性低于在夏季同比开展的自然暴露试验结果。

2．2 温度

图1 琼海地区不同角度月均太阳辐照量变化趋势

图2 琼海地区不同角度太阳辐照量变异系数分布

图3 琼海地区月均温度分布及变异系数分布

图3统计了2007年至2016年10年琼海湿热环境不同月份的空气温度及其变异系数。结果表明，琼海湿热环境空气温度的变化规律相近，随季节的变换呈现先增大后减小的趋势，而变异系数则呈现先减小后增大的趋势。其中夏季空气温度变异系数较为接近，且变异系数保持在5 %以下，冬季差异较大，最低温度变异系数达到25 %，而平均温度和最高温度变异系数基本保持在10%以下。但低温对试样的老化腐蚀作用效果不大，可忽略不计。综上所述，琼海湿热环境的总体温度水平稳定性较好，温度对同比开展的自然暴晒试验结果影响较小。

2．3 湿度

图4是琼海湿热环境近10年的月相对湿度分布。从图中可以看出，琼海试验站相对湿度季节性变化不大，常年保持在同一水平，平均相对湿度在85 %左右，平均相对湿度与最高相对湿度的变异系数一般在5 %以下。最低相对湿度变异系数较大，但对试样的老化腐蚀作用较小，可忽略不计。总体而言，琼海湿热环境中的湿度稳定性较好，对湿热自然暴晒试验结果的影响较小。

3 结论

1）海南琼海地区太阳辐照具有明显的季节性特征，冬季稳定性较差，变异系数最高可达40 %，对自然暴露试验结果的重复性影响较大；而夏季稳定性较好，一般在10 %～15 %之间，对自然暴露试验结果的重复性影响较小。

2）海南琼海地区温度和湿度变化具有较好的稳定性，月平均、月最高温度变异系数在10 %以内，而月平均、月最高湿度在5 %以内，说明温湿度对自然暴露试验结果的重复性影响较小，也间接体现海南琼海常年高温高湿的环境特点。

图4 琼海地区月均相对湿度分布及变异系数分布

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Damp-heat Service Environmental Condition Analysis of Qionghai

WANG Xiao-ming
(SGS of Shanghai Co., Ltd. Shanghai 201319)

With statistical data of solar radiation, temperature and humidity in Qionghai in 2007～2016,the stability of data in the past ten years was analyzed by standard deviation and coefficient of variation. The results showed that, solar radiaion has obvious seasonal characteristics. In summer, the variation coefficient of solar radiaion was generally between 10 %～15 %, upping to 40 % in winter. The test repeatability of natural exposure which started in winter was affected. Temperature and humidity data was stable, the coefficient of variation was less than 15 % and 10 % , and had less impact on the test repeatability of natural exposure.

damp-heat service environment; solar radiation; temperature; humidity

X830

A

1004-7204(2017)04-0059-03

王晓明,男，（1976.5-），中级工程师，长期从事材料老化研究与服务工作。