DE2153175A1

DE2153175A1 - Klimaanlage, vorzugsweise fur großvo lumige begehbare Prufkammern

Info

Publication number: DE2153175A1
Application number: DE19712153175
Authority: DE
Inventors: Johannes Dipl Ing χ 9804 Netzschkau Seifert Herbert χ 9801 Limbach Ernst Siegfried χ 9801 Buchwald Fischer
Original assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Current assignee: Luft und Kaeltetechnik VEB
Priority date: 1970-11-17
Filing date: 1971-10-26
Publication date: 1972-05-18
Also published as: DE2153175B2; DE2153175C3; CS157134B2; FR2114817A5

Description

Anmelder: VEB Kombinat Luft- und Kältetechnik 808 Dresden

Königsbrücker Landstraße 156 Haus 109

Klimaanlage, vorzugsweise für großvolumige begeiibare Prüfkammern

Die Erfindung betrifft ©ine Klimaanlage, vorzugsweise für großvolmaige begehbare Prüfkammern, in denen die zu untersuchenden Objekte keine oder nur mäßig große Wasserdampfmengen abgeben.

Bs gibt eine Vielzahl von Prüfkammern für solche Zwecke. So wurde bereits mehrfach vorgeschlagen, für die 'JJemp·- rierung und Entfeuchtung der Luft in einer Prüfkammer den Verdampfer einer Kältemaschine in Verbindung mit einem elektrischen Nachheizer zu verwenden. Bei anderen bekannten Prüfkammern wurde für die iCemperierung der Verdampfer einer Kältemaschine und ein Heizer und für die Entfeuchtung der Verdampfer einer weiteren Kältemaschine benutzt. D;ie Befeuchtung sollte durch ein gesondertes Gerät erfolgen. Der Aufwand einer solchen

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Einrichtung Ist zumindest im ersten Fall sicherlich gering, jedoch, ist auch die erreichbare Regelqualität sehr niedrig und entspricht vielen Forderungen nicht. Das ist im wesentlichen durch die zu große (Tempera turdifferenz zwischen der in der Prüfkammer umgewälzten Luft und der Verdampferoberfläche bedingt. Bei federn notwendigen Kühlvorgang wird deshalb zwangsläufig der Feuchtehaushalt solcher Prüfkammern stark beeinflußt, wodurch eine genane Regelung und damit auch ein immer häufig geforderter Programmbetrieb auf diese Weise nicht realisierbar ist. Auch vorgeschlagene Mittel zur Beeinflussung der Yerdampfungstemperatur bzw. zur Dosierung der über den Verdampfer strömenden Luftmenge beseitigen die grundlegenden ITachteile ebenso wenig wie Unterteilung der Verdampferoberfläche und der Kälteleistung. Abhilf· bringt hier die indirekte (Temperierung mit einer Flüssigkeit, z. B. Sole, wenn man - wie bekannt - durch geeignete Bemessung der Wärmeübertragerflächen und des Förderstromes dafür sorgt, daß beim Kühlvorgang die üJemperafrurdifferenz zwischen umgewälzter Luft und Kühleroberfläche kleiner als etwa 1 bis 2 Grad bleibt. Dann kann im üblichen Feuchtebereich gekühlt werden, ohne daß gleichzeitig eine Beeinflussung des Feuchtehaushaltes erfolgt. Dies geschieht dann nur noch in geringem Maße bei sehr hohen relativen Feuchten und kann mit einem Befeuchter leicht kompensiert werden. Sin bekannter Klimaprüfschrank mit nur einer Kältemaschine

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besitzt eine indirekte Temperierung für kleine Temperaturdifferenzen, jedoch erfolgt die Entfeuchtung der Luft an einer Fläche des Verdampfers, die stets auf niedrigen Temperaturen gehalten wird; Die Temperaturdifferenz ist daher groß, und zu starke Entfeuchtungseffekte können nur verhindert werden durch eine genau gewählte Dosierung des aus dem Itfutzraum bzw. der Umgebung mittels eines Gebläses geförderten liuftstromes. Für kleine Nutzraumvolumina ist eine solche Methode noch vertretbar ebenso wie der Energieaufwand, der nötig ist, um das Solebad bei Wechselklimabetrieb ständig auf die für die anzusteuernde Solltemperatur notwendige Soletemperatur zu kühlen oder zu heizen. Dies gilt übrigens auch für viele andere bekannte Klimaprüf schränke. lern er muß beachtet werden, daß am Ein- bzw. Austritt des trockenen bzw. feuchten Teilluftstromes keine zu große örtliche Beeinflussung des Klimazustandes eintritt. Bei Verdampfungstemperafcuren kleiner O⁰O wird die zur Entfeuchtung dienende Fläche relativ schnell bereift sein. Schließlich ist der Förderstrom der Temperierungssol· infolge der Art der Dosierung nicht konstant. Klimatische Störeinflüsse seitens des Prüfgutes oder der Umgebung werden nicht immer gleich gut kompensiert werden können. Bei vielen bekannten Klimaprüf schränken bzw. -kammern wird zumindest die Entfeuchtung, meist auch die Befeuchtung, in einigen Fällen sogar die Temperierung der Prüfraumluft außerhalb des Prüfrauraes vorgenommen. Deshalb sind iso-

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lierte und zumindest bei Anwendung einer Feuchte steuerung auch temperierte Luftleitungen notwendig. Besonders bei größeren Mutzraumvolumina wird der Platzbedarf dadurch größer, Gebläse und automatische Ventile werden benötigt, die Kosten steigen.

Bei einigen bekannten Klimaprüfschränken bzw. -kammern wird eine hohe Qualität der Klimabedingungen im Prüf raum mit sehr hohem Aufwand angestrebt. Man verwendet z. B. in einem Fall zwei gesonderte Kältemaschinen, zwei Pumpen für Sole bzw. Wasser, ein Gebläse, viele Regelgeräte, wie Magnetventile, thermostatische Einspritzventile, Motorventile und drei Verdampfer, zwei Verflüssiger und zusätzliche Wärmeübertrager in einer Anlage.

Aus Gründen der Vollständigkeit sei eine Reihe bekannter Klimakammern erwähnt, die für größere Entfeuchtungsleistungen ausgelegt sind. Prinzipiell ist in diesen Kammern ein flüssigkeitsbeaufschlagter Wärmeübertrager angeordnet, dessen Temperatur vom Feuchteregler beeinflußt wird und somit den Taupunkt der Luft einstellt. Um die gewünschte Lufttemperatur zu erhalten, wird üblicherweise elektrisch nachgeheizt. Bei niedrigen Feuchten ist der Energiebedarf dafür beträchtlich. Das gilt auch dann, wenn die Entfeuchfmgsrate relativ klein ist, da der Taupunkt zumindest an einem Teil der Oberfläche des flüssigkei tsbeauf schlagten Wärmeübertragers, meist aber an der Gesamtfläche, erreicht bzw. unterschritten werden muß, und eine entsprechende Abkühlung der Luft unvermeidbar ist.

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Mit der Erfindung wird bezweckt, die dargestellten Mängel zu mindern bzw. zu beseitigen und damit Anlagen mit höherem Gebrauchswert zu schaffen.

Der Erfindung liegt die komplexe Aufgabe zugrunde, mittels einer Klimaanlage, vorzugsweise in großvolumigen begehbaren Prüfkammern» eine hohe Qualität der Lufttemperatur- und feuchteregelung zu erzielen, d. h. für diese Größen nur sehr kleine Abweichungen gegenüber den jeweils vorgewählten Sollwerten zuzulassen* Bs sollen dafür aber nur geringe Ansprüche an die regaluiigstechnischen Einrichtungen gestellt werden· Andererseits soll jedoch beim Ausgleich von klimatischen Störeinflüssen seitens des Prüfgutes oder der Umgebung eine hohe Stabilität erreicht werden· Die Luftbehandlung soll bezüglich der Temperierung, der Be- und Entfeuchtung weitestgehena inaarhalb der Prüfkajaxaer erfolgen. Dabei sollen Kühl- und BntfeuohtungsVorgang bei möglichst kleiner I'emperaturdifferenz stattfinden, und die lemperaturdifferenz soll sich selbständig der anstehenden Kühl- bzw. Entfeuchtungsleistung anpassen. Die Konzeption muß sich zur Programmsteuerung für vielseitige Klimaprüfungen eignen. Kurzzeitig soll eine höh© Abkühlgeschwindigkeit ohne große installierte Leistung möglich sein· Auch bei häufigen Sollwertsprüngen sollen die Betriebskosten niedrig sein. Die Ablage soll eine hohe Funktionssicherheit besitzen, und schließlich soll ein übersichtlicher kompakter-■Aufbau mit nur einer Kältemaschine gewährleistet sein, isolierte und temperierte Luftleitungen, Gebläse dafür und Zubehör sollen vermieden werden, Gesamtvolumen, Platzbedarf und Herstellungskosten sollen minimal sein·

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ErfindungsgemäjJ wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klimaanlage, die nur eine einzige Kältemaschine für indirekte !Temperierung und Klimatisierung besitzt» sowohl für die Temperierung als auch für die Entfeuchtung mit je einem vom anderen unabhängigen Kreislauf fnr einen einheitlichen Wärmeträger ausgestattet ist.

Jeder Kreislauf ist mit einer Fördereinrichtung, einem in der Prüfkammer angeordneten Wärmeübertrager und einem einstell- bzw. regelbaren Stellglied ausgerüstet. Der Kreislauf für die Temperierung erhält vor der ■fördereinrichtung zusätzlich einen Heizer. Die Erfindung besteht ferner darin, daß beide Kreisläufe durch je zwei Leitungen mit einem gemeinsamen Benälter und zugehörigem Ausgleichgefäß verbunden sind. In eine der beiden Leitungen ist jeweils ein vom Temperatur- bzw. Feuchteregler über Schaltelemente betätigtes Stellglied eingebaut. Im Behälter für den Wärmeträger befindet sich der Verdampfer der Kältemaschine. Bei geringem apparativen und maschinellen Aufwand wird mit dieser Schaltung eine hohe -ftegelqualität erzielt. Die von den Heglern betätigten Stellglieder erlauben - im Gegensatz zu Kältemittelverdichtern - eine große Schalthäufigkeit, d. h., die Abweichungen vom jeweiligen Sollwert können somit klein gehalten werden· In den Kreisläufen ist der Förderstrom des Wärmeträgers auch bei fiegelbetrieb nahezu konstant und etwa gleich dem maximalen, da es genügt, an den einstell- bzw. regelbaren Stellgliedern einen niedrigen Druckabfall vorzugeben.

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Das führt zu einer guten Stabilität der iüLimaparameter. Dazu trägt auch der großflächige Wärmeübertrager für die Temperierung bei. Der Entfeuchtungs-Wärmeübertrager erhalt eine kleinere Oberfläche, was einen niedrigen Energieaufwand erfordert. Die Bypaüwirkung bei der Wärmeabgabe im Behälter für den Wärmeträger führt zu allmählichen, durch die einstell- bzw· regelbaren Stellglieder beeinflußbaren, aber bei Signaigabe durch die Hegler sofort wirksam werdenden Temperaturänderungen in den Kreisläufen, was gleichfalls zur Erhöhung der Eegelgüte beiträgt. Ferner braucht die Temperatur des Wärme trägers im Behälter nicht den jeweiligen Klimasollwerten entsprechend "nachgefahren" zu werden, sondern sie kann auf einem ausreichend niedrigen Temperaturpegel gehalten werden.

Der Wärmeträger steht somit für rasche Temperatursenkung der Prüfkammer stets in genügender Menge zur Verfügung, und es wird bei der oben beschriebenen Betriebsweise auch Energie gespart. Nach einem weiteren Erfindungsgedanicen sind zwei parallel geschaltete Stellglie-r der in einem Kreislauf vorgesehen, wobei eines mit einem vom zugeordneten Regler betätigten Stellglied, z. B₀ einem Magnetventil, in Reihe geschaltet ist, bzw. anstelle dieser einfachen Stellglieder motorbetätigte, kontinuierlich im Querschnitt veränderbare mehrwegesteliglieder vorgesehen sind. Dies dient ebenfalls der Verbesserung der Regelgüte, insbesondere wenn große Arbeitsbereiche beherrscht werden müssen. Der Temperaturregler, cfer aulier

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dem im Kreislauf des für die Temperierung zuständigen Wärmeübertragers liegenden Stellglied auch den Heizer betätigt, ist vorzugsweise mit zwei Fühlern bestückt, von denen sich einer im Luftstrom der Prüf kammer und der andere am Eintritt des Wärmeträgers in den Wärmeübertrager befindet. Dadurch wird rechtzeitig ein hinreichend großes Signal für den Temperaturregler gebildet und damit ebenfalls die Regelgüte verbessert. In weiterer Ausbildung ist der Feuchteregler außer mit dem Stellglied des die Entfeuchtung bewirkenden Kreislaufes noch mit dem Befeuchter verbunden. Der Kältemittelverdichter besitzt zweckmäßigerweise eine thermostatische Schaltung, wobei der Fühler vorzugsweise in den Behälter für den Wärmeträger eingebaut ist. Zur Erzielung tiefer Temperaturen kann zusätzlich ein Verdampfer für direkte Temperierung in der Prüfkammer zweckmäßig sein.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden:

In der Zeichnung ist mit 1 eine Prüfkammer mit isolierten Wänden 2, einem Ventilator 3, einem Wärmeübertrager 4 für die Entfeuchtung, einer 7/assersperre 5 und einem Wärmeübertrager 6 für die Temperierung der umgewälzten Luft bezeichnet. Die Strömungsrichtung der Luft ist durch Pfeile angedeutet. Ein für tiefere Temperaturen gegebenenfalls eingebauter Verdampfer 7 für direkte Kühlung ist gestrichelt eingezeichnet, desgleichen seine Verbindungsleitungen mit der Kaitemaschine. Auf die Darstellung der

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erforderlichen kältetecJanischen Armaturen zur Verbindung des Verdampfers 7 mit dem Kältemittelkreislauf für die · indirekte Temperierung, bestehend aus Kältemittelverdichter 8, Verflüssiger 9, Magnetventil 10, thermostatischem Einspritzventil H und Verdampfer 12, wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Zum Kreislauf des Wärmeträgers für die Entfeuchtung gehören außer dem genannten Wärmeübertrager 4 eine Fördereinrichtung 13 und ein einstellbares Stellglied 14. Dieser Kreislauf ist durch zwei Leitungen mit einem isolierten Behälter für den wärmeträger, z. B. Sole, verbunden, wobei in eine der Leitungen ein von einem ü'euchtefühler i6, einem Feuchteregler 17 über Schaltelemente 18 betätigtes Stellglied 19, ein Magnetventil, eingebaut ist. Vom Feuchteregler 17 wird über die Schaltelemente 18 ein Befeuchter 20 betätigt. Zum Kreislauf des I7ärmeträgers für die Temperierung gehören außer dem Wärmeübertrager 6 eine Fördereinrichtung 21 und ein einstellbares ötellglied 22· Dieser Kreislauf ist ebenfalls durch zwei Leitungen mit dem Behälter 15 verbunden. In einer dieser Leitungen ist ein Stellglied 23» ein Magnetventil, eingebaut, das von einem Temperaturfühler 24 am Eintritt des Wärmeträgers in den Wärmeübertrager 6, einem weiteren Temperaturfühler 25 in der Prüfkammer, einem Temperaturregler 26 über schaltelemente 27 betätigt wird. Zusätzlich ist hier ein weiteres einstellbares Stellglied 28 und in Reihe mit diesem ein gleichfalls vom Temperaturregler 2b betätigtes Stellglied 29, ein Magnetventil, gestrichelt eingezeich-

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net. Damit ist eine weitere Möglichkeit angedeutet, wie das Regelverhalten weiter verfeinert werden kann, .auch der im lemperierungskreislauf liegende und somit indirekt wirkende Heizer 30 wird vom Temperaturregler 26 be tätigt. Mit 31 ist ein thermostatischer Kegler und mit 32 sein Fühler bezeichnet. Beide wirken über Schaltelemente 33 auf den Kältemittelverdichter 8, der in Abhän^ gigkeit von dem am thermostatischen Regler 31 vorgewähl ten !temperaturbereich für die Wärme träger temp era tür im Behälter 15 im "Ein-Aus"-Betrieb geschaltet wird. Mit ist ein Ausgleichgefäß für den Wärme träge rraum bezeichnet.

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Claims

Ausgefertigt am ί3« 11, 1970

Patentansprüche

Θ Klimaanlage, vorzugsweise für großvolumige begehbare Prüfkammern mit nur einer einzigen Kältemaschine für indirekte Temperierung und Klimatisierung, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl rür die Temperierung als auch für die Entfeuchtung je ein vom anderen weitgehend unabhängiger Kreislauf für einen einheitlichen Y/ärmeträger vorhanden ist, und jeder Kreislauf einen in ler Prüfkammer (1) angeordneten Wärmeübertrager (4, 6), eine Fördereinrichtung (13» 21) und ein einstell- dzw. regelbares stellglied (14, 22) der Kreislauf für die Temperierung zusätzlich einen vor der Fördereinrichtung (21) eingebauten Heizer OO) besitzt und beide Kreisläufe durch je zwei Leitungen mit einem gemeinsamen Behälter (1>) und zugehörigem Ausgleichgefäß (3^) für den Wärmeträger verbunden sind, und in jeweils einer Leitung ein vom Temperaturregler (26) bzw. Feuchteregler (17) über Schaltelemente (18, 27) betätigtes Stellglied (19, 23) und ferner im gemeinsamen Behälter (15) ein Verdampfer (12) einer Kältemaschine eingebaut ist·
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines einzigen Stellgliedes (14,22) in einem Kreislauf des Wärmeträgers parallel geschal-

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tete einstellbare Stellglieder (22, 28) eingebaut sind, die gleiche bzw. unterschiedliche Querschnitte haben und von denen ein Stellglied (28) mit einem vom zugeordneten .Regler (26) betätigten Stellglied (29), z. B. einem Magnetventil, in Reihe geschaltet ist bzw. anstelle dieser einfachen Stellglieder (14, 22, 28) vom zugeordneten Regler gesteuerte motorbetatigte, kontinuierlich im Querschnitt veränderbare Mehrwegestellglieder vorgesehen sind.
3. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal* die Stellglieder (23, 29) und der Heizer (30) über Schaltelemente (27) mit dem Temperaturregler C26) verbunden sind, der vorzugsweise mit zwei Fühiern (24, 25) bestückt ist, von denen sich einer im Luftstrom der Prüf kammer (1) und der andere am Eintritt des Wärmeträgers in den Wärmeübertrager Q6) befindet.
4. Klimaanlage nach Anspruch 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, daü das Stellglied (19) und ein .befeuchter (20) über Schaltelemente (18) mit dem Feuchteregler (17) sowie dessen Fühler (16; verbunden sind.
5. Klimaanlage nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelverdichter (8) eine thermostatische Schaltung (31, 33) besitzt und der zugehörige Fühler (32) vorzugsweise im Behälter (15) angeordnet ist.

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6. Klimaanlage nach Ansprach 1, 3 "bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß in der i'rüfJcammer (1) zusätzlich ein Verdampfer (7) angeordnet ist.

Hierzu ein Blatt Zeichnungen

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