CN113280567A - 测试腔室及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测试腔室以及一种用于调节测试腔室的隔温测试空间中的空气的方法，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置(10)在测试空间内产生‑20℃到+180℃的温度范围，使用以二氧化碳(CO2)作为冷却剂的冷却回路(11)，使用在测试空间中的热交换器(12)，使用低压压缩机(13)并使用低压压缩机下游的高压压缩机(14)，使用气体冷却器(15)，使用用于冷却剂的存储手段(16)以及使用膨胀阀(17)，通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度。通过气体冷却器下游的冷却回路的高压阀(22)在存储手段中对气态和/或液体冷却剂进行配量，存储手段通过冷却回路的中压旁路(25)与高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧(20)连接，当低压压缩机关闭时，通过中压阀(26)从存储手段在中压侧中对气态冷却剂进行配量。

Description

测试腔室及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种测试腔室，尤其涉及一种用于调节空气的气候腔室，以及涉及一种用于在测试腔室的隔热测试空间中调节空气的方法，隔热测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度，该方法使用以二氧化碳作为冷却剂的冷却回路，使用在测试空间中的热交换器，使用低压压缩机，并且使用低压压缩机的下游的高压压缩机，使用气体冷却器，使用用于冷却剂的存储手段以及使用膨胀阀。通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度。
背景技术
这种类型的测试腔室通常用于核查物体的物理和/或化学性质，特别是设备的物理和/或化学性质。因此，已知在温度测试腔室或者气候测试腔室内可以设置-70℃到+180℃的温度范围。在气候测试腔室中，可以额外设置所需的气候条件，装置或测试材料在确定的时间段上暴露于其中。接收待测试的测试材料的测试空间的温度通常在测试空间内的空气循环管道中控制。空气循环管道在测试空间中形成空气处理空间，在空气处理空间中设置热交换器以用于加热或冷却流过空气循环管道和测试空间的空气。风扇或者通风机抽吸测试空间中的空气并且将空气在空气循环管道中引导至相应的热交换器。可以控制测试材料的温度或者将测试材料暴露于确定的温度变化。例如，在测试间隔中，温度可以在测试腔室的最大温度和测试腔室的最小温度之间波动。例如，该测试腔室在EP 0 344 397 A2中公开。
在冷却回路中使用的冷却剂应该具有相当低的二氧化碳(CO2)当量，即：相对的温室效应或全球变暖效应(GWP)应该尽可能低，以防止由于释放冷却剂而对环境造成意想不到的损害。因此，二氧化碳(CO2)作为纯元素冷却剂的使用已被熟知。二氧化碳是廉价地可获得的，是不燃性的，并且在GWP为1时基本上是环境中性的。二氧化碳具有-56.6℃的冻结温度或三相点，因此，仅使用二氧化碳不能获得更低的温度。
此外，已知冷却装置被实现为所谓的增压装置。在冷却装置的冷却回路中，高压压缩机总是在低压压缩机的下游串联切换，这意味着使用低压压缩机和随后的高压压缩机逐渐压缩冷却剂。由于对测试空间的温度范围内的温度调节的高要求，因此负载要求在测试腔室运行期间规律地波动。由压缩机和膨胀阀产生的冷却容量必须因此连续变化。然而，期望的是，不应频繁地打开和关闭压缩机，从而延长它们的使用寿命。
为了补偿实际温度和目标温度之间的微小温度差异，已知的是，经由旁路将由压缩机引起的冷却回路中的质量流量引导经过热交换器，以避免在压缩机处不利的负载情况并且因此避免压缩机的频繁打开和关闭。然而，此处的缺点是，压缩机总是需要在热交换器处的温度差异较小时运行，而与待由冷却装置补偿的温度差异多大无关。例如，如果总容量的冷却容量大于1％，则相应压缩机的全部冷却容量必须是可用的，以便能够在热交换器处维持所需的目标温度。然后通过上述旁路将大部分冷却容量引导回压缩机。由于连续打开和关闭压缩机是不可能的，并且如果需要在冷凝器或气体冷却器处运行风扇，在采用上述已知的运行模式时，即使对于待补偿的非常低的温度差异，也会导致冷却装置的相对较大的能耗和压缩机的缩短的使用寿命。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于在测试腔室的测试空间中调节空气的方法，以及一种测试腔室，这两者都能够使测试腔室更经济地运行。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求17的特征的测试腔室实现。
在根据本发明的用于在测试腔室的隔温测试空间中调节空气的方法中，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却剂在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度范围。该方法使用以二氧化碳作为冷却剂的冷却回路，使用在测试空间中的热交换器，使用低压压缩机，并且使用在低压压缩机下游的高压压缩机，使用气体冷却器，使用用于冷却剂的存储手段以及使用膨胀阀，通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度。通过气体冷却器下游的冷却回路的高压阀在存储手段中配量气态和/或液体冷却剂。存储手段通过冷却回路的中压旁路与在高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧连接。在低压压缩机关闭时，气态冷却剂通过中压侧从存储手段在中压侧中配量。
根据本发明的方法通过使侧壁、底壁和顶壁隔热允许在很大程度上防止与测试空间的环境的热交换。热交换器以这种方式连接或集成在冷却回路中：在冷却回路中循环的冷却剂流过热交换器。冷却回路的热交换器设置在测试空间内或者在测试空间的空气处理空间中，这意味着，通过热交换器在测试空间中对空气进行温度调节和控制。气体冷却器也集成在冷却回路中并且实现为热交换器。气体冷却器在冷却回路中设置在高压压缩机下游，在压缩后是高度加压的并且基本上是气态的压缩的冷却剂，能够在气体冷却器或冷凝器中凝结并且以基本上液体状态可用。还可能的是，气态冷却剂在气体冷却器中没有凝结并且以基本上气态状态排出气体冷却器。气体冷却器和相应的热交换器可以配备有用于冷却冷却剂的手段，例如，使用空气或水。气态和/或液体冷却剂通过高压阀从气体冷却器流到存储手段。根据存储手段中的取样点，可以从存储手段中提取液体或者气态冷却剂。液体冷却剂被进一步引导通过膨胀阀，由于压力下降，液体冷却剂通过膨胀而再次变为液体。在这种情况下，冷却剂流过热交换器，从而被冷却。随后，气态冷却剂通过低压压缩机和/或高压压缩机抽吸和压缩。
本发明旨在将高压阀设置在冷却回路中的气体冷却器的下游并且将气态和/或液体冷却剂通过高压阀在存储手段中配量。存储手段基本上是压力容器，在形成相界线时，液体冷却剂存储在压力容器的下部区域中并且气态冷却剂存储在压力容器的上部区域中。根据取样点在存储手段上的位置从存储手段提取液体或气态冷却剂。因此，液体冷却剂可以被引导至膨胀阀并且可以在那里膨胀以冷却热交换器。膨胀阀被理解为至少是膨胀手段、节流件或节流阀或流体管线的不同种类的合适收缩部。膨胀阀或中压阀和高压阀以及冷却回路的其他阀优选地实现为可调节的。
如果仅需要低的冷却容量，例如，小于冷却回路的冷却容量的2％，和/或如果测试空间中的温度低于≥-10℃，则应关闭低压压缩机。冷却循环的冷却容量被理解为以焦耳表示的热能或热量或甚至是热含量，热的添加增加了热能，热的去除减少了热能。因此，通过冷却回路在热交换器处去除热能对应于冷却回路的相应冷却容量。由于压缩机的容量几乎是不可调节的，因此，在需要低的冷却容量和/或测试空间中的目标温度和实际温度之间的差异小时，低压压缩机关闭并且高压压缩机继续运行，以便能够快速地提供可能需要的更高的冷却容量。通过将存储手段经由中压旁路连接到在高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧，可以使高压压缩机连续运行。中压旁路以这样的方式与存储手段在取样点处连接，使得可以从存储手段提取气态冷却剂。可以根据需要通过设置在中压旁路中的中压阀在中压侧中从存储手段分配一定剂量的气态冷却剂。如果没有或者非常低的冷却容量被需要和/或如果在测试空间中仅细微的温度差异需要补偿，则高压压缩机此时可以继续运行。因此，一方面，可以通过高压压缩机的继续运行确保运行可用性，另一方面，低压压缩机可以关闭更长的时间并且避免频繁的通电间隔。由于减少了压缩机的整个运行时间和开关周期，因此测试腔室可以特别节能地运行并且具有长的使用寿命。
可以通过温度控制装置在测试空间中产生-40℃到+180℃的温度范围，优选地-55℃到+180℃的温度范围。如果要在测试空间中产生>-10℃的特别低的温度，则可以结合低压压缩机运行高压压缩机。在这种情况下，中压阀可以关闭较短时间并且冷却剂可以被液化并且通过气体冷却器引导至存储手段。然而，一般而言，使中压阀保持打开，以便可以在任何给定时间在中压侧中引导一定量的气态冷却剂。在气体冷却器处的冷却剂的进入温度可以在冷却剂的临界点以下，以便冷却剂在气体冷却器中液化。如果存储手段中用于通过中压旁路调节冷却装置的容量的气态冷却剂太少，则可以通过高压阀在短时间内将压力降低到冷却剂的冷凝温度以下，以便冷却剂不再在气体冷却器中液化。可以维持这种运行状态直到足够量的气态冷却剂在存储手段中再次可用为止。
如果目标温度为-10℃到+180℃，优选地为0℃到+180℃，则可以通过控制装置关闭低压压缩机。如果在该温度范围内需要特别大的冷却容量，则不需要运行低压压缩机并且可以节省能量。例如，在这种情况下，冷却剂可以通过旁路被引导经过低压压缩机而到达高压压缩机。
有利地，冷却回路可以以热力学亚临界、跨临界或超临界运行状态运行。根据所需的冷却容量或在测试空间中待实现的目标温度和实际温度之间的温度差异，可以以这些运行状态中的一种状态运行冷却回路。冷却回路的运行状态通常取决于气体冷却器的冷却剂在气体冷却器处的进入温度，冷却剂例如是冷却水或空气。在冷却回路的亚临界运行中，冷却剂在气体冷却器中在冷却剂的临界点以下液化，在膨胀阀处膨胀并且转变为气态状态。至少在亚临界运行状态中，高压压缩机和低压压缩机可以运行。在跨临界和超临界运行状态中，冷却剂在冷却回路中以基本上气态状态循环。这意味着温度差异减小到冷却剂在气体冷却器中不液化的程度。高于冷却剂的临界点的压力也在跨临界状态中在气体冷却器处产生。
在超临界运行状态中，冷却剂可以在高压阀处膨胀并且可以作为气态冷却剂而在存储手段中引导。气体冷却器本身例如可以使用空气或水冷却，以便冷却剂在流过气体冷却器时也被冷却。气体冷却器然后可以实现为热交换器。还可以确保冷却剂至少部分地，优选地全部地以气态排出气体冷却器。在跨临界运行状态下，然而，一部分冷却剂可以是液体，在这种情况下，该部分相对较大。冷却剂在跨临界运行状态下在高压侧可以完全是气态的，一部分冷却剂仅在它通过高压阀膨胀时才转变为液体。气态和可能地液体冷却剂通过高压阀在存储装置中被引导，在存储手段中的该部分液体冷却剂在跨临界状态下逐渐增加。
在跨临界运行状态下，高压阀可以通过控制装置以这种方式调节：部分气态和液体冷却剂在存储手段中被引导。因此，调节高压阀旨在如此减少气体冷却器处的压力或者如此增加气体冷却器处的气体排出温度，以使冷却剂在气体冷却器中不再液化或仅部分液化。在排出气体冷却器时，冷却剂仍然是气态的。当冷却剂膨胀时，根据高压阀的入口处的压力和温度，冷却剂或多或少可以是液体。
在冷却剂通过高压阀膨胀时，冷却剂可以是气态的，只要气态冷却剂在存储手段中可用，并且可以通过中压旁路被引导至在高压压缩机上游的中压侧，就能够维持跨临界运行状态。
因此，可以根据目标温度调节高压压缩机的容量，能够通过控制装置在超临界状态下以这种方式调节中压阀：在中压侧中引导气态剂。可以通过高压压缩机抽吸和压缩气态冷却剂，从而即使不需要冷却容量或仅需要很少的冷却容量，高压压缩机也可以继续运行。通常，可以在所有运行状态下在中压侧中引导一部分气态冷却剂。此外，也可以通过调整高压压缩机的输送容量来调整高压压缩机的容量，例如，如果高压压缩机是压缩机，则通过变频器来调整。
具有至少一个第二中压阀的第二中压旁路可以在冷却回路中实现，第二中压旁路能够与存储装置下游和膨胀阀上游进以及低压阀下游和高压压缩机上游的冷却回路连接，能够通过第二中压阀从存储装置在中压侧对液体冷却剂进行配量。这使得冷却剂在中压区域中冷却。如果冷却剂在压缩时通过低压压缩机加热，则冷却的冷却剂然后可以被供给到高压压缩机。第二中压阀可以实现为喷射阀，例如，液体冷却剂可以通过喷射阀在中压区域中喷射。第二中压旁路可以以这种方式与存储手段连接：仅液体冷却剂被从存储手段提取。
此外，具有至少一个第二膨胀阀的低压旁路可以在冷却回路中实现，低压旁路与存储手段下游和膨胀阀上游以及热交换器下游和低压压缩机上游的冷却回路连接，通过第二膨胀阀从存储手段在低压侧对液体冷却剂进行配量。冷却回路的低压侧可以在膨胀阀下游和低压压缩机上游实现。由于热交换器在测试空间中，因此，在测试空间中的温度特别高时，冷却剂可以在例如+180℃的温度下从热交换器流动到低压压缩机和高压压缩机。在将高度加热的冷却剂供给到压缩机前，可以通过经由第二膨胀阀配量的冷却剂来冷却冷却剂。
具有至少一个调节阀的调节旁路可以在冷却回路中形成，调节旁路能够与热交换器下游和低压压缩机上游以及低压压缩机下游和高压压缩机上游的冷却回路连接，能够通过调节阀在低压侧对气态冷却剂进行配量，并且低压压缩机能够运行。例如，低压压缩机可以结合高压压缩机在≤-10℃的温度范围内运行，调节阀最初能够完全关闭。调节阀然后可以用于通过将冷的气态冷却剂从中压侧引导回低压侧来调节低压压缩机的容量。在这种情况下，可以省略将液体冷却剂注射到低压侧内，例如，通过低压旁路。
控制装置可以通过调节旁路以这种方式设置抽吸压力：冷却剂在低压压缩机上游处于在三相点以下的状态。通过省略将液体冷却剂注射到低压侧中并且从中压侧供给冷的气态冷却剂，可以将低压压缩机上游的抽吸压力降低到三相点而无任何干冰形成。这对于长的抽吸管路特别有利，以用于通过抽吸管路补偿压力损失并且用于确保在测试空间中的温度较低时，测试空间中的温度与热交换器的温度或冷却剂的蒸发温度之间的差异是足够的。
在冷却回路中，具有至少一个调节阀的调节旁路可以实现，调节旁路能够与热交换器下游和低压压缩机上游以及低压压缩机下游和高压压缩机上游的冷却回路连接，能够通过调节阀从低压侧在中压侧中对气态冷却剂进行配量，低压压缩机然后能够关闭。因此，当测试空间中的温度在≥-10℃的范围内时，通过高压压缩机提供冷却容量并关闭低压压缩机是足够的。调节阀然后可以完全打开，以便低压侧与中压侧彼此连接。冷却剂的质量流量可以被引导经过低压压缩机而到达高压压缩机。调节阀还可以用于调节低压侧上的压力。相应地，通过从中压侧提取冷的气态冷却剂并且将其注射到在低压压缩机上游的低压侧中，具有调节阀的调节旁路可以用于冷却装置的不同运行状态，即，在-10℃到-55℃的温度范围内。在三相点以下的低抽吸压力是可能的。或者，如果在气候运行中关闭低压压缩机，则具有调节阀的调节旁路可以用于调节低压侧上或热交换器中的压力。和/或，如果同时使用低压压缩机和高压压缩机，则具有调节阀的调节旁路可以用于调节低压压缩机的容量。高压压缩机的抽吸压力通过中压阀调节。
温度控制装置还可以包括除湿机，除湿机由除湿机旁路组成，除湿机旁路具有除湿阀和在测试空间中附加热交换器，除湿机旁路与存储装置连接，并且与低压压缩机下游和高压压缩机上游的中压侧连接。如果关闭或者打开低压压缩机，则通过除湿机阀从存储装置在中压侧中对冷却剂进行配量。附加热交换器可以形成所谓的湿式除湿机，湿式除湿机也设置在测试空间中。该热交换器通常旨在相对于热交换器具有较低的温度，从而在附加热交换器处发生冷凝而不是在热交换器处发生冷凝。除湿机阀可以为膨胀阀，液体冷却剂在附加热交换器中通过膨胀阀膨胀。从附加热交换器排出的冷却剂基本上可以为气态的并且进入在低压压缩机下游的中压侧。由于除湿机旁路与中压侧连接，因此，如果关闭低压压缩机，则可以更有效地使用高压压缩机。如果低压压缩机在运行中，则有利的是，如果在除湿机旁路中设置止回阀，止回阀防止冷却剂从中压侧流动回到附加热交换器。取决于中压侧的饱和蒸汽压力，气态冷却剂否则可能在附加热交换器中冷凝。
由于控制装置，可以通过控制膨胀阀使附加热交换器处的蒸发温度低于热交换器处的蒸发温度。在这种情况下，因此，可以确保测试空间中的空气或者在测试空间中容纳的水在附加热交换器处凝结，并且在热交换器处凝结的水没有在热交换器处冻结。在这种情况下，控制装置旨在作为附加措施来控制冷却回路的调节旁路的调节阀。
特别有利的是，如果纯二氧化碳被用作冷却剂。纯二氧化碳的GWP为1，纯二氧化碳是不燃性的，并且廉价地可获得。此外，二氧化碳是纯净物并且是恒沸点的，这就是为什么有利地执行本方法及其变体甚至是可能的原因。相反，具有非共沸性质的冷却剂很难在非常小的温度差异下提供足够量的气态冷却剂，并且因此很难允许调节高压压缩机的容量。
根据本发明的测试腔室，特别是一种用于调节空气的气候腔室，包括隔温测试空间，隔温测试空间对环境是可密封的，并且用于接收测试材料，以及用于控制测试空间的温度的温度控制装置，通过温度控制装置在测试空间中产生-20℃到+180℃的温度范围。温度控制装置包括冷却装置，冷却装置具有以二氧化碳作为冷却剂的冷却回路、测试空间中的热交换器、低压压缩机和低压压缩机下游的高压压缩机、气体冷却器、用于冷却剂的存储手段以及膨胀阀。测试腔室包括用于控制和/或调节测试空间中的温度的控制装置。冷却回路包括在气体冷却器下游的高压阀，通过高压阀在存储手段中对气态和/或液体冷却剂进行配量，存储手段通过冷却回路的中压旁路与高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧连接。当低压压缩机关闭时，通过中压阀从存储手段在中压侧中对气态冷却剂进行配量。对于根据本发明的测试腔室的优点参考根据本发明的方法的优点的描述。
温度控制装置可以包括具有加热器的加热装置和在测试空间中的加热热交换器。加热装置例如可以是电阻加热器，其以这种方式对加热热交换器进行加热：测试空间中的温度能够通过加热热交换器升高。如果可以通过控制装置有针对性地控制或调节热交换器和加热热交换器，以冷却或加热在测试空间中循环的空气，可以通过温度控制装置在测试空间内产生指定温度范围内的温度。
从参考方法权利要求1的从属权利要求的特征的描述中推导出测试腔室的进一步的实施例。
附图说明
下面，参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。
图1示出了冷却回路的实施例的示意图；
图2示出了具有冷却循环的第一运行状态的压力-焓图；
图3示出了具有冷却循环的第二运行状态的压力-焓图；
图4示出了具有冷却循环的第三运行状态的压力-焓图；
图5示出了具有冷却循环的第四运行状态的压力-焓图。
具体实施方式
图1示出了测试腔室(未示出)的冷却装置10的可能实施例。冷却装置10包括以二氧化碳(CO2)作为冷却剂的冷却回路11、热交换器12、低压压缩机13、高压压缩机14、气体冷却器15、存储手段16以及膨胀阀17。气体冷却器15像热交换器一样实现并且通过诸如空气或水的热交换器介质进行冷却。热交换器12布置在测试腔室的空气处理通道(未示出)中，使得风扇18可以在热交换器12处使空气在测试空间中循环。此外，冷却回路11包括低压侧19、中压侧10以及高压侧21。在低压侧19中，冷却剂的压力相对低于中压侧20中的压力。在中压侧20中，冷却剂的压力相对低于高压侧21中的压力。
冷却回路11还包括在冷却剂的流动方向上在气体冷却器15下游的高压阀22，气态和/或液体冷却手段通过高压阀22在存储手段16中膨胀或配量。存储手段16实现为压力容器23，其中，在气态冷却剂和液体冷却剂之间形成相界线24。中压旁路25采用冷却回路11的中压阀26与存储手段16连接，以便气态冷却手段可以从存储手段16被提取出来并且被引导至在冷却剂的流动方向上在低压压缩机13下游和高压压缩机14上游的中压侧20。此外，线路部段27以这样的方式与存储手段16连接，使得液体冷却剂可以从存储手段16被提取出来并且被引导至膨胀阀17。
此外，冷却回路11包括具有第二中压阀29的第二中压旁路28，第二中压旁路28与存储手段16下游的线路部分27连接，并且与低压压缩机13下游和高压压缩机14上游的冷却回路11连接。液体冷却剂可以通过第二中压阀29在中压侧20中从存储手段16被提取出来。
此外，冷却回路11包括具有第二膨胀阀31的低压旁路30，低压旁路30与存储手段16下游的线路部段27连接，并且与热交换器12下游和低压压缩机13上游的冷却回路11的低压侧19连接。液体冷却手段可以通过第二膨胀阀31在低压侧19中从存储手段16被配量。
在冷却回路11中，具有调节阀的调节旁路32被进一步实现，调节旁路32与在冷却剂的流动方向上在热交换器12下游和低压压缩机13上游的低压侧19连接，并且与在低压压缩机13下游和高压压缩机14上游的中压侧20连接。根据冷却回路11的运行状态，冷却剂可以通过调节阀33从低压侧19被引导至中压侧20或者反之亦然从中压侧20被引导至低压侧19。
对于对测试空间除湿，冷却回路11包括除湿机旁路34，除湿机旁路34具有除湿机阀35、止回阀36以及附加热交换器37。附加热交换器37布置在测试空间(未示出)中。除湿机旁路34通过线路部段27与存储装置16连接，并且与在低压压缩机13和高压压缩机14下游的中压侧20连接。液体冷却剂可以在附加热交换器37中从存储手段16膨胀并且通过除湿机阀35被引导至中压侧20。附加热交换器37以这样的方式冷却，使得测试空间中的空气中所包含的水在附加热交换器37处基本上冷凝，并且在热交换器12处没有冻结。如果由于压力升高(例如，经由低压压缩机13的运行)压力相对于附加热交换器37下降，则止回阀36防止附加热交换器37中的冷却剂从中压侧20回流。
图2至图5分别示出了在仅高压压缩机14运行时，在冷却回路11的不同运行状态下，在冷却循环11中循环的冷却剂的压焓图(Log-p-h图)。在每个图中，在横坐标轴上示出了比焓并且在纵坐标轴上示出了对数标度压力。沸腾曲线38标记从饱和液体到湿蒸汽的转变，蒸汽曲线39标记从湿蒸汽到饱和蒸汽的转变。沸腾曲线38和蒸汽曲线39在临界点40处相交。
图2示出了冷却回路11的亚临界运行状态，在这种运行状态下，采用高压压缩机14从来自低压侧19的冷却剂的A点开始抽取和压缩冷却剂，以便在压缩机14下游实现与B点对应的压力。随后冷却剂与C点相对应地在气体冷却器15中液化，并且通过高压阀22被引导至存储手段16。在膨胀阀17中，冷却剂膨胀(点C至点D)，冷却剂在热交换器12中蒸发(点D至点A)。
图3和图4示出了在仅高压压缩机14运行时，冷却回路11的跨临界运行状态，以及图5示出了在仅高压压缩机14运行时，冷却回路11的超临界运行状态。
如果在热交换器12处没有消散冷却容量或者消散很小的冷却容量和/或在测试空间中产生≥10℃的温度，则通过关闭低压压缩机13来实现超临界运行状态。采用超临界运行状态以用于产生气态冷却手段。为了这个目的，在中压侧20中升高压力，其中，打开中压阀26，并且将气态冷却剂经由中压旁路35引导至中压侧20。此外，首先可以通过变频器降低高压压缩机14的输送容量。如果根本不需要冷却容量，则将膨胀阀17和除湿机阀35完全关闭，冷却剂仅经由中压旁路25循环。为了在超临界运行状态下提供足够的气态冷却剂，进一步将高压阀22打开，以便在冷却剂膨胀时通过降低高压侧21中的压力而产生更多的蒸汽，蒸汽能够用于调节高压压缩机14的容量。还可以提高气体冷却器15处的冷却剂的排出温度，并且可以将高压阀22完全打开，进而在冷却剂膨胀时没有液体形成并且仅气态冷却剂循环。总之，因此不需要关闭高压压缩机14，这意味着即使不需要实现冷却容量或者需要实现非常小的冷却容量，高压压缩机14可以继续运行。

Claims (18)

1.一种用于在测试腔室的隔温测试空间中调节空气的方法，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，通过测试腔室的温度控制装置的冷却装置(10)在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度范围，所述方法使用以二氧化碳(CO2)作为冷却剂的冷却回路(11)，使用在测试空间中的热交换器(12)，使用低压压缩机(13)并使用在低压压缩机下游的高压压缩机(14)，使用气体冷却器(15)，使用用于冷却剂的存储手段(16)以及使用膨胀阀(17)，通过测试腔室的控制装置控制和/或调节测试空间中的温度，
其特征在于，通过气体冷却器下游的冷却回路的高压阀(22)在存储手段中对气态和/或液体冷却剂进行配量，存储手段通过冷却回路的中压旁路(25)与高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧(20)连接，当低压压缩机关闭时，通过中压阀(26)从存储手段在中压侧中对气态冷却剂进行配量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过温度控制装置在测试空间内产生-40℃到+180℃的温度范围，优选地-55℃到+180℃的温度范围。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在-10℃到+180℃的目标温度范围下，优选地在0℃到+180℃的目标温度范围下，通过控制装置关闭低压压缩机(13)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以热力学亚临界、跨临界或超临界运行状态运行冷却回路(11)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，以至少亚临界运行状态运行高压压缩机(14)和低压压缩机(13)。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在超临界状态下，冷却剂在高压阀(22)处膨胀并且作为气态冷却剂被引导至存储手段(16)。
7.根据权利要求4到6中任一项所述的方法，其特征在于，在跨临界运行状态下，通过控制装置以这种方式调节高压阀(22)：至少部分气态和液体冷却剂被引导至存储手段(16)。
8.根据权利要求4到7中任一项所述的方法，其特征在于，根据目标温度调整高压压缩机(14)的容量，通过控制装置在超临界运行状态下以这种方式调节中压阀(26)：气态冷却剂被引导至中压侧(20)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个第二中压阀(29)的第二中压旁路(28)设置在冷却回路(11)中，第二中压旁路与存储手段(16)下游和膨胀阀(17)上游以及低压压缩机(13)下游和高压压缩机(14)上游的冷却回路连接，通过第二中压阀从存储手段在中压侧(20)中对液体冷却剂进行配量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个第二膨胀阀(31)的低压旁路(30)设置在冷却回路(11)中，低压旁路与存储手段(16)下游和膨胀阀(17)上游以及热交换器(12)下游和低压压缩机(13)上游的冷却回路连接，通过第二膨胀阀从存储手段在低压侧(19)中对液体冷却剂进行配量。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个调节阀(33)的调节旁路设置在冷却回路(11)中，调节旁路与热交换器(12)下游和低压压缩机(13)上游以及低压压缩机下游和高压压缩机(14)上游的冷却回路连接，通过调节阀从中压侧(20)在低压侧(19)中对气态冷却剂进行配量，低压压缩机处于运行中。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制装置通过调节旁路(32)以这种方式在低压压缩机(13)上游设置抽吸压力：冷却剂在低压压缩机上游处于在三相点以下的状态。
13.根据权利要求1到10中任一项所述的方法，其特征在于，具有至少一个调节阀(33)的调节旁路(32)形成在冷却回路(11)中，调节旁路与热交换器(12)下游和低压压缩机(13)上游以及低压压缩机下游和高压压缩机(14)上游的冷却回路连接，通过调节阀从低压侧(19)在中压侧(20)中对气态冷却剂进行配量，低压压缩机被关闭。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，温度控制装置包括除湿机，除湿机由除湿机旁路(34)组成，除湿机旁路具有除湿机阀(35)和在测试空间中的附加热交换器(37)，除湿机旁路与存储手段(16)连接并且与低压压缩机(13)下游和高压压缩机(14)上游的中压侧(20)连接，当关闭和打开低压压缩机时，通过除湿机阀从存储手段在中压侧中对冷却剂进行配量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过控制膨胀阀(17)和/或除湿机阀(35)，控制装置在附加热交换器(37)处产生蒸发温度，所述蒸发温度低于热交换器(12)处的蒸发温度。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，纯的二氧化碳(CO2)被用作冷却剂。
17.一种测试腔室，特别是一种用于调节空气的气候腔室，测试腔室包括隔温测试空间，隔温测试空间对环境是可密封的并且用于接收测试材料，以及用于控制测试空间的温度的温度控制装置，通过温度控制装置在测试空间内产生-20℃到+180℃的温度范围，温度控制装置包括冷却装置(10)，冷却装置(10)具有以二氧化碳(CO2)作为冷却剂的冷却回路(11)、测试空间中的热交换器(12)、低压压缩机(13)和低压压缩机下游的高压压缩机(14)、气体冷却器(15)、用于冷却剂的存储手段(16)以及膨胀阀(17)，测试腔室包括用于控制和/或调节测试空间中的温度的控制装置，
其特征在于，冷却回路包括在气体冷却器下游的高压阀(22)，通过高压阀在存储手段中对气态和/或液体冷却剂进行配量，存储手段通过冷却回路的中压旁路(25)与高压压缩机上游和低压压缩机下游的冷却回路的中压侧(20)连接，当低压压缩机关闭时，通过中压阀(26)从存储手段在中压侧中对气态冷却剂进行配量。
18.根据权利要求17所述的测试腔室，其特征在于，温度控制装置包括具有加热器的加热装置和在测试空间中的加热热交换器。
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