DE1778624A1 - Vorrichtung zum Konditionieren von Luft fuer eine Klimakammer - Google Patents

Description

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AB SYEITSKA ΚϋϊΚΤΡΑΒϋΙΚΒΜί, liacka / Schweden

Vorrichtung zum Konditionieren von Luft für eine Klimakammer

Die jirfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Konditionieren der Luft für eine Klimakammer, in der die Luft durch ein Umwälzgebläse veranlaßt wird, im wesentlichen im geschlossenen Kreislauf zu strömen, in dem eine Klimakammer und eine hiermit verbundene Konditionierungseinheit vorgesehen sind, wobei die Einheit Einrichtungen zum Befeuchten, Jirit feucht en, Kühlen und Erwärmen der Luft umfaßt, die sowohl einen waacerbesprühten Kontaktkörper, durch den die Luft in Kontakt mit dem Wasser strömen kann, wie Einrichtungen zuffi Führen einee geeigneten Anteils der Luft längs de3 Kontaktkörper außer Kontakt mit dem Wasser aufweisen, wobei dieser !Ceil der Luft später mit der durch den Kontaktkörper geführten Luft wieder vereinigt wird.

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Auf dem Gebiet der Biologie der Pflanzen hat der Zweig, der sich mit dem Studium des Einflusses von Licht, Temperatur und feuchtigkeit auf den Wachstrumsprozess beschäftigt, in letzterer Zeit immer mehr Interesse gefunden. Es ist somit für Wissenschaftler, die sich mit fe Pflanzen befassen, wesentlich geworden, daß sie Zugang zu Testkammern erhalten, in denen die Umweltsfaktoren frei gewählt und mit der Zeit verändert werden können, entsprechend beliebig vorgegebenen Programmen. Solche !Pestkammern werden im folgenden Klimakammern genannt.

Im Handel erhältliche Klimakammern wurden bisher meistens mit üblichen Wärmeaustauschern zum Kühlen, Erwärmen und Entfeuchten betrieben und arbeiteten mit Wassereinspritzung beim Befeuchten. Mit solchen Anordnungen ist es möglich, relative Feuchten größer als 85 $ lediglich durch sehr große und platzraubende Vorrichtungen zu erhalten. Die Veränderungen im Klima, die in diesen Kammern vorgenommen werden können, hängen in starkem Maße von der Größe der Konditionierungseinheiten und damit von deren Preis ab. Aus diesem Grunde waren die Grenzen, innerhalb deren die Luftkonditionierung in einer einzigen Kammer variiert

wurde werden konnte, bisher ziemlich eng; es/oft bevorzugt,

anstatt eine große Kammer, die den gesamten gewünschten

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Bereich überdeckte, nu kaufen, zwei kleinere Kammern anzuschaffen, deren Arbeitsbereiche einander ergänzten. Durch die Aufspaltung in verschiedene kleine Einheiten .ledoch steigen die Kosten pro Yolumeneinheit der Klimakammer wesentlich.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen soll demgegenüber die I-lögliciiksit geschaffen werden, die Grenzen der luftkonditionierung in ein und dergleichen Kammer in beträchtlichem iia.'ie au erweitern und zwar durch eine einfache, kompakte und billige Vorrichtung, ißrfindungsgemäß zeichnet sich eine solche Vorrichtung zum Konditionieren der Luft für eine Klimakammer aus durclo Kittel zun Regeln der Xemperatur des auf den Kontaktkörper gesprühten Wassers, auf einen Impuls von einem Meßkörper hin, der in der Luftströmung angeordnet ist, die durch den Kontaktkörper "

getreten ist sowie durch Einrichtungen zün Steuern eines -Elementes, das so ausgelegt ist, daß es Luft sowohl durch den Kontaktkörper als auch an diesem vorbei auf einen Impuls hin leitet, der von einem Meiäkörper im Luftstrom der der Klimakammer zugeführten Luft abgegeben ist.

In MIl en, in denen die Kammer bei abgeschaltetem Licht betrieben werden soll, kann man vorzugsweise eine besen-

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ders wirtschaftliche Arbeitsweise erreichen, wenn man dafür sorgt, daß eine Luftheizeinrichtung in der Luftströmung zwischen Kontaktkörper und dem Ort der Einführung in die Klimakammer vorgesehen ist, wobei diese Heizeinrichtung auf Wunsch Wärme an den in die Klimakammer geleiteten Luftstrom abgibt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert v/erden, in denen

Figur 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine Klimakammer nach der Erfindung sowie durch deren Konditionierungseinheit zeigt;

Figur 2 zeigt die Konditionierungseinheit in größerer Darstellung.

Nach Figur 1 wird ein selbsttragendes Gehäuse 1 einer Kammer auf einer Irägerkonstruktion angebracht, die völlig vom eigentlichen Bauwerk 2 getrennt ist. Das Gehäuse 1 umfaßt eine Klimakammer 3 und eine KonditionierungBeinheit 4. Die Klimakammer 3 besitzt einen perforierten Boden 5, durch den Konditionierungsluft geliefert wird. Aufgrund der Tatsache, daß der Boden S insgesamt perforiert ist, kann der Luftaustausch in der Kammer 3 groß

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sein, ohne daß eine Störungen verursachende hohe Geschwindigkeit der eingeblasenen Luft in Kauf genommen werden müßte. Zwischen dem perforierten Kammerboden 5 und der Unterseite des Gehäuses 1 ist ein mit einer Kunststoffmatte 6 versehener Boden vorgesehen, die die Wände hinaufgeführt ist, wobei der Boden bis zu einer niedrigsten Stel- % Ie, an der eine Ablaufeinrichtung 7 vorgesehen ist, geneigt ist. In der Decke sind eine große Anzahl von Hochleistungs-Lichtröhren 8 eingebaut, deren installierte Leistung etwa 1,9 KW pro Quadratmeter Deckenfläche beträgt. Ein V/ärmefluß entsprechender Größe muß aus der Kammer kontinuierlich abgezogen werden. Die Lichröhren liefern einen l'eil ihrer leistung in "form von Strahlung, die in Wärme im Inneren der Klimakammer umgeformt v/ird. Der verbleibende Teil der Wärme wird durch Konvektion von λ

der Überfläche der Lichtröhren abgezogen und von der Konditionierungsluft aufgenommen, die die Klimakammer somit an der Decke verläßt. Um für einen gleichförmigen Luftabzug aus dor Kammer und im wesentlichen gleichmäßiges Kühlen sämtlicher Lichtröhren B zu sorgen, ist eine innere Decke in der Kammer vorgesehen, die aus so angeordneten Glasplatten 9 besteht, daß zwischen diesen Spalte gebildet v/erden, durch die die Luft strömt. Von den Lichtröhren in der Decke strömt die Luft zu der in der Zeich-

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nung links angeordneten Konditionierungseinheit 4. Während dieser Strömling wird eine kleine Strömling der durch die leitung 24 eingesaugten Außenluft, wie genauer aus Figur 2 hervorgeht, zugemischt. Innerhalb der Einheit trifft die luft zunächst auf eine Wechselklappe 10, die durch einen Klappenmotor 11 durch Regelsignale von einem Regler 12 aus geregelt wird, der seinerseits ein Meßergebnissignal von einem Temperaturübertrager bzw. -geber aufnimmt, der in der Luftströmung zur Klimakammer /3 angeordnet ist. Die Klappe 10 unterteilt die Luftströmung in zwei Teilsiröme, von denen der eine - die Skrubberströmung - nach unten geht, während die zweite Strömung - die Nebenströmung - nach links in der Zeichnung geführt ist. Oberhalb eines Bassins 14 ist ein Kontaktkörper 15 in Form eines Wellblechkissens gelagert. Die Skrubberströmung ändert ihre Richtung unterhalb des Kontaktkörpers 15 und strömt weiter nach oben durch diesen hindurch. Der Kontaktkörper wird kontinuierlich mit Wasser besprüht, das durch eine Pumpe 17 aus dem .Bassin 14 gesaugt wird. Die Pumpe 17 wird niedriger als das Bassin angeordnet und wirkt hierdurch selbstansaugend. Vom Kontaktkörper fällt das Wasser nach unten in das Bassin 14, dessen Niveau durch ein nichtdargestelites Schwimmerventil konstant gehalten wird.

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Unterhalb der Wasseroberfläche im Bassin 14 ist eine Heizschlange 18 und eine Kühlschlange 19 - verbunden mit einem Kühlkompressor 20 - vorgesehen. Die Wärmeemission auf das Wasser von der Heizschlange und die Wärmeabsorption vom Wasser zur Kühlschlange werden durch einen Regler 21 auf Impulse von einem Tempreaturübertra- M ger bzw. -geber 13 hin geregelt, der in der Skrubberströmung angeordnet ist. Das Hegelsystem hält die Temperatur der Skrubberströmung konstant bei dem am Regler 21 eingestellten Wert,

Im Kontaktkörper 15 >r^oit die Skrubberströmung in innigen Kontakt mit dem Wasser. Während die Luft auf das Vasser im Gegenstrom trifft, verläßt sie den mit Wasserdampf gesättigten Kontaktkörper, und zwar mit einer Temperatur, die im wesentlichen gleich der des Wassers ist und ' wird weiter nach oben an den Düsen 16 au einem Entwässerungskörper 23 verbeigeführt, der von der gleichen Bauart wie der Kontaktkörper 15 jedoch von geringerer Höhe sein kann. Kleine in der Luftstörmung suspendiert gehaltene Wassertröpfchen, die durch diese mitgenommen v/erden, haften an den Kanalwänden des jintwässerungskörpers, wodurch sie größere Tröpfchen bilden, die so eingerichtet sind, daß 3ie sich nach unten gegen die Luftströmung

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■bewegen. Die Skrubberströmung "besitzt, nachdem sie den Entwässerungskörper verlassen hat, eine relative leuchte, die sehr nahe an 100 $ liegt; deren Zustand wird daher klar durch die durch den Tetnperaturübertrager- oder-geber 22 gemessene Temperatur festgelegt. Die Skrubberströmung wird mit der Neben- oder Parallelströmung vermischt, die unbeeinflußt von der Wechselklappe 10 herkommt. Die Ströme werden in das Gebläse 25 gesaugt, in dem ein erheblicher Teil des Mischens erfolgt und werden nach links in der Zeichnung in einen vertikalen Schacht ausgeblasen, im oberen Ende des Schachtes ist ein Luftauslaß 26 mit einer einstellbaren Drossel vorgesehen. Durch diesen Luftauslaß strömt Luft aus, wobei deren Größe gleich der des Luftstromes ist, der zum Gebläse durch die Leitung 24· geführt wurde. Die Anlage wird so betrieben, daß der in der Klimakammer 3 gewünschte Taupunkt am Regler 21 - dem Taupunktregler - eingestellt wird, der hierauf durch die Heiz- und Kühlschlangen der Skrubberströmung den eingestellten Taupunkt erteilt. Wird die Skrubborströmung mit der Nebenströmung - die einen unterschiedlichen Taupunkt aufweisen kann - vermischt, so kann der Taupunkt der Mischung sich möglicherweise von dem am Taupunktregler eingestellten Wert unterscheiden. Da der Luftaustausch in der Klimakammer jedoch groß ist - etwa 300 Luftaustausch-

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vorgänge pro Stunde - wird die Luft "bald zur Konditionierungseinheit rückgeführt. Hierdurch werden die Taupunktsänderungen, denen die Luft durch Vorgänge in der Klimakammer und durch Zumischen der Ventilationsluft ausgesetzt werden kann, vemachlässigbar klein. Die Luft tritt auf ihrem Weg durch den Schacht durch eine Luftheizeinrichtung 27 in Form einer Heißwasserbatterie mit einem Regelventil 28 und einem Ventilmotor 29 und hiernach in den Temperaturübertrager bzw. -geber 13. Die Wärmeabgabe von der Luftheizeinrichtung 27 an die Luft wird über das Ventil 28 und den Ventilmotor 29 vom Regler 42 - dem !Temperaturregler - aufgrund von Impulsen vom Temperaturgeber 13 hin geregelt. Der Temperaturregler gibt Regelsignale auch an den Schieber- oder KlappenmAtor 11. Bas Regelsystem behält die Temperatur bei, wenn die der Klimakammer zugeführte Luft den konstanten, am Temperaturregler 12 eingestellten Wert behält. Die Punktion der Luftheizeinrichtung 27 besteht darin, die gewünschte Wärmemenge zu liefern, wenn in der Kammer das Licht abgeschaltet ist. Um eine optimale Wirtschaftlichkeit im Betrieb zu erreichen, werden Klappe 10 und Ventil 28 durch den Regler 12 nacheinander geregelt, wao bedeutet, daß im !'■alle einer plötzlichen Abschaltung der Beleuchtung der Kammer die Klappe 10 zunächst die Skrubberströmung drosselt,

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bis diese auf 10 ^cß> der gesamten Luftströmung gestiegen ist. Hiernach "beginnt das Tentil 28 zu öffnen. Wäre die Skrubberströmung völlig gedrosselt, so wäre die Taupunktsregelung eliminiert. Aufgrund der Einführung der gewünschten Nebenschlußregelung kann die Leistung der Kühlschlange 19, des Kühlkompressors 20 und der Heizeinrichtung' 27 wesentlich kleiner eingestellt werden als möglich wäre, wenn die gesamte umgewählzte Strömung durch den Kontaktkörper geführt würde. Am unteren Ende des Schachtes wird der Luftstrom in der Zeichnung nach rechts abgelenkt und unter den perforierten Boden der Klimakammer 3 zu Beginn efries neuen Umlaufes geführt. Die Luftheizeinrichtung 27 kann elektrisch geheizt werden, wobei das Yentil 28 und der Yentilmotor 29 durch eine geeignete Regeleinrichtung ersetzt werden müssen, beispielsweise durch einen Drehtransformator mit Einstelleinrichtung. Die Heizschlange 18 im Bassin kann entweder elektrisch beheizt werden oder aus einem mit Heißwasser beaufschlagten Kupförrohr bestehen. Die Kühlschlange 19 kann zur direkten Expansion ausgelegt sein oder kann mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden, bei dem es 4ich im einfachsten Pall um reines Wasser handelt. Sowohl die Heizschlange 18 wie die Kühlschlange 19 können mit einem Speicherbehälter für Heißwasser bzw. kaltes Kühlmittel verbunden werden. Durch

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Ansammlung in den Speicherbehältern kann eine Einheit so aufgebaut sein, daß sie trots des geringen Anschlußeffektes eine schnelle änderung des Sustands in der Klimakammer herbeiführen kann, wenn die Einstellwerte für Temperatur und Feuchtigkeit geändert werden. Die Wechselklappe ist vorzugsweise als Sektorklappe mit gleichmäßigeren Regeleigenschaften als "bei der dargestellten Klappe ausgelegt.

Eei einer Vorrichtung der ::oson.ri ebenen Art kann der Luftzustand in der Kammor innerhalb weiter Grenzen variiert werden. Beaufschlagt man die Kühlschlange 19 mit einem Kühlmittel, das in Form reinen Wassers vorliegen kann, so kann eine niedrigste Taupunkttemperatur von

+5 C erhalten. Sind noch niedrigere Temperaturen gewünscht, so kann die Kühlschlange 19 mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden, dessen Gefrierpunkt unterhalb dem von reinem Wasser liegt, beispielsweise mit einer ■ Salzlösung; die Kühlschlange kann aber auch zur direkten Expansion eines Kühlmittels ausgelegt werden wie bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform. Auf diese Weise kann man Taupunkte herab bis +2⁰G erhalten. Die niedrigste erhältliche Kammertemperatur fällt mit der niedrigsten Taupunkttemperatur zusammen. Die höchste er-

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hältliche Kammertemperatur hängt von den Werten bzw. Vorschriften für die elektrische Ausrüstung ab und liegt normalerweise bei +4O⁰O und in Sonderkunstruktionen bei +70 C. Der Arbeitsbereich wird weiterhin durch den Wassergehalt festgelegt, der nach unten dem niedrigsten !Taupunkt und nach oben einem Taupunkt in der Nähe der Maximaltemperatur entspricht. Bei einer Änderungen des eingestellten Kliraae in der Kammer kann eine änderung der Kammeriremperatur um 5°/Stunde garantiert werden. Die Geschwindigkeitsänderung wird durch die Leistung der Kühlmaschine festgelegt. Bei konstantem Klima in der Kammer können die Trockentemperatur und die !Taupunkt st emperatur in Grenzen von +0,5° bezogen auf den eingestellten Wert garantiert werden. Die Kammern werden meistens zur Regelung von einem Programmierungszeitwerk gebaut, die entsprechend einem beliebigen vorgegebenen Verlauf das Licht an-und abschaltet und die eingestellten Werte für Trockentemperatur und Feuchtigkeit ändert.

Patentansprüche

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Claims (2)

1. PAI¹EIITMSPRUoHID

   .. 1.))Vorrichtung zum Konditionieren der luft für eine Klimakammer, "bsi der die luft durch ein Umwälsgebläse gezwungen wird, im wesentlichen im geschlossenen Kreis- ™ lauf, in dem eine Klimakammer mit angeschlossener Konditionierungseinheit vorgesehen ist, um^-ztL-etrömen, wobei diese Einheit Einrichtungen zürn Befeuchten, Entfeuchten, Kühlen und Heizen der Luft aufweist und diese Einrichtungen sowohl einen was s erbe sprüht en Kontaktkörper, durch den Luft in Kontakt mit dem Wasser strömen kann, als auch Einrichtungen umfaßt, die einen geeigneten 'feil der Luft längs des Kontaktkörpers außer Kontakt mit dem Wasser führen, wobei dieser !Teil später mit der durch ä den Kontaktkörper geführten Luft wieder vereinigt wird, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum ilegeln der Temperatur des auf den Kontaktkörper gespritzten Wassers, entsprechend einem Impuls von einem Meßkörjpr, der in der Luftströmung, die durch den Kontaktkörper geführt wurde, angeordnet ist oov/ie durch Mittel zum iJteuern eines Elementes, die so ausgelegt sind, daß sie die Luft in einet» durch und ainon längs de» Kontaktkörper zu führenden l'eil unterteilt, und zwar auf einen Impuls von tiinoin Meßk^üper

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   hin, der in dem zur Klimakammer geführten Luftstrom angeordnet ist.
2. 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luftheizeinrichtung im Luftstrom zwischen
   Kontaktkörper und dem Ort der Einführung in die Klimakammer vorgesehen ist, wobei die Heizeinrichtung nach
   Wunsch Wärme an den der Klimakammer zugeführten Luftstrom liefert.

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