DE4115586A1 - Air conditioning method for chemical test chamber - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Konditionieren von Luft durch Einstellen deren Temperatur (Kalt-/Warmbetrieb) und/oder Luftfeuchtigkeit (Klimabe trieb) in einem abschließbaren Raum wie Klimatisierungsprüfschrank, der Heiz-, Kühl- und Umwälzaggregate sowie eine Wasservorlage umfaßt, wobei das Kühlaggregat bei Kalt-/Warmbetrieb mit einem flüssigen ersten Kühlfluid in Form eines Kältemittels, das in dem Kühlaggregat verdampft wird, und bei Klimabetrieb mit einem flüssigen zweiten Kühlfluid beaufschlagt wird. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Prüfanordnung mit einem auf eine gewünschte Temperatur vorzugsweise im Bereich von -100°C bis + 200°C und im gewünschten Umfang klimatisierbaren Raum mit Wärmetauscher, Lüfter sowie im Raumboden vorhandener Wasservorlage, wobei dem Wärmetauscher zugeführ tes Kältemittel in einem einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Kältemittelvorlage und ein Entspannungsventil umfassenden Kreislauf strömt.The invention relates to a method for conditioning air through Setting their temperature (cold / warm operation) and / or air humidity (climate drive) in a lockable room such as an air conditioning test cabinet, the heating, cooling and Circulating units and a water reservoir comprises, the cooling unit at Cold / warm operation with a liquid first cooling fluid in the form of a refrigerant, the is evaporated in the cooling unit, and in air conditioning with a liquid second Cooling fluid is applied. The invention further relates to a test arrangement with a to a desired temperature, preferably in the range of -100 ° C to + 200 ° C and to the desired extent air-conditioned room with heat exchanger, fan and in the room floor existing water supply, whereby the heat exchanger supplied refrigerant in a compressor, a condenser, a refrigerant supply and a circuit comprising a relief valve flows.
Zur Überprüfung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften von Gegen ständen sind Klimaprüfschränke bekannt, in denen nicht nur Temperaturen z. B. im Bereich zwischen -80°C und 180°C, sondern auch gewünschte Klimabedingungen eingestellt werden können. Die Temperierung des den zu prüfenden Gegenstand auf nehmenden Prüfraums erfolgt vorzugsweise im Umluftkanal an der Prüfraumrückwand. Dabei saugt ein Ventilator die Umluft aus dem Prüfraum und führt sie durch den Umluftkanal, in dem ein Wärmetauscher, eine Elektroheizung sowie ein Befeuchterbad eingebaut sind. Die Kühlung der Umluft erfolgt am Wärmetauscher, wohingegen die Aufheizung durch die Elektroheizung ermöglicht wird.For checking the physical and / or chemical properties of counter Stands are climate test cabinets known in which not only temperatures such. B. in Range between -80 ° C and 180 ° C, but also desired climatic conditions can be adjusted. The temperature of the object to be checked on taking test room is preferably in the recirculation duct on the rear wall of the test room. A fan sucks the circulating air out of the test room and guides it through the Recirculation duct, in which a heat exchanger, an electric heater and a humidifier bath are installed. The cooling of the circulating air takes place on the heat exchanger, whereas the Heating is made possible by the electric heater.
Die Be- bzw. Entfeuchtung der Umluft geschieht durch das als Wasserbad ausgebildete Befeuchterbad im Umluftkanal. In einem Durchlaufkühler bzw. durch einen Tauchheiz körper wird das Wasser temperiert, um im Prüfraum die geforderte Feuchte einstellen zu können.The air is humidified and dehumidified by the water bath Humidifier bath in the circulating air duct. In a once-through cooler or by immersion heating body, the water is tempered to set the required humidity in the test room to be able to.
Sofern keine besonderen Klimabedingungen, sondern nur die Temperaturen eingestellt werden sollen, wird die Prüfraumluft durch Direktverdampfung von Kältemittel im Wärmetauscher gekühlt. Soll gleichzeitig eine Klimatisierung erfolgen, kann eine Temperatureinstellung durch Verdampfung von Kühlmittel nicht erfolgen, da andernfalls eine Kondensatbildung an dem Wärmetauscher erfolgen würde, wodurch die Luftfeuch tigkeit in dem Prüfraum verfälscht würde. Daher benutzt man im Klimaarbeitsbereich ein den Wärmetauscher flüssig durchströmendes Kühlfluid. Es sind also zwei getrennte Kreisläufe für Warm-/Kaltbetrieb und Klimabetrieb notwendig. Unless special climatic conditions, only the temperatures are set , the test room air is directly evaporated by refrigerant in the Cooled heat exchanger. If air conditioning is to take place at the same time, a Temperature setting by evaporation of coolant does not take place, otherwise condensation would occur on the heat exchanger, causing the humidity activity in the test room would be falsified. Therefore one uses in the climate work area a cooling fluid flowing fluidly through the heat exchanger. So there are two separate ones Circulations for hot / cold operation and air conditioning operation necessary.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Konditionieren von Luft durch Einstellen deren Temperatur (Kalt-/Warmbetrieb) und/oder Luftfeuchtigkeit (Klimabetrieb) in einem abschließbaren Raum wie Klimatisierungsprüfschrank derart weiterzubilden, daß eine die Klimaarbeitsbedingungen verfälschende Kondensatbildung vermieden wird, ohne daß für den Kalt-/Warmbetrieb bzw. Klimabetrieb unterschiedli che Kühlfluide bzw. verschiedene Kühlkreisläufe benötigt werden.The present invention addresses the problem of air conditioning by setting their temperature (cold / warm operation) and / or air humidity (Air conditioning operation) in a lockable room such as an air conditioning test cabinet to further develop that a condensate formation falsifying the climate working conditions is avoided without differentiating for cold / warm operation or air-conditioning operation che cooling fluids or various cooling circuits are required.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Kühlfluid ein oder das Kühlmittel ist und in dem Kühlaggregat verdampft wird, wobei dem Kühlmittel vor Eintritt in das Kühlaggregat gasförmiges Kältemittel beigemischt wird.The problem is solved according to the invention in that the second cooling fluid is a or is the coolant and is evaporated in the cooling unit, the coolant before Gaseous refrigerant is added to the inlet of the cooling unit.
Erfindungsgemäß wird die Prüfraumluft nicht nur im Kalt-/Warmbetrieb, also bei normaler Luftfeuchtigkeit durch Direktverdampfung von Kältemittel, sondern auch im Klimabetrieb durch Direktverdampfung von Kältemittel gekühlt. Um dabei bei hoher Luftfeuchtigkeit im Prüfraum einen Kondensatausfall am Wärmetauscher zu vermeiden, wird dem stetig geregelten Kältemittelstrom vorzugsweise vor dem Wärmetauscher ständig ein Heißgasstrom beigemischt. Hierdurch wird die Temperaturdifferenz zwischen Kältemittel und Prüfraumluft so verringert, daß eine Unterschreitung der Taupunkt temperatur vermieden wird.According to the invention, the test room air is not only in the cold / warm mode, that is, in normal humidity through direct evaporation of refrigerant, but also in Air conditioning operation cooled by direct evaporation of refrigerant. To do so at high Humidity in the test room to avoid condensate failure on the heat exchanger, the continuously regulated refrigerant flow is preferably upstream of the heat exchanger a hot gas stream is constantly added. This will make the temperature difference between Refrigerant and test room air reduced so that the dew point is not reached temperature is avoided.
Bei dem Heißgas handelt es sich um das von dem Verdichter kommende verdampfte Kühlmittel, welches seinerseits von dem Kühlaggregat stammt.The hot gas is the vaporized coming from the compressor Coolant, which in turn comes from the cooling unit.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung wird zumindest bei Klimabetrieb die Wasservorlage gleichfalls durch ein Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kühlmittel auf die gewünschte Temperatur eingestellt, wodurch gleichfalls eine Kondensatbildung im Bereich der die Temperatur der Wasservorlage einstellenden Kühlschlange ver mieden wird, die nicht von dem Wasser bedeckt ist.According to a further proposal of the invention, at least in air conditioning operation Water reserve also through a mixture of gaseous and liquid coolant set to the desired temperature, which also causes condensation in the area of the cooling coil adjusting the temperature of the water reservoir is avoided, which is not covered by the water.
Eine Prüfanordnung der eingangs beschriebenen Art zeichnet sich dadurch aus, daß eine Verbindungsleitung für von dem Verdichter kommendes gasförmiges Kühlmittel und dem von der Kühlmittelvorlage kommenden flüssigen Kühlmittel besteht. Dabei mündet die Verbindungsleitung vorzugsweise nach dem Entspannungsventil, also vor dem Wärmetauscher in den Kreislauf.A test arrangement of the type described above is characterized in that a Connection line for gaseous coolant coming from the compressor and the liquid coolant coming from the coolant supply. It ends the connecting line preferably after the expansion valve, ie before Heat exchanger in the circuit.
Bei einer Prüfanordnung, bei der in die Wasservorlage eine Kühleinrichtung wie Kühlschlange zumindest abschnittsweise eintaucht, ist vorgesehen, daß die Kühleinrich tung gleichfalls von einem Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Kühlmittel durch strömbar ist.In a test arrangement in which a cooling device such as Immersed cooling coil at least in sections, it is provided that the cooling device processing also from a mixture of liquid and gaseous coolant is flowable.
Die Höhe der Wasservorlage selbst kann selbstregulierend z. B. nach dem Prinzip kommunizierender Röhren eingestellt werden.The amount of water supply itself can be self-regulating z. B. on the principle communicating tubes can be set.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeich nung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention do not only result from the claims, the features to be extracted from them - for themselves and / or in Combination - but also from the following description of one in the drawing tion shown preferred embodiment.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Prüfanordnung mit Klimatisierungsprüf schrank und Fig. 1 is a schematic diagram of a test arrangement with air conditioning test cabinet and
Fig. 2 ein Prinzipbild eines Kälteplans. Fig. 2 is a schematic diagram of a refrigeration plan.
In den Figuren, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist ein Prüfraum (10) eines Klimatisierungsschrankes (12) dargestellt, der über eine Tür (14) zugänglich ist. Um in dem Raum (10) eine gewünschte Temperatur einzustellen oder gewünschte Klimatisierungsbedingungen zu erreichen, ist ein zweiteiliger Wärme tauscher (16), ein Axialventilator (18) mit außenliegendem Motor (20), der zwischen den Wärmetauscherteilen (16) angeordnet ist, Elektro-Glattrohrheizkörper (22) und (24), die zwischen den Wärmetauscherteilen (16) und dem Ventilator (18) angeordnet sind, sowie eine Wasservorlage (26) vorgesehen. Die Wasservorlage befindet sich im Prüfraumboden zur Be- und Entfeuchtung der Umluft. Die Erwärmung des in der Wasservorlage (26) vorhandenen Wassers erfolgt mittels einer elektrischen Heizspirale (28), die Kühlung des Wassers mittels einer Kühlschlange (30), die im wesentlichen innerhalb des Wasser verläuft.In the figures, in which the same elements are provided with the same reference numerals, a test room ( 10 ) of an air conditioning cabinet ( 12 ) is shown, which is accessible via a door ( 14 ). To set a desired temperature in the room (10) or to achieve desired air conditioning conditions, is a two-part heat exchanger (16), an axial fan (18) with an external motor (20) which is arranged between the heat exchanger elements (16), electrical Smooth tube radiators ( 22 ) and ( 24 ), which are arranged between the heat exchanger parts ( 16 ) and the fan ( 18 ), and a water reservoir ( 26 ) are provided. The water supply is located in the floor of the test room for humidifying and dehumidifying the circulating air. The water present in the water reservoir ( 26 ) is heated by means of an electric heating coil ( 28 ), and the water is cooled by means of a cooling coil ( 30 ) which essentially runs inside the water.
Die Temperierung des Prüfraums (10) erfolgt im Umluftkanal (32) an der Prüfraum rückwand. Der Ventilator (18) saugt die Umluft aus dem Prüfraum und führt sie durch den Umluftkanal (32), in dem der Wärmetauscher (16), die Elektroheizung (22) und (24) sowie die Wasservorlage (26) eingebaut sind. Die Kühlung der Umluft, deren Verlauf innerhalb des Prüfraums (10) durch die Pfeile rein prinzipiell angedeutet ist, erfolgt an den Wärmetauscherteilen (16), wohingegen die Aufheizung durch die Elek troheizung (22) und (24) vorgenommen wird.The temperature of the test room ( 10 ) is set in the recirculating air duct ( 32 ) on the rear wall of the test room. The fan ( 18 ) sucks the circulating air from the test room and guides it through the circulating air duct ( 32 ) in which the heat exchanger ( 16 ), the electric heater ( 22 ) and ( 24 ) and the water reservoir ( 26 ) are installed. The cooling of the circulating air, the course of which within the test space ( 10 ) is indicated in principle by the arrows, takes place on the heat exchanger parts ( 16 ), whereas the heating is carried out by the electric heater ( 22 ) and ( 24 ).
Die Be- bzw. Entfeuchtung der Umluft geschieht durch das in der Wasservorlage (26) befindliche Wasser. Durch das Abkühlen bzw. Aufheizen des Wasser wird dieses so temperiert, daß sich im Prüfraum (10) die geforderte Feuchte einstellt. The air is humidified and dehumidified by the water in the water reservoir ( 26 ). By cooling or heating the water, it is tempered so that the required humidity is established in the test room ( 10 ).
Die Höhe des Wasserspiegels in der Wasservorlage (26) wird durch ein Heberelement (32) selbstregulierend eingestellt, welches mit einer außerhalb des Raums (12) vorhan denen Wasserreservoirs (36) über eine Pumpe (34) mit Wasser versorgt wird. Der Heber (32) weist einen Auslauf (38) auf, dessen Höhe die des Wassers in der Wasservorlage (26) vorgibt. Vom Bodenbereich des Raumes (10) geht eine Leitung (40) aus, über die angesammeltes Wasser wahlweise dem Reservoir (36) oder einem Abfluß (42) zugeführt werden kann.The height of the water level in the water reservoir ( 26 ) is set in a self-regulating manner by a lifter element ( 32 ), which is supplied with water with a water reservoir ( 36 ) outside the room ( 12 ) via a pump ( 34 ). The lifter ( 32 ) has an outlet ( 38 ), the height of which specifies that of the water in the water reservoir ( 26 ). A line ( 40 ) extends from the floor area of the room ( 10 ), through which accumulated water can optionally be supplied to the reservoir ( 36 ) or a drain ( 42 ).
Um sowohl den Wärmetauscher (16) als auch die Kühlschlange (30) auf die gewünschte Temperatur einzustellen, wird ein Kältemittel wie Fluorkohlenwasserstoff oder ein entsprechendes Mittel benutzt, welches den Wärmetauscher (16) bzw. die Kühlschlange (30) gemäß dem der Fig. 2 rein prinzipiell zu entnehmenden Kälteplanes durchströmt.In order to set both the heat exchanger ( 16 ) and the cooling coil ( 30 ) to the desired temperature, a refrigerant such as fluorocarbon or a corresponding agent is used, which the heat exchanger ( 16 ) or the cooling coil ( 30 ) according to that of FIG. 2 flowed through purely in principle cold plan.
Sowohl der Wärmetauscher (16) als auch die Kühlschlange (30) befinden sich in einem geschlossenen Kreislauf (44), welcher einen Verdichter (46), einen Verflüssiger (48), eine Kühlmittelvorlage (50) sowie nachstehend näher zu bezeichnende Entspannungs ventile (52) und (54) umfaßt.Both the heat exchanger ( 16 ) and the cooling coil ( 30 ) are in a closed circuit ( 44 ) which comprises a compressor ( 46 ), a condenser ( 48 ), a coolant supply ( 50 ) and expansion valves ( 52 ) to be described in more detail below ) and ( 54 ).
Erfindungsgemäß geht von dem den Verdichter (46) mit dem Verflüssiger (48) ver bindenden Kreislaufabschnitt (56) eine Leitung (58) aus, die einerseits in die Ver bindung (59) zwischen dem Entspannungsventil (52) bzw. (54) und dem Wärmetauscher (16) und andererseits in eine Leitung (60) mündet, die eine Verbindung zwischen dem zwischen dem Kühlmittelreservoir (50) und dem Entspannungsventil (52) bzw. (54) verlaufendem Kreislaufabschnitt (62) und der Kühlschlange (30) herstellt.According to the invention starts from the compressor ( 46 ) with the condenser ( 48 ) binding circuit section ( 56 ) a line ( 58 ), on the one hand in the connection ( 59 ) between the expansion valve ( 52 ) or ( 54 ) and the Heat exchanger ( 16 ) and on the other hand opens into a line ( 60 ) which creates a connection between the circuit section ( 62 ) running between the coolant reservoir ( 50 ) and the expansion valve ( 52 ) or ( 54 ) and the cooling coil ( 30 ).
In dem Kreislaufabschnitt (62) ist des weiteren ein Schauglas (64) sowie ein Trockner (66) bekannter Art angeordnet. Schließlich ist dem Verdichter (48) ein Ventilator (68) zugeordnet.A sight glass ( 64 ) and a dryer ( 66 ) of known type are also arranged in the circuit section ( 62 ). Finally, a fan ( 68 ) is assigned to the compressor ( 48 ).
Sofern der Raum (10) nicht im Klimabetrieb genutzt wird, wird das von dem Kühl mittelreservoir (50) kommende Kühlmittel bei geschlossenem Expansionsventil (52) über das als thermostatisches Expansionsventil ausgebildete Expansionsventil (54) getaktet dem Wärmetauscher (16) zugeführt, in dem eine Direktverdampfung des Kältemittels erfolgt.If the room ( 10 ) is not used in air-conditioning operation, the coolant coming from the coolant reservoir ( 50 ) is supplied to the heat exchanger ( 16 ) in a clocked manner when the expansion valve ( 52 ) is closed via the expansion valve ( 54 ) designed as a thermostatic expansion valve Direct evaporation of the refrigerant takes place.
Dem thermostatischen Expansionsventil (54) wird dabei über ein Magnetventil (70) in Abhängigkeit von dem Kältemittelbedarf das Kühlmittel getaktet zugeführt.The thermostatic expansion valve ( 54 ) is fed in a clocked manner via a solenoid valve ( 70 ) depending on the refrigerant requirement.
Sofern ein Klimabetrieb gewünscht wird, bei dem trotz Direktverdampfung des Kühl mittels im Wärmetauscher (16) ein Kondensatausfall am Wärmetauscher (16) unter bunden werden soll, wird das Expansionsventil (54) geschlossen und das als elektroni sches Expansionsventil ausgebildete Expansionsventil (52) geöffnet. Gleichzeitig wird dem durch den Kreislaufabschnitt (62) von dem Kühlmittelreservoir (50) kommenden Kühlmittel über die Verbindungsleitung (58) ständig ein Heißgasstrom nach dem den Kühlmittelstrom stetig regelnden Expansionsventil (52) beigemischt. Dieses Heißgas wird dem Kreislaufabschnitt (56) entnommen, welches von dem Verdichter (46) kom mendes Kühlmittel führt. Auch wird dem über die Leitung (60) strömenden flüssigen Kühlmittel, das der Kühlschlange (30) zugeführt wird, Heißgas, also gasförmiges Kühl mittel beigemischt, um einen Kondensatausfall im Bereich der Kühlschlange (30) auszuschließen, der außerhalb der Wasservorlage (26) verläuft.If an air conditioning operation is desired in which, despite direct evaporation of the cooling medium in the heat exchanger ( 16 ), a condensate failure on the heat exchanger ( 16 ) is to be prevented, the expansion valve ( 54 ) is closed and the expansion valve ( 52 ) designed as an electronic expansion valve is opened. At the same time, the coolant coming through the circuit section ( 62 ) from the coolant reservoir ( 50 ) via the connecting line ( 58 ) is continuously admixed with a hot gas flow after the expansion valve ( 52 ) which continuously regulates the coolant flow. This hot gas is taken from the circuit section ( 56 ), which leads from the compressor ( 46 ) coming coolant. Hot gas, i.e. gaseous cooling medium, is also added to the liquid coolant flowing through the line ( 60 ), which is supplied to the cooling coil ( 30 ), in order to rule out condensate failure in the area of the cooling coil ( 30 ), which runs outside the water reservoir ( 26 ) .
Dadurch, daß dem flüssigen Kühlmittel gasförmiges Kühlmittel beigemischt wird, wird die Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Wärmetauscher (16) bzw. der Kühlschlange (30) soweit angehoben, daß nur geringste Temperaturdifferenzen zwischen Prüfraumluft und Kältemittel vorliegen. Folglich wird auch bei hoher Luftfeuchte im Prüfraum (10) der Ausfall von Kondensat sowohl am Wärmetauscher (16) als auch an der Kühlschlange (30) vermieden.Because gaseous coolant is added to the liquid coolant, the evaporation temperature of the refrigerant in the heat exchanger ( 16 ) or the cooling coil ( 30 ) is raised to such an extent that there are only the slightest temperature differences between the test space air and the refrigerant. As a result, the failure of condensate at both the heat exchanger ( 16 ) and the cooling coil ( 30 ) is avoided even in the case of high air humidity in the test room ( 10 ).
Dadurch, daß am Wärmetauscher Fühler angebracht sind, die die Temperatur des Kältemittels erfassen, wird eine hohe Temperaturkonstanz an der Wärmetauscherober fläche erreicht. Dies verhindert ebenfalls den Ausfall von Kondensat am Wärmetau scher (16).Characterized in that sensors are attached to the heat exchanger, which detect the temperature of the refrigerant, a high temperature constancy is achieved on the surface of the heat exchanger. This also prevents condensate from failing at the heat exchanger ( 16 ).
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