测试室的制作方法

本发明涉及一种用于调节空气的测试室，其包括温度绝缘测试空间和温度控制装置；测试空间对环境可密封，以用于接收测试材料；温度控制装置用于控制测试空间的温度，通过温度控制装置能够在测试空间内实现在温度方面范围为-20℃至+180℃的温度，所述温度控制装置包括具有冷却循环的冷却装置，该冷却装置具有制冷剂、传热器、压缩机、冷凝器和膨胀元件。

背景技术：

这种测试室普遍用于测试物体(特别是装置)的物理和/或化学特性。因此，在其内可以设定范围从-50℃至+180℃的温度的温度测试室或者气候测试室是已知的。在气候测试室中，期望的气候条件可以另外地设定，装置或者更确切地说测试材料将暴露至该气候条件下一段限定的时间。这种测试室经常地或者部分地实现为移动设备，该移动设备使用必需的供电线连接至建筑物，且包括用于温度控制和调节的所有必要结构部件。接收待测试的测试材料的测试空间的温度经常在测试空间内的空气流通管道中进行控制。空气流通管道在测试空间中形成空气处理空间，用于分别加热或者冷却流过空气流通管道或者测试空间的空气的换热器布置在该空气处理空间中。为此目的，风扇或者通风机抽吸存在于测试空间中的空气且在空气流通管道中将其引导至对应的换热器。因此，测试材料可以在温度方面被控制或者甚至被暴露于在温度方面的限定的改变。在测试间歇期间，温度可以在测试室的最大温度和最小温度之间反复地交替。

在冷却循环中流通的制冷剂必须以此方式实现，使得它可以在上述温度范围内被用于冷却循环中。由于法律条款，制冷剂不可以大幅度地招致大气中的臭氧损耗或者导致全球变暖。由此，氟化气体或者氯化材料不可以用作制冷剂，这就是为什么天然制冷剂或者更确切地说是气体反而是符合条件的。而且，制冷剂不应该是可燃的，使得填充、运送或操作测试室不会因为必须尽可能满足的安全措施而变得复杂。由于与其相关的必需的构造措施，使用可燃制冷剂产生冷却循环还变得更加昂贵。可燃在上下文中理解为意味着在释放热量时制冷剂与周围氧气反应的特性。特别是当制冷剂属于欧洲标准en2的c类火源以及属于din378的a2、a2l和a3类时，制冷剂是可燃的。

而且，制冷剂应该包括相当低的co2当量，即相当低的温室效应潜能值或者全球变暖潜能值(globalwarmingpotential,gwp)应该尽可能低，以便防止通过释放时的制冷剂间接地破坏环境。以二氧化碳作为可比数字，gwp指示预定质量的温室气体对全球变暖贡献多少。该值描述了在预定的一段时间(为了对比已经规定为20年)内的平均变暖效果。为了定义相对co2当量或者gwp，政府间气候变化专门委员会(intergovernmentalpanelonclimatechange,ipcc)的第五次评估报告，评估报告，附录8.a，表8.a被援引。

在与测试室相关的温度范围中，与具有相对高gwp的制冷剂比较，具有低gwp(例如<2500)的制冷剂的缺点是这些制冷剂包括部分地显著减少的制冷能力。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种测试室，使用该测试室至少能够达到-30℃的温度并且该测试室能够使用环境友好型制冷剂运行。

该目的由具有权利要求1的特征的测试室而实现。

根据本发明的用于调节空气的测试室包括温度绝缘测试空间和温度控制装置，温度绝缘测试空间对环境可密封，以用于接收测试材料，温度控制装置用于控制测试空间的温度，通过温度控制装置能够在测试空间内实现在温度方面范围为-20℃至+180℃的温度，所述温度控制装置包括具有冷却循环的冷却装置，该冷却装置具有制冷剂、传热器、压缩机、冷凝器和膨胀元件，该冷却循环包括内传热器，所述内传热器连接至冷却循环的沿流动方向在膨胀元件上游和冷凝器下游的高压侧，所述制冷剂能够通过联接至冷却装置的可调整的补充制冷的内传热器被冷却。

在根据本发明的测试室中，测试空间与环境的温度交换主要通过侧壁、底壁和顶壁的温度隔离来防止。传热器连接至冷却循环或者集成在冷却循环中，使得在冷却循环中流通的制冷剂流过传热器。冷却循环的传热器可以布置在测试空间内或者在测试空间的空气处理空间中，或者可选择地，如果制冷装置包括两个级联冷却循环，冷却循环的传热器可以联接至冷却装置的另一个冷却循环。传热器用作另一个冷却循环的冷凝器。冷却装置还包括压缩机以及用于已压缩的制冷剂的冷凝器，所述冷凝器沿制冷剂的流动方向布置在压缩机的下游。在已经被压缩后被高度地加压且基本上是气态的压缩制冷剂在冷凝器中冷凝，并且基本上是液态的。液态制冷剂继续流动通过膨胀元件，在膨胀元件中随着压力下井而膨胀时它又变成气态。在这种情况下，它流过传热器，其由此被冷却。随后，气态制冷剂由压缩机再次吸入并且被压缩。膨胀元件被理解为至少是膨胀阀、节流器、节流阀或流体管路的不同的合适构造。

在本发明中，打算将内传热器连接至冷却循环的沿流动方向在膨胀元件上游和冷凝器下游的高压侧，或者将内传热器集成至冷却循环中。因此，由冷凝器液化的制冷剂自冷凝器流动通过内传热器至膨胀元件。在这种情况下，制冷剂可以通过内传热器进行冷却。这通过内传热器被联接至冷却装置的可调整的补充制冷而进行。可调整的补充制冷可以是任何可能类型的冷却装置，该冷却装置通过内传热器能够进一步冷却制冷剂或者使制冷剂过冷。通过这个，尤其可以补偿具有相对低gwp的制冷剂的被降低的制冷能力。由于补充制冷可以被调整，因此根据需要补充制冷可以被调整以适于制冷剂过冷。因为根据过冷的类型，过冷容易受制冷能力方面的能力波动的影响，因此还可以通过根据冷却装置的需求控制补充制冷来调整这些能力波动，使得不会发生温度方面不期望的波动或者与制冷剂的预定温度的温度偏差。总体来说，当使用环境友好型制冷剂运行时，补偿测试室的被降低的制冷能力由此变得可能。

在温度方面范围为-60℃至+180℃，优选为-80℃至+180℃的温度可以通过温度控制装置在测试空间内实现。范围为-30℃至+180℃，优选为-42℃至+180℃的温度，至少是被预期的。

必要的是，在温度方面范围为大于+60℃至+180℃的温度可以通过温度控制装置在测试空间内降低。制冷剂通过在测试空间中相对高的温度在传热器中被猛烈地加热，这就是为什么至少在冷却循环的低压侧，冷却循环可以在技术上被调整以适于在其结构方面被加热至这个温度范围的制冷剂。然后这种加热的制冷剂不再能够理想地使用在冷却循环的高压侧。

制冷剂可以包括基于20年的小于2500，优选小于500，尤其优选小于100的相对co2当量，由此对环境可以只是轻微伤害。而且，制冷剂还不能是可燃的，从而变得能够较廉价地实现测试室以及尤其是冷却循环，因为不需要考虑关于制冷剂的可燃性的特别安全措施。然后制冷剂不可以被分配为火源类c和/或制冷剂安全组a1。而且，因为无论何种运输方式测试室都可以在运输前被填充制冷剂，所以便利了测试室的船运或陆运。使用可燃制冷剂，测试室可能仅在安装地点在启动的范围内被填充。此外，在测试空间中能够使用具有点火源的不可燃制冷剂。用于检测在测试空间中的传热器区域中的可着火气氛的传感器是不必要的。这种传感器普遍不是热稳定的。

在测试室的一个实施例中，传热器可以布置在测试空间中。然后传热器也可以布置在测试空间的空气调节空间中，使得通过风扇流通的空气可以与传热器接触。由此变得能够通过冷却装置直接地冷却一定量的从测试空间经过在测试空间中的传热器的循环空气。然后测试室可以包括作为单个的、单独的冷却循环的冷却循环。然后冷却循环直接地连接至测试空间。

在测试室的另一个实施例中，传热器可以形成用于冷却装置的另一个冷却循环的级联传热器。因此，测试室然后可以包括至少两个冷却循环，冷却循环实现冷却装置的第一阶段，并且直接连接至测试空间的另一个冷却循环实现冷却装置的第二阶段。然后级联传热器或者传热器分别还用作用于另一个冷却循环的冷凝器。在测试室的这个实施例中，然后能够在测试空间中实现特别低的温度。

另一个冷却循环可以包括另一种制冷剂，另一个压缩机，另一个传热器，另一个冷凝器和另一个膨胀元件，所述另一个传热器能够布置在测试空间中，所述另一个冷却循环能够通过另一个冷凝器联接至冷却循环的级联传热器。然后冷却装置可以包括相继切换且实现为所谓的冷级联的两个循环。

温度控制装置可以在测试空间中包括加热装置和加热传热器，该加热装置具有加热器。例如，加热装置可以是电阻加热，电阻加热以此方式对加热传热器进行加热，使得在测试空间中的温度上升经由加热传热器而变得可能。如果传热器和加热传热器能够通过用于冷却或加热在测试空间中流通的空气的控制装置而被有系统地控制，则在上述温度范围中的温度能够通过温度控制装置在测试空间中实现。在这个背景下，在测试间歇期间，独立于测试材料或者测试材料的运行条件，±1k，优选地±0.3k至±0.5k的临时温度稳定性可以在测试空间中实现。在这个背景下，测试间歇被理解为整个测试周期的一段时间，在这段时间中测试材料经受基本上稳定的温度或者气候条件。加热传热器能够与冷却循环的传热器结合，使得共用传热器被形成，制冷剂可以流动通过该共用传热器，并且该共用传热器包括电阻加热器的加热元件。冷凝器可以实现为具有空气冷却器或者水冷却器或者另一种不同的冷却液。通常，冷凝器可以使用任何合适的流体进行冷却。必要的是，发生在冷凝器处的热载荷通过空气冷却器或者水冷却器耗散，使得制冷剂能够冷凝，使得它完全地被液化。

此外，压力均衡装置可以布置在用于制冷剂的冷却循环中，当制冷剂的温度在冷却循环中始终实现为20℃时，小于40巴(bars)，优选小于25巴的压力能够在冷却循环中实现。假定存在另一个冷却循环，该冷却循环也可以包括这种压力均衡装置。因为在冷却循环中可以存在相对大的温度差异，所以如果压力均衡装置可以补偿这些差异是特别有利的。由此，非常大的温度波动和因此在制冷剂的体积方面的变化可以根据制冷剂的相应的膨胀系数通过压力均衡装置得到补偿。例如，压力均衡装置可以是制冷剂储存器，该制冷剂储存器连接至冷却循环的低压侧。

尤其地，可以预期的是，压力均衡装置可以实现使得温度控制装置在没有电流时真正安全，即不需要制冷剂的冷却停顿。还能够在运输测试室之前已经完全填充冷却循环以便准备运行。

此外，内传热器可以被联接至冷却循环的可调整的外补充冷却和/或可调整的内补充冷却。外补充冷却理解为在其中能量被应用于冷却来自独立于冷却循环的装置的内传热器的补充冷却。内补充冷却理解为在其中能量或制冷能力被用于经由集成在冷却循环中的装置冷却内传热器的补充冷却。因此，与外补充冷却相比，在冷却循环的内补充冷却中，除了压缩机、传热器和冷凝器，没有附加的能量被外部地供应至冷却循环。

可调整的外补充冷却可以实现为冷却装置的冷冻阶段的再供应，或者实现为外冷却水管，所述再供应或者冷却水管能够连接至内传热器。在一个简单实施例中，外补充冷却是仅联接至内传热器的冷却水管，在这个例子中，如果需要则所述冷却水管由另一个外冷却装置冷却。假定测试室包括至少两个冷却循环，则冷却装置的第二阶段或者更确切地说是冷冻阶段或者更确切地说冷却装置的另一个冷却循环可以经由内传热器引导或者连接至内传热器。

可替代地，可调整的外补充冷却可以实现为珀耳帖元件或者加热管。然后例如，内传热器可以由冷却循环的管段形成，珀耳帖元件或者加热管被紧固至内传热器。

根据另一个实施例，可调整的内补充冷却可以实现为吸收式制冷机，该吸收式制冷机可以连接至内传热器，所述吸收式制冷机能够使用压缩机的废热而被驱动。压缩机的废热可以直接从压缩机耗散(例如从压缩机或者冷却循环的高压侧的管段)至冷凝器。然后吸收式制冷机的冷却循环还可以通过内传热器引导。

根据一个有利的实施例，可调整内的补充冷却可以实现为沿流动方向布置在膨胀元件的下游的再供应，所述再供应能够连接至内传热器。例如，冷却循环的高压侧的管段可以整体地或者以在膨胀元件下游的旁路的形式被再供应，或者通过内传热器引导，使得膨胀元件本身冷却沿流动方向在膨胀元件下游的冷却循环的管段。

根据一个特别地有利的实施例，具有至少一个可调整的第二膨胀元件的第一旁路可以在冷却循环中实现，所述第一旁路能够沿流动方向在内传热器上游和冷凝器下游连接至冷却循环，所述第一旁路能够实现为可调整的内补充冷却。然后制冷剂可以至少部分地在沿流动方向在膨胀机构上游的第一旁路中被转移，制冷剂减压且由此通过第二膨胀元件冷却下来。然后该制冷剂可以用于冷却膨胀元件上游的制冷剂。由此实现的内补充冷却可以尤其地经由第二膨胀元件来控制，使得内补充冷却可以始终根据冷却装置的运行要求来调整。

此外，内传热器可以连接至冷却循环的沿流动方向在压缩机上游和传热器下游的低压侧，所述第一旁路能够形成制冷剂的回注装置，所述第一旁路能够经由回注阀连接至内传热器的低压侧，制冷剂能够从可调整的第二膨胀元件供应至回注阀。因此，引导自传热器的制冷剂能够被供应进在低压侧的内传热器中，在传热器中被加热的制冷剂能够通过添加具有相对低温度的制冷剂而从第一旁路冷却。制冷剂经由回注阀从第一旁路被添加，例如，回注阀可以实现为在冷却循环的管段中的简单的t型件。在这个例子中，控制第二膨胀元件是特别地有利的，因为温度可以经由回注装置在内传热器的低压侧设定得比在内传热器的高压侧更低。特别有利的是，在测试空间中温度大于60℃且来自传热器的制冷剂相应地被加热。

回注阀可以沿流动方向或者更确切地说是吸气质量流的流动方向、在内传热器的传热区段的1/4至1/2，优选1/3之后连接至内传热器。为此目的，内传热器可以实现为一种过冷区段。

可选地，内传热器的低压侧可以沿流动方向在可调整的第二膨胀元件下游连接至第一旁路，制冷剂能够从可调整的第二膨胀元件被供应至内传热器，所述内传热器能够连接至冷却循环的沿流动方向在压缩机上游和传热器下游的低压侧，制冷剂能够从内传热器的低压侧被供应至压缩机。由传热器加热的制冷剂因此没有直接通过内传热器引导，而是只有由第一旁路冷却的制冷剂直接通过内传热器引导。在由第二膨胀元件冷却的制冷剂或者更确切地说在温度方面降低后的制冷剂已经通过内传热器引导之后，制冷剂可以被供应至从传热器通向压缩机的冷却循环的管段。内传热器的制冷能力因此可以被更加精确地控制。

此外，具有至少一个第三膨胀元件的第二旁路可以在冷却循环中实现，所述第二旁路沿流动方向在冷凝器下游和内传热器上游桥接膨胀元件，制冷剂通过第三膨胀元件被给予，使得制冷剂的吸气温度和/或吸气压力可以在压缩机的上游在冷却循环的低压侧被控制。通过这个，除其他事项之外，可以防止压缩机潜在地过热且由此被损坏。因此，通过致动第三膨胀元件，经由第二旁路存在于压缩机上游的气态制冷剂可以通过添加仍然为液态的制冷剂来冷却。第三膨胀元件可以经由联接至在压缩机上游的冷却循环中的压力传感器和/或温度传感器的控制装置来致动。特别地有利的是，可以经由第二旁路设定≤30℃的吸气温度。制冷剂也可以被给予使得压缩机的运行周期可以被控制。通常，不利的是，压缩机经常打开和关闭。如果压缩机每次保持长时间运行，压缩机的寿命可以延长。制冷剂可以经由第二旁路被引导经过膨胀元件或冷凝器，以便例如延迟压缩机自动关闭并且以便延长压缩机的运行周期。

具有至少另一个膨胀元件的另一个旁路可以在冷却循环中实现，所述另一个旁路能够沿流动方向在压缩机下游和冷凝器上游桥接压缩机，使得制冷剂的吸气温度和/或吸气压力可以在压缩机上游在冷却循环的低压侧被控制，和/或冷却循环的高压侧和低压侧之间在压力方面的差异可以被补偿。另一个旁路可以补充地设置有可调整的或可控制的阀，例如磁力阀。通过经由另一个膨胀元件的在高压侧和低压侧之间的连接，可以保证以此方式压缩的气态制冷剂在安装停顿时逐渐从冷却循环的高压侧流向低压侧。由此，甚至在关闭的膨胀元件中也可以保证在高压侧和低压侧之间逐渐地补偿压力。另一个膨胀元件的横截面可以被测量，使得制冷剂从高压侧至低压侧的溢流仅最低程度地影响冷却装置的正常运行。然而，可以预期的是，在压缩机上游的气态制冷剂通过经由另一个旁路添加液态制冷剂来冷却。

内传热器可以实现为过冷区段或传热器，尤其是板式换热器。过冷区段可以仅通过邻近彼此布置的冷却循环的两个管区段来实现。

膨胀元件可以包括节流器和磁力阀，制冷剂能够经由所述节流器和所述磁力阀给予。节流器可以是可调整阀或毛细管，经由该节流器制冷剂可以通过磁力阀引导。磁力阀可以通过控制装置致动。

此外，温度控制装置可以包括在冷却循环中的具有至少一个压力传感器和/或至少一个温度传感器的控制装置，磁力阀能够根据测量的温度或压力通过控制装置来致动。控制装置可以包括用于处理数据的设备，该设备处理来自传感器的数据组并且控制磁力阀。调节冷却装置的功能也可以例如经由相应的计算机程序被调整以适于所用的制冷剂。此外，控制装置可以指示运行干扰并且如果需要开始关闭测试室，以便经由测试室的临界的或不期望的运行条件来保护测试室或测试材料不被损坏。

附图说明

在下文中，参考附图进一步地描述本发明的优选实施例。

在附图中，

图1示出了冷却装置的第一实施例的示意图；

图2示出了冷却装置的第二实施例的示意图；

图3示出了冷却装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有冷却循环11的冷却装置10的示意图，制冷剂可以在冷却循环11内流通。制冷剂包括基于20年的小于2500的相对co2当量。此外，冷却装置10包括传热器12、压缩机13、冷凝器14和膨胀元件15，传热器12布置在没有在此处进一步示出的测试空间中或者连接至没有在此处进一步示出的另一个冷却循环。膨胀元件15由节流器16和磁力阀17形成。冷却循环11包括高压侧18以及低压侧19，高压侧18沿制冷剂的流动方向从压缩机13延伸至膨胀元件15，低压侧19从膨胀元件15延伸至压缩机13。在从压缩机13至冷凝器14的管区段20中，制冷剂是气态的且包括相对高的温度。由压缩机13压缩的制冷剂流向在冷却循环11中的冷凝器14，所述气态制冷剂在冷凝器14中被液化。沿制冷剂的流动方向，传热器12在冷却循环11中跟随在冷凝器14之后，所述制冷剂因此以液态存在于冷却循环11的在冷凝器14和膨胀元件15之间的管区段21中。经由制冷剂向下游膨胀至膨胀元件15，传热器12被冷却，所述制冷剂在膨胀元件15和传热器12之间的管区段22中转变为气态，并且经由管区段23从传热器12引导至压缩机13。

在冷却循环11中，内传热器24在管区段21中进一步地连接在冷却循环11的高压侧18。内传热器24联接至可调整的补充冷却25。此外，内换热器24实现为过冷区段26。由此，管区段23以能够在管区段21和23之间传递热量的方式在区段中朝向管区段21被引导。

可调整的内补充冷却25由第一旁路27形成，第一旁路27具有可调整的第二膨胀元件28，所述第一旁路27连同管区段29从管区段21分岔，并且连同在第二膨胀元件28下游的管区段30形成用于制冷剂的回注装置31。尤其地，管区段30通过回注阀32在过冷区段26的区域中连接至管区段23。回注阀32沿制冷剂的流动方向在过冷区段26的长度的1/3之后连接至过冷区段26。控制内补充冷却25通过包括节流器33和磁力阀34的第二膨胀元件28而变得可能，通过内补充冷却25，制冷剂的温度可以在过冷区段26或在相应的管区段23中被降低和增加，使得在那流动的相对温暖的制冷剂被冷却。通过这个，在管区段21中将流动至膨胀元件15上游的制冷剂在过冷区段26中被冷却。通过在高压侧18的液化制冷剂的所谓的过冷却，与具有大于2500的gwp的制冷剂比较，变得能够补偿制冷剂的被降低的制冷能力。然而，从传热器12流出的制冷剂的可能的温度波动可以经由控制添加制冷剂进行补偿，尤其是当在测试空间中实现大于60℃的温度时。

此外，第二旁路35布置在冷却循环11中，并且具有节流器36和磁力阀37，节流器36和磁力阀37形成第三膨胀阀38。第二旁路35的管区段39和40桥接压缩机13，使得当压缩机停顿了时压力经由第三膨胀阀38在高压侧18和低压侧19之间逐渐地被补偿。此外，制冷剂的吸气温度和/或吸气压力可以经由磁力阀37在压缩机13上游在冷却循环11的低压侧19被调整。

图2示出了冷却装置41，与图1的冷却装置比较，冷却装置41包括具有在冷凝器44和传热器45之间的管区段43的冷却循环42，实现为换热器46的内传热器47布置在管区段43中。具有第二膨胀元件42的第一旁路48在管区段43上游的传热器46之前分岔，并且直接地连接至在内传热器47的低压侧50上的传热器46。第一旁路由管区段51和52形成，管区段43从低压侧50通向沿流动方向在压缩机55上游的管区段54。

图3示出了具有冷却循环57的冷却装置56，与图2的冷却装置对照，在此示例中设置了具有另一个膨胀元件59的另一个旁路58。另一个膨胀元件59还包括节流器60和磁力阀61。另一个旁路58从冷却装置57的高压侧65至低压侧66在冷凝器63下游和内传热器64上游桥接压缩机62。另一个旁路58由此可以用于控制压缩机62上游的吸气温度。

此外，压力传感器67和温度传感器68用在冷却循环57中。制冷剂压力可以在冷凝器下游的管区段69中使用压力传感器67测量，并且制冷剂温度可以在膨胀元件71上游的管区段70中使用温度传感器68直接测量。尤其是旨在通过此处没有进一步示出的控制装置根据压力来控制制冷剂的温度。