2. Przegląd spotykanych komór klimatycznych i ich funkcje.
Produkowane komory klimatyczne posiadają z góry ustalone przez producenta przeznaczenie. Od zastosowania tych urządzeń zależą ich parametry. Komory dedykowane do przemysłu laboratoryjnego charakteryzują się wysoką stabilnością temperatury i wilgotności w czasie. Przykładowo urządzenia produkowane przez firmę ESPEC Corporation (tabela 1) w zależności od typoszeregu oraz zakresów temperaturowych utrzymują nastawioną temperaturę w przedziale od +/- 0,3°C do +/- 0,5°C, oraz wilgotność na poziomie +/- 3%RH.
Tabela 1. Specyfikacja laboratoryjnych komór klimatycznych firmy ESPEC Corporation [22]
Regulacja wilgotności w komorach klimatycznych jest ściśle zależna od temperatury, przykładowo w urządzeniach firmy wymienionej powyżej zależność ta jest przedstawiona na rysunku 1. Charakterystyka z rysunku 1 pochodzi z dokumentacji zastosowanego przetwornika wilgotności.
Rys. 1 Zakres regulacji wilgotności w funkcji temperatury ESPEC Corporation [22]
Jeśli komora klimatyczna jest stosowana do szybkiego schładzania lub grzania to charakteryzuje ją dodatkowo parametr określający szybkość schładzania/grzania, który jest zależny od mocy zastosowanych układów grzejących i chłodniczych. Parametr ten jest podawany w specyfikacji w jednostkach °C/min lub °K/min.
Urządzenia produkowane w firmie Binder wyróżniają się jeszcze wyższą stabilnością temperatury 0,1°C i wilgotności (1,5%RH). Zestawienie parametrów komór klimatycznych tego producenta zawiera tabela 2 oraz rysunek 2, który przedstawia charakterystykę regulacji wilgotności w funkcji temperatury.
Rys. 2. Zakres regulacji wilgotności w funkcji temperatury Binder [23]
Tabela 2 Dane techniczne komór klimatycznych APT-Line® serii KBF firmy Binder [23]
| Dana techniczne komór klimatycznych APT.Line® | KBF 115 | KBF 240 | KBF 270 |
| Zakres temperatur (°C): | -10- 100 | -10- 100 | -10- 100 |
| Zakres temp. z uruchomioną wilgotnością i oświetleniem (°C): | 10 - 90 | 10 - 90 20 - 90 | 10 - 90 20 - 90 |
| Zakres wilgotności zależny od temp. (opcjonalnie rozszerzony zakres powyżej 90%rH) | 10 - 90 * | 10 - 90 * | 10 - 90 * |
| Stabilność zadanej temperatury (°C): | 0,1 | 0,1 | 0,1 |
| Stabilność zadanej wilgotności (%rH): | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Nierównomierność przestrzenna temperatury (bez wilg.): przy 10°C przy 37°C Nierównomierność przestrzenna temperatury z wilgotnością | 0,4 0,3 1,0 | 0,4 0,4 1,0 | 0,4 0,4 1,0 |
| Czas nagrzewania do temp. 37oC (min.) | 23 | 30 | 28 |
| Czas schładzania z temp. otoczenia do 10oC (min.) | 35 | 35 | 35 |
| Napięcie zasilania 50/60Hz (V) | 230 | 230 | 230 |
| Moc nominalna (W) | 1810 | 2250 | 2760 |
Dla porównania przedstawię jeszcze parametry komór klimatycznych produkowane dla przemysłu medycznego przez firmę Kendromed. Parametry tych urządzeń są bardzo zbliżone do modeli produkowanych przez firmę ESPEC Corporation i zostały przedstawione poniżej dla serii CTS (standardowe komory klimatyczne) [24]:
- Pojemność komory: od 60 do 1500 litrów
- Testy temperaturowe:
Zakres temperatury pracy: od -70 °C do +180°C;
Szybkość zmian temperatury - chłodzenie: od 2 do 4 K/min;
Szybkość zmian temperatury - grzanie: od 2 do 3,5 K/min;
Kompensacja ciepła przy temperaturze +20°C: od 500 do 3000 W;
- Testy klimatyczne:
Zakres temperatury: +10°C/+90°C;
Zakres wilgotności względnej: 10%-98%;
Odchyłki wilgotności <90%: ±1 - ±2; >90%: ±1 - ±3;
Odchyłki temperatury: od ±0,1 do ±0,3 K;
- Napięcie: 400V + 6%-10%, 3/N, 50Hz ;
- Moc nominalna: od 3,1 do 12,5 kW ;
- Układ chłodniczy: chłodzenie powietrzem lub wodą ;
- Waga: od 300 do 1050 kg.
Firma Kendromed zajmuje się także produkcją komór przeznaczonych do szybkich zmian temperaturowych serii CTS CSS, których parametry przedstawiam poniżej [24]:
- Pojemność komory: od 350 do 900 litrów ;
- Testy temperaturowe:
Zakres temperatury pracy: od -70 °C do +180°C;
Szybkość zmian temperatury - chłodzenie: od 5 do 7 K/min;
Szybkość zmian temperatury - grzanie: od 5 do 7 K/min;
Kompensacja ciepła przy temperaturze +20°C: od 2500 do 4000 W;
- Testy klimatyczne:
Zakres temperatury: +10°C/+90°C;
Zakres wilgotności względnej: 10%-98%;
Odchyłki wilgotności ±1 - ±3;
Odchyłki temperatury: od ±0,1 do ±0,3 K;
- Napięcie: 400V + 6%-10%, 3/N, 50Hz ;
- Moc nominalna: od 11 do 26kW ;
- Układ chłodniczy: chłodzenie wodą ;
- Waga: od 600 do 800 kg.
Rodzajów komór klimatycznych jest tak wiele jak dziedzin w których się je stosuje. Chcąc omówić szczegółowo wszystkie rodzaje można by było napisać drugą pracę na ten temat. Przedstawiłem specyfikację jedynie kilku typowych urządzeń służących do utrzymywania zadanego klimatu, które najczęściej można spotkać. Podstawowymi i najważniejszymi parametrami komór klimatycznych są:
- Zakres temperatury;
- Zakres wilgotności względnej;
- Stabilność czasowa temperatury;
- Stabilność czasowa wilgotności;
- Szybkość zmian temperatury grzania/chłodzenia.
Wszystkie wyżej wymienione parametry, są mniej lub bardziej zależne od budowy komory, układu pomiarowego oraz przyjętego algorytmu regulacyjnego. Dodatkowo zawsze należy brać pod uwagę jakie będzie obciążenie takiej komory, tzn. jakie obiekty będą umieszczane wewnątrz. Ich masa oraz właściwości energetyczne decydują o czasie w jakim urządzenie osiągnie zadane parametry.