空气调节系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在测试室的测试空间中调节空气的方法，测试室用于接纳测试材料并且能够相对于环境密封且是绝热的，并且涉及测试室，借助于测试室的温度控制装置的冷却装置(10)，在测试空间内建立处于‑20℃至+180℃的温度范围中的温度，冷却装置包括具有制冷剂的冷却回路(11)，该冷却回路具有制冷剂、热交换器(12)、压缩器(13)、冷凝器(14)和膨胀元件(15)，冷却回路的内部热交换器(19)在膨胀元件的上游和冷凝器的下游连接至冷却回路的高压侧(17)、在压缩器的上游和热交换器的下游连接至冷却回路的低压侧(18)，使用该内部热交换器以冷却高压侧的制冷剂，其中非共沸制冷剂被用作制冷剂，从而借助于被用于降低膨胀元件处蒸发温度的内部热交换器冷却高压侧的制冷剂。

Air conditioning system and device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】空气调节系统及装置
本专利技术涉及用于在测试室的测试空间中进行空气调节的方法，该测试室用于接纳测试材料并且可以相对于环境密封且是隔热的，并且本专利技术涉及测试室，借助于测试室的温度控制装置的冷却装置，在测试空间内建立在至少-20℃至+180℃的温度范围内的温度，该冷却装置包括冷却回路，该冷却回路具有制冷剂、热交换器、压缩器、冷凝器和膨胀元件，冷却回路的内部热交换器在膨胀元件的上游和冷凝器的下游连接至冷却回路的高压侧，并且在压缩器的上游和热交换器的下游连接至冷却回路的低压侧，该内部热交换器用于冷却高压侧的制冷剂。
技术介绍
这种方法及测试室通常用于测试物体、特别是设备的物理和/或化学性质。例如，已知温度可以设置在-50℃至+80℃的范围内的温度试验箱或气候试验箱。在气候测试室中，可以为设备或测试材料附加设置所需的气候条件，然后使设备或测试材料暴露达到规定的时间段。这种测试室通常或有时被实现为移动设备，所述移动设备仅是通过所需的供应管线连接至建筑物并且包括控制温度和气候所需的所有模块。通常，在测试空间内的循环空气管道中控制容纳待测试材料的测试空间的温度。循环空气管道在测试空间中形成空气处理空间，在其中设置有用于加热或冷却流经循环空气管道的空气的热交换器以及测试空间。风扇或通风机吸入位于测试空间中的空气，并将其引导至循环空气管道中的各个热交换器。以此方式，可以对测试材料进行温度控制或使其经受设定的温度变化。在测试间隔期间，温度可能会在测试室的最高温度和最低温度之间反复变化。例如从EP0344397A2中已知这种测试室。r>此外，还已知内部热交换器在冷凝器的下游和膨胀元件的上游连接至冷却回路的高压侧以冷却液化的制冷剂。内部热交换器也可以通过具有另一个膨胀阀的旁路进行冷却。如此实现的冷却回路的附加内部冷却通常用于提升效率或提高冷却回路的性能。例如，在这种情况下，在制冷剂在膨胀元件处的蒸发温度保持相同的情况下，可以减小压缩器的吸入压力或高压侧与低压侧之间的压差，从而节省了能源。在冷却回路中循环的制冷剂必须具有能够在上述温差范围内在冷却回路中使用的性质。特别地，制冷剂的露点温度不能高于将要达到的冷却回路的温度范围的最低温度，因为否则当制冷剂在用作冷却测试空间的热交换器中蒸发时将无法达到该最低温度。共沸制冷剂的露点温度在热交换器中膨胀元件的后面立即达到。用于测试空间的直冷回路需要很高的空间温度稳定性以精确地控制测试室的温度，而使用非共沸制冷剂则无法完全或仅在有限的程度上实现。在这种情况下不能实现高温稳定性，因为在测试空间中热交换器的区域内，非共沸制冷剂的露点或露点温度可能会由于温差根据测试空间中的温度而局部地改变。因此，避免在测试室的冷却回路中使用非共沸制冷剂、即具有温度滑移的制冷剂。此外，已知非共沸制冷剂混合物在其中连续蒸发的冷却装置。这意味着制冷剂的成分借助于膨胀元件一个接一个地蒸发。这种冷却装置也称为混合流体级联系统，并且适用于实现基本静态的低温；动态温度变化无法实现。此外，制冷剂必须具有能够在上述温度差之内用于冷却回路中的性质。根据法定规定，制冷剂不得造成大气中臭氧的消耗，也不得显著加剧全球变暖。这意味着基本上没有氟化物或氯化物可以用作制冷剂，这就是为什么选择天然制冷剂或气体的原因。此外，由于可能要遵守的任何安全规定，制冷剂应该是不可燃的从而不会使测试箱的填充、运输和操作复杂化。另外，如果使用可燃的制冷剂，则由于在这种情况下所需要的结构措施，冷却回路的生产会变得更加昂贵。可燃性是指制冷剂通过释放热量而与周围氧气反应的特性。如果制冷剂属于欧洲标准EN2的C级和DIN378A2、A2L和A3级，则是可燃的。此外，制冷剂应当具有相对低的二氧化碳当量；即，相对的全球变暖潜能值(GWP)应尽可能低，以避免在释放制冷剂的情况下对环境造成间接损害。GWP指示一定量的温室气体对全球变暖有多大作用，其中二氧化碳作为参考值。该值描述了特定时期内的平均变暖效果，此处出于可比性的目的设置为20年。关于相对二氧化碳当量或GWP的定义，参照政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估报告附录8.A、表8.A.1。具有低GWP、比如<2500的制冷剂的缺点是，与具有相对较高GWP的制冷剂相比，这些制冷剂在与测试室相关的温度范围内往往具有明显较低的冷容量。借助于具有相对较高的二氧化碳质量分数的制冷剂混合物，可以实现较低的GWP；然而，由于混合了不同的物质，这些制冷剂混合物可能具有非共沸特性，这在测试室中是不希望的。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提出一种用于调节测试室的测试空间中的空气的方法以及一种测试室，借助于该测试室，可以通过使用环境友好的制冷剂以高温度稳定性实现达至少-20℃的温度。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14的特征的测试室来实现。在根据本专利技术的用于调节测试室的测试空间中的空气的方法中，该测试室用于接纳测试材料并且可以相对于环境密封且是绝热的，测试室的温度控制装置的冷却装置包括冷却回路，该冷却回路具有制冷剂、热交换器、压缩器、冷凝器和膨胀元件，该冷却装置用于在测试空间内建立处于至少-20℃至+180℃的温度范围中的温度，冷却回路的内部热交换器在膨胀元件上游和冷凝器下游连接至冷却回路的高压侧，并且在压缩器的上游和冷凝器的下游连接至冷却回路的低压侧，该内部热交换器用于冷却高压侧的制冷剂，其中，使用非共沸制冷剂作为制冷剂，高压侧的制冷剂的借助于内部热交换器进行的冷却被用于降低膨胀元件处的蒸发温度。因此，在根据本专利技术的方法中，在膨胀元件处，借助于内部热交换器而冷却的制冷剂的蒸发温度相对于未冷却的制冷剂的蒸发温度被减小了。因此，经由内部热交换器从低压侧传递到高压侧的冷容量至少部分地、优选地排他地用于降低膨胀元件处的制冷剂的蒸发温度。此外，首先使得使用具有温度滑移的非共沸制冷剂成为可能，因为在这种情况下制冷剂的露点或制冷剂的露点温度的位置可以被转移到内部热交换器中。由于非共沸制冷剂的温度滑移，制冷剂所达到的露点温度可能比较高，并且因此妨碍了热交换器的进一步冷却。因此，根据本专利技术，仅一部分制冷剂在热交换器中蒸发，并且制冷剂的湿蒸汽部分的不可用部分转移到内部热交换器中。总体上，这允许包含CO2的质量分数并且尽管环保但具有非共沸性质的制冷剂用于在测试空间中建立低温。此外，通过将部分温度滑移或制冷剂的部分湿蒸汽从测试空间中的热交换器转移到内部热交换器中，可以通过非共沸制冷剂实现相对改善的温度稳定性。通过热交换器输出的冷容量仅在温度滑移的一段中产生，这意味着冷却回路中的制冷剂的露点偏移几乎不会对热交换器的温度稳定性产生任何影响。本专利技术的另一个主要方面在于，在这种情况下，提供了单个热交换器来冷却流体、即测试空间中的空气。在降低高压侧的制冷剂的蒸发温度的过程中，可以使低压侧的制冷剂的吸入压力保持恒定。在这种情况下，不用必须要求更大的系统复杂性、比如形式为对吸入压力的附加控制和根据抽吸压力对膨胀元件的控制。特别地，压缩器器可以与冷却回路的运行状态无关地以恒定的功率运行。特别是在将活塞泵用作压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节测试室的测试空间中的空气的方法，所述测试室用于接纳测试材料并且能够相对于环境密封且是绝热的，借助于所述测试室的温度控制装置的冷却装置(10、23、30、36、43)，在所述测试空间内建立处于-20℃至+180℃的温度范围中的温度，所述冷却装置包括冷却回路(11、24、39、44)，所述冷却回路具有制冷剂、热交换器(12、25、47)、压缩器(13、26)、冷凝器(14、27、38)和膨胀元件(15、28)，所述冷却回路的内部热交换器(19、29、46)在所述膨胀元件的上游和所述冷凝器的下游连接至所述冷却回路的高压侧(17)，并且在所述压缩器的上游和所述热交换器的下游连接至所述冷却回路的低压侧(18)，使用所述内部热交换器以冷却所述高压侧的制冷剂，/n其特征在于，/n使用非共沸制冷剂作为所述制冷剂，所述高压侧的制冷剂借助于所述内部热交换器而进行的冷却被用于降低所述膨胀元件处的蒸发温度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170914 DE 102017216361.51.一种用于调节测试室的测试空间中的空气的方法，所述测试室用于接纳测试材料并且能够相对于环境密封且是绝热的，借助于所述测试室的温度控制装置的冷却装置(10、23、30、36、43)，在所述测试空间内建立处于-20℃至+180℃的温度范围中的温度，所述冷却装置包括冷却回路(11、24、39、44)，所述冷却回路具有制冷剂、热交换器(12、25、47)、压缩器(13、26)、冷凝器(14、27、38)和膨胀元件(15、28)，所述冷却回路的内部热交换器(19、29、46)在所述膨胀元件的上游和所述冷凝器的下游连接至所述冷却回路的高压侧(17)，并且在所述压缩器的上游和所述热交换器的下游连接至所述冷却回路的低压侧(18)，使用所述内部热交换器以冷却所述高压侧的制冷剂，
其特征在于，
使用非共沸制冷剂作为所述制冷剂，所述高压侧的制冷剂借助于所述内部热交换器而进行的冷却被用于降低所述膨胀元件处的蒸发温度。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在降低所述高压侧(17)的制冷剂的蒸发温度的同时，使所述低压侧(18)的制冷剂的吸入压力保持恒定。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述制冷剂以恒定的吸入压力在所述冷却回路(11、24、39、44)的从所述膨胀元件(15、28)直至并且包括所述内部热交换器(19、29、46)的蒸发部段(22)上蒸发。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述制冷剂的途经所述膨胀元件(15、28)的第一部分在所述热交换器(12、25、47)中蒸发，并且所述制冷剂的第二部分在所述内部热交换器(19、29、46)中蒸发。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述高压侧(17)的制冷剂的蒸发温度以自控的方式降低。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述温度控制装置用于在所述测试空间中将>+60℃到+180℃的温度降低到≤-20℃的温度。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述温度控制装置用于在所述测试空间中建立处于-57℃至+180℃、优选-80℃至+180℃、特别优选-100℃至+180℃的温度范围中的温度。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
使用具有≥5K、优选≥10K、特别优选≥20K的温度滑移的制冷剂。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述制冷剂以处于0.3巴至5巴的绝对压力范围中的吸入压力蒸发。


10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
所述制冷剂以处于5巴至35巴的绝对压力范围中的冷凝压力冷凝。


11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
使用不可燃制冷剂，所述不可燃制冷剂具有在20年内<2500、优选<500、特别优选<100的相对CO2当量。


12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，
其特征在于，
使用由质量百分比为30％至50％的二氧化碳(CO2)和至少一种其他成分组成的制冷剂混合物作为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：达维德·布劳菲尔德，比约恩·施特罗，卡里姆·维尔纳，扬尼科·萨特，福尔克尔·施洛瑟，克里斯蒂安·哈克，
申请(专利权)人：伟思环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE