V KAITRADE spol. s r.o. a HOLAB spol. s r.o. (Holab = naša servisná organizácia) sa zaoberáme technológiami a zariadeniami pre simuláciu vplyvu okolitého prostredia. Preto je pre nás každodennou výzvou potreba našich klientov pri testovaní výrobkov za klimatických podmienok zohľadňovať vlhkosť vzduchu a precízne ji riadiť. S novou generáciou klimatických komôr ClimeEvent C2 od Weisstechnik, je tato úloha opäť ľahšia.
Na začiatok si vysvetlíme dva pojmy, ktorými sú: Relatívna (pomerná) vlhkosť vzduchu a Absolútna vlhkosť vzduchu. Začneme tou prvou.
Relatívna (pomerná) vlhkosť vzduchu
Relatívna vlhkosť vzduchu udáva pomer medzi aktuálnym množstvom vodných pár vo vzduchu a množstvom pár, ktoré by mal vzduch s rovnakým tlakom a teplotou pri svojom plnom nasýtení. Tento pomer sa udáva v percentách (%). Relatívna vlhkosť sa tiež niekedy označuje ako pomerná vlhkosť. Vzhľadom k tomu, že množstvo pár závisí predovšetkým na teplote vzduchu, mení sa relatívna vlhkosť vzduchu s teplotou aj napriek tomu, že absolútne množstvo vodných pár zostáva rovnaké.
Absolútna vlhkosť vzduchu
Absolútna vlhkosť vzduchu (tiež hustota vodnej pary alebo merná hmotnosť vodnej pary) vyjadruje hmotnosť vodnej pary obsiahnutej v jednotke objemu vzduchu. Vyjadruje sa najčastejšie v gramoch vodnej pary na meter kubický vzduchu.
Prečo je dôležité regulovať absolútnu vlhkosť pri testovaní?
Pri testovaní v klimatických komorách môžu vznikať nepresnosti v riadení relatívnej vlhkosti spojené s cyklickou zmenou teploty pri štandardnom postupe testovania. Preto je nutná optimalizácia presnosti regulácie a prechodného správania relatívnej vlhkosti. To je na nových klimatických komorách ClimeEvent C2 dosiahnuté zvolením typu regulácie absolútneho obsahu vody v skúšobnom priestore.
Riadenie absolútnej vlhkosti klimatických komôr ClimeEvent C2.
V automobilovom priemysle a v odvetví elektroniky (eletrotechniky) existuje mnoho zavedených testovacích postupov pre zaistenie dlhodobej funkčnosti výrobkov a materiálov v prostredí vysokej relatívnej vlhkosti vzduchu. Často sa tak stretávame s testovaním vplyvu okolitého prostredia podľa noriem DIN EN 60068-2-30 a DIN EN 60068-2-38.
Skúška podľa normy DIN EN 60068-2-30 slúži k posúdeniu vhodnosti elektronických výrobkov (pre prevádzku i skladovanie) pri vysokej relatívnej vlhkosti vzduchu v spojení s cyklickou zmenou teploty. Na tento účel sa používa testovací teplotný cyklus, ktorý musí byť udržaný pri vysokej relatívnej vlhkosti po dobu 24 hodín. Ako príklad je na obrázku časť zmienenej normy, s požiadavkami na teplotu vzduchu [°C] a relatívnu vlhkosť [% r.v.]
Oblasti skúšobného cyklu, ktoré sú obzvlášť kritické pre vlhkosť vzduchu, sú teplotné rampy označené na obrázku a) a b). Oba tieto prechody zmienime ešte nižšie v článku.
O čo sa teda jedná? Na 2. obrázku nižšie je vidieť výťah skúšobného testu podľa normy DIN EN 60068-2-30. Pokiaľ pozorujeme dve kritické oblasti kontroly a) a b) behom testovacieho cyklu, možno vidieť prechodné správanie relatívnej vlhkosti smerom k cieľovej hodnote.
Toto prechodné správanie je spôsobené fyzikou vlhkého vzduchu na základe regulácie relatívnej vlhkosti. Pre reguláciu relatívnej vlhkosti reaguje testovacia komora zmenou rosného bodu. Regulovaná veličina „vlhkosť“ je teda funkciou regulovanej veličiny „teplota“. V bode a) začína teplota stúpať, rosný bod zostáva nezmenený a relatívna vlhkosť klesá. Výsledkom je, že skúšobná komora reaguje zvlhčovaním. So stúpajúcou teplotou, a s tým spojeným zvlhčovaním, sa relatívna vlhkosť zvyšuje. V dôsledku toho reaguje skúšobná komora odvlhčením. Ide o iteratívny proces, ktorý je do značnej miery závislý na rýchlosti zmeny teploty. To isté platí pre bod b) v obrátenej forme.
(Modrá krivka = relatívna vlhkosť; Červená krivka = teplota vzduchu) I pri dodržaní normami povolených odchýlok je na obrázku 2. vidieť, že relatívna vlhkosť sa postupne ustáli na cieľovej hodnote.
Ako je precíznejší priebeh dosiahnutý s klimatickými komorami ClimeEvent 2?
Cieľom našej snahy je prispôsobiť riadenie vlhkosti pre klimatické testovacie komory Weisstechnik tak, aby bolo dosiahnuté kvalitatívne zlepšenie presnosti vlhkosti a prechodového správania. Teoreticky je možné ako regulované veličiny použiť ako teplotu, tak aj relatívnu vlhkosť. Myšlienka a cieľ novej generácie (ClimeEvent C2) je kontrola absolútneho obsahu vody v skúšobnom priestore.
Z fyzikálnych dôvodov sa môže teplota a relatívna vlhkosť v rôznych miestach skúšobnej komory mierne líšiť. V skúšobnom priestore je však len jedno absolútne množstvo vody. Tento absolútny obsah vody je tiež pevnou hodnotou v meniacej sa klíme.
Na obrázku 4 je vidieť, že absolútny obsah vody v skúšobnom priestore klesá, aj keď relatívna vlhkosť stúpa. Skúšobná komora by spočiatku zvlhla, ale skutočné množstvo vody v skúšobnej komore sa znižuje. Správnym kontrolným krokom je teda zahájenie odvlhčovania.
Tu prichádza na radu nová regulácia absolútnej vlhkosti novej generácie klimatických komôr ClimeEvent C2. Reguláciou absolútneho množstva vody už nie je relatívna vlhkosť závislá na regulácii teploty. Týmto spôsobom sa regulačná slučka s dvomi premennými stane regulačnou slučkou len s jednou premennou.
Obrázok 5 ukazuje priame porovnanie dvoch typov regulácií (staršia a nová generácia klimatických komôr ClimeEvent). Vďaka regulácii absolútnej vlhkosti je presnosť regulácie výrazne zvýšená a prechodové amplitúdy sú takmer eliminované. V budúcnosti táto inovácia zaistí presnejšie a reprodukovateľnejšie výsledky testov s klimatickými testovacími komorami Weisstechnik.
V prípade otázok nás prosím kontaktujte.
