Warum ist die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit in Klimakammern so wichtig und doch oft so schwierig?
Zunächst einmal: Was ist eine Klimakammer? In diesem Blog meinen wir damit einen geschlossenen, kontrollierten Raum, der für verschiedene Formen von Produkttests verwendet wird, wobei der Schwerpunkt auf Tests liegt, die eine Feuchtigkeitskontrolle erfordern.
Beispiele sind
Klimakammern: Hierbei handelt es sich um geschlossene Systeme, in der Regel ein Schrank oder ein begehbarer Raum, in dem verschiedene Umweltbedingungen durch die Steuerung von Faktoren wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Licht simuliert werden können.
Stabilitätsräume: Eine Art Klimakammer, die jedoch über einen längeren Zeitraum unter bestimmten Bedingungen genutzt wird.
Kontrollierte Umgebungen: Bezieht sich auf jeden Raum oder jede Einrichtung, in der die Umweltbedingungen streng geregelt und aufrechterhalten werden. Zum Beispiel Reinräume oder Lagerräume für empfindliche Produkte
Salznebel-, Vibrations-, Höhen-, Vakuum- und Thermoschockkammern. Dies sind alles spezielle Beispiele für Klimakammern mit zusätzlichen kontrollierten Bedingungen.
a. Salzsprühkammern simulieren korrosive Umgebungen, indem sie einen Nebel aus stark salzhaltiger Lösung enthalten
b. Vibrationskammern simulieren verschiedene Arten von Vibrationen, die die Haltbarkeit von Produkten beeinträchtigen können
c. Höhenkammern regeln den Druck in der Kammer und simulieren so niedrige Atmosphären oder reduzierte Sauerstoffwerte.
d. Vakuumkammern erzeugen außergewöhnlich niedrige Drücke für Tests in der See- und Luft- und Raumfahrt
e. In Thermoschockkammern werden mit Hilfe eines Zweikammersystems sehr schnelle thermische Veränderungen hervorgerufen, die zu einer thermischen Belastung der Prüflinge führen und speziell die Bedingungen simulieren, denen das Produkt im Weltraum ausgesetzt ist.
Was sind die wichtigsten Anwendungen für Klimakammern?
Im Allgemeinen werden Klimakammern aller Art für die Prüfung, Herstellung oder Lagerung von Produkten verwendet. Im Einzelnen werden sie verwendet für;
Simulation von Umweltbedingungen:Durch die genaue Simulation verschiedener Umweltbedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, Druck und Licht. Dies ermöglicht es Forschern, die Auswirkungen dieser Faktoren auf Produkte, Materialien und biologische Proben zu untersuchen und Kalibrierungen durchzuführen.
Stabilitstests: Die Langzeitlagerung von Produkten unter bestimmten Bedingungen ist in Branchen wie der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie unerlässlich. Klimakammern helfen dabei, die Haltbarkeit, Wirksamkeit und Sicherheit von Produkten zu beurteilen, indem sie sie über einen längeren Zeitraum hinweg unterschiedlichen Umgebungsbedingungen aussetzen und so sicherstellen, dass sie ihre Qualität und Wirksamkeit behalten.
Beschleunigte Alterung oder beschleunigte Lebensdauerprüfung: Indem sie Produkte extremen Bedingungen wie hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit aussetzen, können diese Kammern die langfristigen Auswirkungen einer schnellen Alterung simulieren. Dies hilft den Herstellern, die Haltbarkeit und Leistung ihrer Produkte zu bewerten.
Alle diese und weitere Anwendungsfälle werden häufig genutzt, um die Einhaltung von Vorschriften zu erreichen, neue Produkte zu entwickeln oder bestehende Produkte zu verbessern und die Produktqualität zu erhöhen.
Die Einhaltung von Vorschriften ist ein wichtiger Faktor für viele Branchen, die strenge Normen und Richtlinien einhalten müssen, z. B. die der FDA (Food and Drug Administration), der ICH und der ISO. Klimakammern und Stabilitätsräume ermöglichen es Unternehmen, diese Anforderungen zu erfüllen, indem sie kontrollierte Testbedingungen bieten, die die Qualität und Sicherheit ihrer Produkte gewährleisten.
Für die Produktentwicklung und -verbesserung ermöglichen Klimakammern ein besseres Verständnis dafür, wie Produkte und Materialien auf verschiedene Umweltfaktoren reagieren, was schnellere Verbesserungen und Optimierungen von Produkten, Herstellungsverfahren und Verpackungen ermöglicht.
Was sind die Herausforderungen bei der Kontrolle und Überwachung der Luftfeuchtigkeit?
Die Regelung und Messung der Luftfeuchtigkeit in Klimakammern ist ein entscheidender Aspekt bei der Aufrechterhaltung und Überwachung der gewünschten Bedingungen für die zahlreichen Anwendungen, über die wir bereits gesprochen haben. Bei dem Versuch, die Luftfeuchtigkeit in diesen Kammern zu regeln und zu messen, können mehrere wichtige Probleme auftreten:
Genauigkeit und Kalibrierung der Sensoren: Eine genaue Feuchtemessung ist für die Aufrechterhaltung der gewünschten Bedingungen in der Klimakammer unerlässlich. Sensoren können jedoch im Laufe der Zeit abweichen oder aufgrund von Verschmutzung oder Alterung an Genauigkeit verlieren. Eine regelmäßige Kalibrierung und Wartung der Feuchtesensoren ist notwendig, um genaue Messungen zu gewährleisten. Man braucht Erfahrung, um zu verstehen, wie man die Ausfallzeiten während der Kalibrierung reduziert und die negativen Auswirkungen der Sensorabweichung vermeidet.
Kondenswasser: Wenn ein erheblicher Temperaturunterschied zwischen der Innen- und der Außentemperatur der klimakammer besteht, kann sich auf Oberflächen, einschließlich Sensoren und anderen Geräten, Kondensation bilden. Dies kann zu ungenauen Messungen und möglichen Schäden an den Geräten führen. Die Platzierung der Messfühler, die Luftströmung und Strategien zur Steuerung der Kammer können dazu beitragen, die negativen Auswirkungen der Kondensation zu vermeiden.
Wechselwirkung zwischen Temperatur und Luftfeuchtigkeit: Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind voneinander abhängige Variablen, und Temperaturänderungen können die Luftfeuchtigkeit beeinflussen. Die Aufrechterhaltung stabiler Temperaturbedingungen ist entscheidend für eine genaue Feuchtigkeitsregelung und -messung.
FAKT:
Wussten Sie, dass bei 37°C und 80%rh ein Gradient von ±0,5°C in der Kammertemperatur einen Unterschied von ±2,5 %rh verursacht!
Erzeugung und Kontrolle der Luftfeuchtigkeit: Die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines bestimmten Feuchtigkeitsniveaus in der Kammer kann eine Herausforderung sein. Verschiedene Methoden zur Erzeugung von Luftfeuchtigkeit, wie z. B. Dampfeinspritzung, Ultraschallbefeuchter oder Systeme mit benetzten Pads, haben ihre eigenen Grenzen und sind möglicherweise nicht für alle Anwendungen geeignet.
Luftstrom und -verteilung: Ein ungleichmäßiger Luftstrom in der Kammer kann zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Luftfeuchtigkeit führen, was zu unterschiedlichen Bedingungen für die verschiedenen Proben und im schlimmsten Fall zu Kondensation führt. Um gleichmäßige Feuchtigkeitsbedingungen zu gewährleisten, sind eine geeignete Luftströmung und -verteilung erforderlich.
Kontamination: Verunreinigungen wie Staub, Chemikalien oder Mikroorganismen können die Feuchtemessung und die Kontrollmechanismen beeinträchtigen, was zu ungenauen Messwerten und instabilen Bedingungen führt. Die Aufrechterhaltung von Sauberkeit und ordnungsgemäßer Filtration in der Kammer ist entscheidend, um die Verunreinigung zu minimieren. Wichtig ist auch die Probenvorbereitung, da die Testproben in der Regel die Hauptquelle für Verunreinigungen und flüchtige Stoffe sind.
Reaktionszeit: Feuchtigkeitssensoren und -regelsysteme können unterschiedliche Ansprechzeiten haben, was sich auf die Fähigkeit auswirken kann, die Luftfeuchtigkeit in der Kammer schnell und genau anzupassen. Die Auswahl des geeigneten Sensors und Steuersystems für die jeweilige Anwendung ist wichtig, um zeitnahe und genaue Anpassungen zu gewährleisten..
Energieverbrauch: Die Aufrechterhaltung eines bestimmten Feuchtigkeitsniveaus in Klimakammern kann erhebliche Mengen an Energie verbrauchen, insbesondere wenn Heiz- und Kühlsysteme zur Stabilisierung der Temperaturbedingungen erforderlich sind. Ein effizientes Design, präzise Steuerungssensoren und energiesparende Maßnahmen können dazu beitragen, den Energieverbrauch und die damit verbundenen Kosten zu senken.
Wie kann PST Ihnen helfen, die perfekten Messlösungen für Ihre Klimakammern zu finden?
Innerhalb von Process Sensing Technologies verfügen wir über eine breite Palette von Mess- und Überwachungslösungen für Klimakammern. Noch wichtiger ist jedoch, dass wir seit 60 Jahren mit Entwicklern, Herstellern, Dienstleistungsunternehmen und Endverbrauchern zusammenarbeiten. Wie können wir also helfen?
Wissen: In erster Linie können wir mit unserem umfassenden Wissen helfen. Ein Großteil der Unterstützung und der Verbesserungen, die wir mit unseren Partnern erreichen, erfolgt durch Zusammenarbeit und Wissensaustausch, der nicht in einem Blog festgehalten werden kann! Montageorte für Sensoren, Filtermanagement, Kalibrierung und Endbenutzerschulung sind alles Aspekte, bei denen wir weiterhin helfen können. Wir verstehen die komplexen Probleme und die Messwissenschaft, die erforderlich sind, um die beste Leistung aus unseren Messtechnologien in diesen vielfältigen und anspruchsvollen Anwendungen herauszuholen.
Fortschrittliche Sensoren: Die Feuchtigkeits- und Temperatursensoren und -fühler von Rotronic sind in ihrer Klasse führend und bieten präzise Messungen, zuverlässige Leistung und intelligente Kalibrierlösungen für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen. Diese Fühler sind für die genaue Kontrolle des Feuchtigkeitsniveaus in Klimakammern unerlässlich.
Messumformer: Das Rotronic Sortiment an Feuchte- und Temperaturmessumformer stellt sicher, dass sie leicht in neue oder bestehende Klimakammersysteme integriert werden können. Mit digitalen oder analogen Ausgängen, einer Reihe von Stromversorgungsoptionen, austauschbaren digitalen Fühlern und einer breiten Palette von Gehäuse-, OEM- (Original Equipment Manufacturing), kundenspezifischen oder kitted-Lösungen können diese Geräte eine nahtlose Kontrolle und Überwachung der Luftfeuchtigkeit, eine einfache Wartung und niedrige Betriebskosten gewährleisten und sicherstellen, dass die Kammerbedingungen für den Endbenutzer stabil und konsistent bleiben.
Datenerfassungs- und Überwachungssoftware: Rotronic bietet Softwarelösungen für die FDA-konforme Datenerfassung und Überwachung der Umgebungsbedingungen in Ihren Kammern in Echtzeit. Damit können Sie den Feuchtigkeitsgehalt verfolgen und analysieren und sicherstellen, dass Ihre Experimente und Tests unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden.
Kalibrierungs- und Wartungswerkzeuge, Dienstleistungen und Fachwissen: Regelmäßige Kalibrierung und Wartung sind unerlässlich, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer Feuchtesensoren und Regelsysteme zu gewährleisten. Rotronic kann diese Dienstleistungen anbieten, einschließlich Kalibrierungswerkzeuge, Schulungen oder Vor-Ort-Wartung, die Ihnen und Ihren Endbenutzern helfen, Kosten zu senken und die Leistung der Kammer zu erhöhen.
Kundenspezifische Lösungen: Speziell für Kammerhersteller können wir Lösungen und Dienstleistungen anbieten, die Ihren spezifischen Anforderungen an die Feuchtigkeitssteuerung und -überwachung entsprechen. Spezielle Verpackungs- und Etikettierungslösungen, Hardware-Modifikationen und Kalibrierungsdienste können Ihnen Zeit und Kosten sparen.
Ergänzende Messungen. Neben Temperatur und Luftfeuchtigkeit bieten Rotronic und PST eine Reihe weiterer Produkte und Lösungen an, von CO2 über Sauerstoff bis hin zu Spurenfeuchte. Unsere Michell-Taupunktsensoren sind allgegenwärtig bei der Steuerung größerer Trocknersysteme, die oft in größeren Klimakammern eingesetzt werden.
In unserem nächsten Blog in dieser Reihe werden wir einige Beispielprojekte untersuchen, die die Herausforderungen und Lösungen, die wir anbieten konnten, hervorheben.