Prüfdurchlauf in halber Zeit

Neue CO2 Kältetechnik in der Umweltsimulation erfüllt nicht nur die Vorgaben der EU F-Gas Verordnung für einstufige Kälteanlagen, sie kann unter anderem auch zu beschleunigten Abläufen im Prüflabor führen. Mit dem erweiterten Temperaturbereich der neuen Prüfschränke bis -50°C sind Änderungen an bisherigen Prüfprogrammen möglich, die teilweise zu signifikanter Zeiteinsparung führen.

Am Beispiel der IEC 60068-2-14 (Ed. 7) zeigt sich, dass Prüfläufe je nach gewählten Parametern in weniger als der halben bisher benötigten Zeit durchgeführt werden können. Eine typische Prüfsituation ist die Prüfung elektronischer Komponenten mit den Vorzugstemperaturen TA -40°C und TB +85°C gemäß Prüffall Na. Durch die in der Norm beschriebene „Increased Severity“ kann der auf den Prüfling wirkende Temperaturstress angepasst werden. Die Temperatursollwerte der Prüfung werden für eine bestimmte Zeit unter bzw. über die Zieltemperaturen (z.B. -40°C und +85°C) gesetzt. Dabei ist darauf zu achten, die Soll-Temperaturen sofern in der relevanten Prüfvorschrift nicht anders spezifiziert aus der IEC 60068-2-1 zu wählen. Basierend auf diesen Angaben wäre die nächste Vorzugstemperatur -50°C. Es ist oft sinnvoll, den gleichen Temperaturunterschied von 10 K für den oberen Wert TBi anzuwenden. Wird für die Zeiträume „ts*“ der Prüfnorm die Soll-Temperatur des Prüfschranks zeitweise auf -50°C und +95°C eingestellt, kann sich die Umtemperierung des Prüflings stark beschleunigen.  

Der reale Vergleich der beschriebenen Prüfung in ansonsten identischen 600l Prüfschränken mit -40°C R-449A-Kältetechnik und -50°C CO2-Kältetechnik mit einem 10 cm-Aluminium-Würfel als Prüfling und einer Haltedauer von t1 = 10 h ergab diese Werte: 

Auch ohne „Increased Severity“ erfolgt die Umtemperierung des Prüflings mit CO2-Kältetechnik rund drei Stunden schneller. Das liegt vor allem an der stark abfallenden Kälteleistung des R-449A Systems mit einer möglichen Endtemperatur von -40°C. Es braucht sehr lang, um den Prüfling von -30°C auf -40°C zu temperieren. 

Die im Beispiel weitere deutliche Reduzierung der Prüfzeit ist mit dem zeitweisen Temperaturvorhalt -50°C möglich. Die anströmende Luft erreicht schnell -50°C und wird erst auf -40°C geregelt, wenn die Kerntemperatur des Prüflings sich der Zieltemperatur -40°C nähert (∆Ts). Wer den Programmieraufwand effizienter gestalten will, für den steht für die Prüfschränke von Weiss Technik ein Zubehörpaket zur Verfügung, das einen Temperaturfühler und passende Prüfprogramme enthält. 

Zeiteinsparungen können auch mit -70°C Geräten erreicht werden. Der Energieverbrauch ist allerdings höher. Weitere Verkürzungen durch noch stärker abweichende Vorhaltetemperaturen sind schwierig, da es hier schnell zu einer ungewollten Verschärfung der Prüfung kommen kann (vor allem bei hohen Temperaturen). Ist die Zeiteinsparung nicht der führende Parameter, lässt sich mehr Effizienz auch durch die Erhöhung der Anzahl der Prüflinge im Prüfschrank erreichen, die gleichzeitig umtemperiert werden. Die höhere Leistung der CO2-Geräte in Verbindung mit den veränderten Normvorgaben schafft so mehr Prüf-Kapazität. Das gilt unter anderem auch für Prüfungen nach IEC 60068-2-2, Prüffälle Bd und Be.

Sollen Prüfschränke ersetzt werden, genügt im Fall eines alten Geräts mit -40°C Tieftemperatur in jedem Fall ein Ersatz mit CO2-Kältetechnik bis -50°C. In vielen Fällen ist auch das Ersetzen eines Geräts mit -70°C Tieftemperatur möglich, bei deutlich niedrigeren Investionskosten. Die Kälteleistung eines -50°C Prüfschranks mit CO2-Technik ist bei -40°C circa halb so hoch wie die einer -70°C Kaskade. Das genügt insbesondere für die Anforderungen aus IEC 60068-2-1, Prüffälle Ab, Ad und Ae.

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