Выбор климатической камеры: финансы и нюансы?

Испытания на воздействие окружающей среды присутствуют в мире разработок и производства уже много десятилетий. Научные предприятия, коммерческие структуры и производственные центры создают свои испытательные лаборатории, в реестр которых обязательно входят испытательные камеры тепла-холода-влажности (промышленные климатические камеры), вакуумные камеры, термострессовые и т.п.
Выбирая камеру для своей лаборатории, заказчик, конечно, отталкивается от своих практических потребностей, но при этом зачастую находится в плену стереотипов, мешающих сделать правильный выбор.

Рис. 2. Камера SE-300-2-2, представленная «Диполем» на выставке «Экспоэлектроника-2014»
Рис. 3. Возможен коллаж с камерой и купюрами

Прежде всего, хотелось бы обратить внимание на то, что многие считают, будто для покупки климатической камеры достаточно знать всего три вещи: объем камеры, диапазон действующих температур и страну-производителя. Да, в случаях, когда требуется испытывать образцы серийной продукции без подключения внешней нагрузки и имеющих высокую теплопроводность, это действительно так. Но есть и другие важные параметры, о которых обязательно следует помнить. Предлагаю разделить эти параметры на две категории: «субъективные» и «качественные».
К субъективным параметрам, например, относится страна-производитель. Уверен, что среди читателей найдутся те, кто скажет: «Китай не нужен!» Эту фразу я часто слышу, продавая камеры или другое испытательное оборудование (в частности, вибростенды или испытательные центрифуги). Я вовсе не собираюсь защищать азиатских производителей, тем более что являюсь продавцом сугубо американского оборудования. Вместе с тем хотелось бы видеть непредвзятый подход, чтобы уже при следующей встрече не сталкиваться с амбициозным: «Американское оборудование мы не купим, американцы наш политический оппонент! Нам бы Японию или Германию». Сразу возникает соблазн напомнить об исторических событиях семидесятилетней давности и услышать в ответ новые насколько субъективные, настолько и неубедительные аргументы. В общем, как вы понимаете, к профессиональному выбору оборудования такие разговоры никак не относятся, а только заполняют паузы в размышлениях. Для того чтобы решить для себя, с каким производителем лучше иметь дело, достаточно тщательно изучить, из чего же состоят камеры и какими параметрами они обладают.
Важнейшими качественными параметрами у климатических камер являются:

  1. Точность поддержания температуры в объеме.
  2. Мощность компрессоров и тэнов (скорость нагрева-охлаждения).
  3. Возможности по тепловому рассеянию.
  4. Программное управление.
  5. Гибкость к новым условиям испытаний.
  6. Конструкция и ремонтопригодность.

Настало время поговорить о каждом из них по отдельности.

Точность поддержания температуры в объеме

В России нормативными документами, указывающими на требования к климатическим испытаниям, являются ГОСТы. Они существуют как для военной, так и гражданской продукции, и делятся по типам промышленности. Но практически во всех случаях их можно объединить по требованию к погрешности температуры в объеме (±2 °С).
Однако дело в том, что в США и Европе эти требования гораздо строже: от ±0,5 до ±1 С°. Поэтому производители американских и европейских камер вынуждены достигать подобных минимальных значений для своих камер, иначе их просто никто не купит. В то же время в странах Азии, возможно, в силу сложившихся когда-то отношений с СССР требования гораздо мягче, те же, что и у нас, — ±2 °С.
Очевидно, что любое оборудование приобретает определенные, скажем так, «погрешности», возникающие со временем или при транспортировке (хоть по воде, хоть по воздуху). Если представить, что в результате трехлетнего использования или в силу других причин евро-американская камера при всех ее качественных характеристиках «выползет» за пределы погрешности на 20%, то мы получим результат ±(0,6–1,2) °С. ГОСТ с его требованием в ±2 °С это вполне удовлетворяет.
Тот же расчет для азиатской камеры приведет к параметру ±2,4 °С. И вот тут вы можете ее долго ремонтировать, менять компрессоры, останавливать производство, но законными методами аттестовать ее никак не удастся. До тех пор пока ее не отремонтируют, вы не сможете проводить испытания на такой камере.

Мощность компрессоров и тэнов

Стоимость камеры на 30–40% зависит от мощности встроенных в нее компрессоров и тэнов. ГОСТы, как правило, регламентируют скорость нагрева или охлаждения 2–3 °С/мин. Этим требованиям соответствуют отечественные и китайско-тайваньские камеры, имеющие все те же риски, описанные выше. Но если необходимо в несколько раз сократить время выдерживания, а следовательно, и время испытаний, то стоит присмотреться к камере американского или европейского качества. Время выдерживания — это время, которое требуется любому испытателю. Температура во внутреннем объемы камеры (в воздухе) должна выравняться с температурой на поверхности испытываемого образца. Теплопроводность образца может быть разной, отчего время выдерживания колеблется от 15 минут до нескольких часов. Обращайте внимание на скорость нагрева/охлаждения, она существенно влияет на цену!
Хочется добавить, что камера с мощными компрессорами позволяет делать термострессовые испытания (скорость нагрева 10–15 °С/мин), опять же сэкономив 5–6 млн рублей на покупке одной камеры вместо двух разных.

рис 1.jpg

Возможности камеры по тепловому рассеянию

Этот параметр — самая «замалчиваемая» продавцами характеристика при продаже камер. Если объяснять доступно, то возможности по тепловому рассеянию можно описать как способность холодильной машины сохранять режим заданной низкой температуры, несмотря на рассеивание тепла внутри морозильной камеры (например, при включенном утюге в морозилке холодильника).
Каждая камера имеет разные возможности по тепловому рассеянию, соответственно имея разную холодопроизводительность. Так, камеры Thermotron Industries (США) серии SE способны поддерживать общий диапазон температур от –70 до +180 °С. Но при тепловом рассеянии, возникающем от работающего внутри камеры некоего источника в 2000 Вт, такие камеры смогут выйти на максимально отрицательную температуру –54 °С. Если взять более дешевую камеру другой серии (типа S или SM), то ограничение отрицательного диапазона температур с –70 до –54 С° произойдет уже при 200 Вт.
Таким образом, качественный параметр «возможности по тепловому рассеянию» крайне важен в тех случаях, когда вы собираетесь испытывать некий прибор или мотор в подключенном состоянии. Перед покупкой камеры необходимо в официальном порядке сообщить поставщику параметры теплового рассеяния образца, который вы собираетесь испытывать в подключенном состоянии (в крайнем случае — потребляемую им мощность). Если упустить это из виду, можно оказаться в очень неприятной ситуации, когда камера с подключенным образцом выйдет максимум на –25 °С, а продавец заявит, что не был оповещен о необходимом параметре и формально будет прав, отстраняя претензию.