Validierung

Ein Hitzetunnel ist eine thermische Anlage zur Regelung von Temperaturen im Bereich von -10°C bis +300°C. Einfache Hitzetunnel sind isolierte Kammern mit einer regulierbaren Heizung. Fortschrittlichere Hitzetunnel sind auch in der Lage Temperaturen unter der Umgebungstemperatur anzusteuern (per Kühlung), und/oder sie haben die Fähigkeit Vakuum zu erzeugen.

Die meisten Hitzetunnel sind mit Innen- und Außentüren ausgestattet, die häufig aus Glas bestehen, um Transparenz zu gewährleisten. Die wichtigsten Steuerungen umfassen eine Zeitschaltuhr. Einige können auch so programmiert werden, dass verschiedene Temperaturen angesteuert werden. Hitzetunnel variieren in der Größe von Tischgeräten bis hin zu großen Industrieanlagen. Die Temperaturverteilung ist entweder durch Schwerkraft bedingt oder wird durch erzwungene Konvektion mittels eines Ventilators.

Richtlinien

Die DIN 12880 spezifiziert Leistungsanforderungen und Prüfvorschriften für Hitzekammern und Inkubatoren in Laboratorien. Dieser Standard ist für Kammern und Inkubatoren mit einem Temperaturbereich von -10 bis 300 °C gültig und schließt Schüttel-Inkubatoren und Vakuum-Hitzetunnel mit ein.

Die Validierung eines Hitzetunnels besteht aus verschiedenen Schritten zur Installationsqualifizierung (IQ), Funktionsqualifizierung (OQ) und Leistungsqualifizierung (PQ).

Die IQ wird durchgeführt, um nachzuweisen, dass der Hitzetunnel geprüft ist und alle erforderlichen Bestandteile für eine ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit vorhanden sind.

Während der OQ werden die Leistung des Hitzetunnels und seine Funktionsabläufe überprüft. Die OQ besteht aus einem Temperaturmapping der leeren Kammer und wird durchgeführt, um zu bestätigen, dass der Leerkammerprozess nach festgelegten Akzeptanzkriterien funktioniert. Die OQ beinhaltet ebenfalls Informationen über die Kalibrierung des Messequipments und definiert die Position der Thermoelemente und/oder der Datenlogger im Hitzetunnel.

Die PQ weist nach, dass die beladene Hitzetunnel-Kammer in der Lage ist, den vorgegebenen Temperaturbereich überall in der Kammer erreichen und einhalten zu können. Außerdem werden der Einfluss des Öffnens der Türen für unterschiedlich lange Zeiträume und die Auswirkungen eines Stromausfalls auf die Fähigkeit des Ofens, das Temperaturprofil wieder zu erreichen, bewertet.

Nach DIN 12880 ist die Temperatur auf drei horizontalen, gleichmäßig über den Innenraum verteilten Messebenen zu messen wobei pro Ebene neun Messpunkte (Ecken, Mitte und Seitenmitte) verwendet werden. Bei kleineren Hitzetunneln mit weniger als 50 Liter sind in der Regel zwei Messebenen mit vier Messpunkten (Ecken) pro Ebene plus einem in der Mitte pro Ebene ausreichend. Während der OQ werden die Messpunkte in der leeren Kammer 15 mm über der Regaloberfläche angebracht, während der PQ werden sie in beladenen Proben platziert. Hitzetunnel mit erzwungener Luftzirkulation sollten mit eingeschaltetem Gebläse getestet werden.

Validierungstest

Die Prüftemperaturen sollten die folgenden drei sein:

• Eine innerhalb des unteren Fünftels des Betriebstemperaturbereichs, jedoch maximal 20 °C über der Mindestbetriebstemperatur
• eine im oberen Fünftel des Betriebstemperaturbereichs, jedoch höchstens 20 °C unter der Nenntemperatur
• eine Temperatur in der Mitte des Betriebstemperaturbereichs.

Bei der Validierung von Vakuum-Hitzetunneln müssen sich die Temperaturmesspunkte in direktem Kontakt mit den Einlegeböden befinden, da die Erwärmung der Proben im Vakuum größtenteils auf Wärmeleitung über die Einlegeböden zurückzuführen ist. Die Temperatur sollte an fünf Messpunkten (Ecken + Mitte) in jeder Messebene gemessen werden und der Druck sollte auf 20 mBar oder weniger eingestellt werden.

Sobald das Gleichgewicht erreicht ist, sollten eine Stunde lang alle zehn Sekunden Temperaturmessungen vorgenommen werden, jedoch nicht früher als zwei Stunden nach dem Einschalten der Geräte.

Die verschiedenen kabellosen Datenlogger von Ellab sind ideal für die Messung von Temperatur und Druck in Hochtemperatur- und/oder Vakuumöfen. Selbst bei den meisten Standard-Hitzetunneln, die über Zugangsöffnungen verfügen, könnte das Einführen von Thermoelementen durch diese Öffnungen die Integrität der Kammeratmosphäre stören.

Die Umgebungstemperatur während des Tests sollte bei 22 ± 3 °C liegen.