Советы по контролю микроклимата от Rittal: действительно ли нужен холодильный агрегат?

2017-11-08. Электротехнические компоненты в распределительных шкафах и шкафах управления генерируют тепло. Для защиты от слишком высоких температур необходимо эффективно отводить тепло из распределительного шкафа. Однако при этом не всегда требуется активный компонент контроля микроклимата, такой как холодильный агрегат. В зависимости от тепловыделения и габаритов распределительного шкафа может быть достаточно и пассивного отвода тепла.

Обычно максимальная рабочая температура электронных и электротехнических компонентов, устанавливаемых в распределительных шкафах, не превышает 50 °C. При этом от температуры во многом зависит и срок службы таких компонентов: достаточно понизить ее примерно на 10 °C, и техника прослужит вдвое дольше. Так, идеальная температура внутри распределительного шкафа, дающая оптимальный баланс между сроком службы компонентов и затратами на охлаждение шкафа, как правило, составляет 35 °C.

Преимущества пассивного отвода тепла

Для отвода тепла из распределительного шкафа, по сути, существует два способа: применение какой-либо теплоотводящей среды (воздуха или холодной воды), либо конвекционный перенос тепла через поверхность шкафа. При первом способе (активном охлаждении) требуются дополнительные приборы. Это могут быть фильтрующие вентиляторы, холодильные агрегаты или воздухо-водяные теплообменники. При пассивном отводе тепла оно передается исключительно через стенки распределительного шкафа. Преимущества последнего способа очевидны: более низкие затраты, поскольку для такого способа отвода тепла не требуются дополнительные приборы. Так, пассивный отвод тепла обеспечивает экономию при эксплуатации, а также сокращение затрат на электроэнергию и обслуживание. Поскольку дополнительных отверстий в стенах распределительного шкафа не требуется, установка лучше защищена от пыли и влаги. В то же время полностью закрытый шкаф гораздо легче защитить от электромагнитных воздействий. А еще при таком способе отвода тепла не накапливается конденсат, который может появляться при активном охлаждении. Наконец, раз при неизменном уровне тепловыделения в распределительном шкафу сохраняется постоянная температура, то и нагрузка на компоненты, возникающая из-за перепадов температур, будет ниже, чем при активном контроле микроклимата.

Улучшенный отвод тепла через поверхности с большей площадью

При всем этом пассивный отвод тепла имеет свои ограничения, связанные с теплофизическими особенностями среды. Иными словами, чем ниже температура окружающей среды, тем выше эффективность этого способа. Кроме того, для отвода тепла решающую роль играет коэффициент теплоотдачи материала, из которого изготовлен распределительный шкаф, и эффективная поверхность шкафа. В стандарте DIN EN 0660-600-1 Приложение 2 / IEC TR 60890 указывается, как вычисляются эти показатели. Эффективная поверхность шкафа для тех или иных его габаритов достигает максимума, когда распределительный шкаф стоит в помещении отдельно и свободно. Она снижается в том случае, когда шкафы стоят в ряд, смонтированы на стене или имеют покрытую верхнюю плоскость. Если значения рассеиваемой мощности компонентов в распределительном шкафу и окружающей температуры известны, то среднюю температуру внутри шкафа вычислить очень легко.

Если полученное значение выше желаемой температуры внутри шкафа, то это вовсе не означает, что обязательно требуется активное охлаждение. К примеру, если можно заменить распределительный шкаф на более объемный, это позволит обойтись и пассивным отводом тепла. Особенно это касается малых шкафов: стоит лишь немного увеличить их поверхность, как максимальная внутренняя температура значительно падает. Это необходимо учитывать, когда требуется рассчитать габариты шкафов управления и распределительных шкафов с низкой тепловой нагрузкой.

Еще одна возможность состоит в том, чтобы устанавливать вне распределительного шкафа компоненты с особенно высоким тепловыделением, такие как тормозные реостаты. Таким образом, умелое проектирование шкафов управления и распределительных шкафов позволяет эффективно снизить расходы на отвод тепла. При этом решающую роль играют величина распределительного шкафа, его размещение и расположение компонентов с максимальной рассеиваемой мощностью.

Материал корпуса шкафа также влияет на контроль микроклимата: если в машиностроении традиционно преобладают корпуса из окрашенной листовой или нержавеющей стали с коэффициентом теплоотдачи около,то в двухстенных или изолированных конструкциях корпусов для других отраслей или для наружного применения коэффициент теплопередачи будет уже совершенно иным.