SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Выбор способа охлаждения электротехнического шкафа

Для того чтобы оборудование в электротехническом шкафу не выходило из строя, необходимо поддерживать определенную температуру и влажность. Для охлаждения и борьбы с конденсатом применяются разные методы, которые выбираются в зависимости от условий эксплуатации. В статье приведены расчеты, на которые следует опираться при выборе метода охлаждения, и показано, что на базе электротехнического шкафа EMS торговой марки Elbox можно собрать решение с любым способом вентиляции.

Remer Production Group, г. Москва

Remer_Elbox.png

Специалисты, работающие с техническим оборудованием, знают, насколько важен правильный климат-контроль внутри электротехнического шкафа. Ведь после подбора оборудования для реализации проекта, после его пусконаладки наступает период эксплуатации, который должен протекать многие годы. Но такие факторы, как суточные колебания температуры внутри металлических шкафов, влажность, конденсат, а в последующем и коррозия, могут значительно сократить жизнь оборудования.

Для того чтобы понять, какое устройство для создания климата поставить в шкаф, необходимо знать, какие способы охлаждения существуют.


Естественная конвекция

Если температура снаружи электротехнического шкафа ниже температуры внутри, то отдача тепла во внешнюю среду происходит через поверхность шкафа. Этот способ эффективен при условии, если наружная температура ниже требуемой температуры внутри шкафа на 25 градусов. При расчете уровня тепла, излучаемого электротехническим шкафом, можно использовать простое уравнение: 

Ps(B) = k × A × ∆T ,

где Ps [ватт] – тепловая энергия, излучаемая во внешнюю среду с поверхности шкафа;
k [Вт/м²К] – коэффициент теплоотдачи, который зависит от материала (листовая сталь – 5,5 Вт/м²К, пластмасса – 3,5 Вт/м²К);
А [м²] – площадь поверхности электротехнического шкафа.

Следует отметить, что в формуле берется эффективная площадь теплообмена шкафа и что способ установки шкафа (свободно стоящий, у стены, в нише) радикально влияет на теплообмен.

В области систем микроклимата для шкафов действуют несколько стандартов: IEC 60 890 (ранее МЭК 890), EN 60 814, DIN 57660 часть 500, VDE 0660 часть 500. Все они являются по сути одной и той же нормой, принятой разными институтами.

Стандартом предусмотрена классификация типов установки шкафов и указана формула для расчета эффективной площади теплообмена А для каждого случая:
- один шкаф, свободно стоящий: A = 1,8 · H · (W + D) + 1,4 · W · D;
- один шкаф, монтируемый на стену: A = 1,4 · W · (H + D) + 1,8 · D · H;
- крайний шкаф свободно стоящего ряда: A = 1,4 · D · (H + W) + 1,8 · W · H;
- крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену: A = 1,4 · H · (W + D) + 1,4 · W · D;
- не крайний шкаф свободно стоящего ряда: A = 1,8 · W · H + 1,4 · W · D + D · H;
- не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену: A = 1,4 · W · (H + D) + D · H;
- не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену под козырьком: A = 1,4 · W · H + 0,7 · W · D + D · H,
где W – ширина шкафа, м; H – высота шкафа, м; D – глубина шкафа, м.
∆T [К] – разница температур воздуха снаружи/внутри шкафа.
В данном случае устройство охлаждения не требуется.


Принудительная вентиляция

При данном методе охлаждение осуществляется с помощью вентилятора с фильтром. Принудительная вентиляция применяется в чистых помещениях с приемлемым колебанием температур, если требуемая температура внутри шкафа превышает температуру окружающей среды на 10 градусов. Для расчета необходимого потока воздуха используется уравнение:

Formula.png

где V [м³/ч] – воздушный поток, создаваемый вентилятором с фильтром;
Pv [ватт] – тепловая энергия, образующаяся внутри шкафа за счет нагревания работающего установленного оборудования;
∆T [К] – разница температур воздуха снаружи и внутри шкафа.

Электротехнические напольные шкафы Elbox серии EMS имеют в линейке аксессуаров стенки для монтажа вентиляторов PF, произведенные фирмой Pfannenberg EMS-WF. Стенки предназначены для обеспечения климат-контроля путем установки вентиляторов и выпускных фильтров. При этом сохраняется степень защиты корпуса IP55. В нижнюю часть стенки шкафа устанавливается вентилятор, в верхнюю – фильтр, который имеет одинаковый дизайн с вентилятором. Крепление вентилятора и фильтра производится методом защелкивания и не требует дополнительных крепежных элементов.

Ris.1.png

Рис. 1. Стенки EMS-WF c установленными вентилятором и фильтром


Замкнутый контур охлаждения

При замкнутом контуре охлаждения внутренняя воздушная среда изолирована от внешней, благодаря чему обеспечивается охлаждение и циркуляция чистого воздуха внутри электротехнического шкафа, а температура внешней среды превышает необходимую температуру внутри корпуса. Такое активное охлаждение осуществляется с помощью кондиционеров и теплообменников. При проектировании следует учитывать размер шкафа и температуру окружающей среды, используя диаграммы в расчетах. Требуемая мощность охлаждения вычисляется по уравнению:

Pк = Pv − Pr ,

где Pк [ватт] – холодопроизводительность кондиционера;

Pv [ватт] – тепловая энергия, образующаяся внутри шкафа за счет нагревания работающего электротехнического оборудования;
Pr [ватт] – теплоотдача через корпус электротехнического шкафа (не учитывая коэффициент изоляции).

Pr = k × A × ∆T ,

где k [Вт/м²К] – коэффициент теплоотдачи;

А [м²] – площадь поверхности электротехнического шкафа;

∆T [К] – разница температур воздуха снаружи и внутри шкафа.

Для определения мощности требуемого кондиционера необходимо использовать кривую производительности (рис. 2). Холодопроизводительность должна примерно на 10 % превышать величину тепловых потерь от установленных компонентов.

Ris.2.png

Рис. 2. Кривая производительности для определения мощности кондиционера

Российский производитель электротехнических шкафов Elbox вывел на рынок аксессуар для линейки напольных электротехнических шкафов EMS – крышу для монтажа кондиционера DTT, выпущенного немецкой компанией Pfannenberg EMS-RC. Это охлаждающее устройство надежно предохраняет оборудование от образования капель воды благодаря запатентованной сверхнадежной системе удаления конденсата. Кондиционеры отличаются простотой установки, снабжены мультиконтроллером и легко обслуживаются. Крыша для монтажа кондиционера обеспечивает степень защиты корпуса IP54. Плюсом такого решения является значительная экономия места в электротехническом шкафу. Крыша выполнена таким образом, что потолочные кондиционеры устанавливаются посередине шкафа.

Ris.3.png

Рис. 3. Крыша для установки кондиционера DTT EMS-RC

После того как выбран оптимальный способ вентиляции, подбираются соответствующие аксессуары. На базе электротехнического шкафа EMS торговой марки Elbox можно собрать решение с любым необходимым способом вентиляции.

Линейный электротехнический шкаф серии EMS – флагман торговой марки Elbox. Основу конструкции шкафа составляет инновационный сложный профиль МS. Несущая нагрузочная способность каркаса составляет 1800 кг при равномерно распределенной статической нагрузке.

Ris.4.png

Рис. 4. Шкаф EMS в стандартной комплектации

Монтажная панель выполнена из оцинкованной листовой стали толщиной 3,0 мм, имеет двойную окантовку, что повышает несущую нагрузочную способность, которая составляет 600 кг/м².

Ris.5.png

Рис. 5. MS – сложный профиль шкафа EMS

На базе корпуса EMS, дополненного стенками или крышей, с помощью различных аксессуаров создается шкаф с климатикой. При использовании монтажной шины EMS-RV-Х.23 с тремя поверхностями перфорации возможен монтаж в трех плоскостях: горизонтальной, вертикальной и с торца. Распределенная нагрузочная способность монтажных шин EMS-RV‑23.23 достигает 40 кг, EMS-РRV‑48.23 – 80 кг и EMS-RV‑73.23 – 180 кг. Если необходимо создать 19‑дюймовое пространство внутри шкафа, то комплект юнитовых направляющих из 4 вертикальных направляющих и 4 поперечных кронштейнов с возможностью регулировки по глубине шкафа поможет его организовать.

Большим плюсом является производство в зоне Таможенного союза, что позволяет использовать оборудование Elbox в процессе импортозамещения. Еще один плюс – цена, на которую не влияют курсы валют.

Торговая марта Elbox является собственностью производственной группы REMER (Россия), которой также принадлежат такие торговые марки, как ЦМО и Rem.

В этом году производственная группа REMER отмечает свое пятнадцатилетие. За это время было разработано более тысячи изделий, приобретен неоценимый опыт, что позволяет компании успешно конкурировать с западными производителями.

Подробнее ознакомиться с каталогом производимых линеек вы можете на сайте торговой марки Elbox www.elbox.ru.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(62)_2016

Remer Production Group, г. Москва,
тел.: +7 (495) 363-9333,
e‑mail: ru@elbox.ru,
www.elbox.ru