В статье описаны испытания всепогодного уличного шкафа ЦМО ШТВ-1-30.7.6-К3АА-ТК-MC3 со встроенной климатической системой в камере холода. Шкаф предназначен для работы в суровых климатических условиях, и испытания позволяют оценить эффективность его конструкции и климат-системы.
Производственная группа REMER, г. Москва
Производственная группа REMER продолжает серию испытаний всепогодных шкафов в собственной лаборатории. В статье описаны испытания уличного шкафа ШТВ-1-30.7.6-К3АА-ТК-MC3 с климатической системой (кондиционер со встроенным нагревателем 1000 Вт) в камере холода. Климатическая система работает под управлением PDU REM c контроллером второго поколения (рис. 1).
Рис. 1. Интеллектуальный PDU REM-2MC
Цель проводимых испытаний – определение способности шкафа поддерживать заданную внутреннюю температуру в условиях экстремально низких внешних температур и при различной тепловой нагрузке от установленного оборудования. В ходе испытаний оценивались время прогрева шкафа, энергопотребление климат-системы и влияние тепловыделения оборудования на температурный режим внутри шкафа (рис. 2). Результаты испытаний позволят оценить эффективность конструкции шкафа и климат-системы для обеспечения надежной работы оборудования в суровых климатических условиях.
Рис. 2. Укомплектованный уличный шкаф ШТВ-1
Результаты испытаний близких по размерам шкафов будут незначительно отличаться по показателям ввиду большего либо меньшего внутреннего объема шкафа. Графики получены за 2,5 часа работы камеры при Токр. ср. = –30 °C. В качестве имитации работающего оборудования в шкафу устанавливали нагреватели моделей HGL различных модификаций.
Шкаф рассчитан на холодный пуск при Твнутр. > –30 °C, иначе не запустится контроллер климат-системы (реальные тесты показали, что он запускается и при –35 °C, но возможны отклонения этого значения при разных условиях эксплуатации и питания, поэтому исходим из –30 °C). Иными словами, при холодном пуске необходимо предварительно прогреть шкаф. Самый простой вариант – перед включением шкафа подключить полупроводниковый нагреватель на 400 Вт с вентилятором (модель Rem HGL046-400W) до достижения температуры холодного пуска –30 °C.
Условия испытаний
Шкаф установлен в закрытой термокамере (рис. 3). Перед его включением (запускается климат-система) шкаф с открытыми дверями охлаждается до температуры окружающей среды, равной –30 °C (минимальная допустимая температура холодного пуска климат-системы).
Рис. 3. Испытательная камера собственной лаборатории REMER
Красный график (рис. 4, 5) – температура снаружи шкафа (холодный воздух нагнетается внутрь испытательной камеры вентиляторами), сила ветра 1…3 м/с. При реальной эксплуатации нужно учитывать скорость ветра на улице, так как сильный ветер может понизить температуру еще на 5 °C при разных порывах ветра и их продолжительности.
Рис. 4. Графики изменения температуры внутри шкафа в зависимости от тепловой нагрузки установленного внутри оборудования
Рис. 5. Графики работы кондиционера шкафа без оборудования: Токр. ср. = +30 °C; выставлен режим включения кондиционера при внутренней температуре +22 °C
Ход испытаний
Синий график (рис. 4, 5) – шкаф испытывался без тепловой нагрузки (нет потребителей в шкафу – мощность внутренних источников тепла 0 Вт), обогрев осуществлялся только за счет нагревателя климат-системы 1000 Вт, который включается, если температура внутри падает ниже +10 °C (в настройках климатической системы установлен параметр Твнутр. = +10 °C).
Вывод. При разнице температуры с наружной ΔT = 40 °C климат-система шкафа стабильно поддерживает температуру Твнутр. в пределах ±2 °C от заданной. Цикл нагревателя – 6 минут включен / 6 минут выключен. Нагрев шкафа от минимальной температуры холодного запуска –30 °C до заданного значения +10 °C занял 35 минут (ΔT = 40 °C, время прогрева t = 35 мин при потреблении установленным оборудованием 0 Вт). Из графика следует, что нагрев на дополнительные 10 °C займет около 9 минут (ΔT = 50 °C, время прогрева t = 44 мин при потреблении установленным оборудованием 0 Вт), следующие 10 °C – 12 мин (ΔT = 60 °C, время прогрева t = 56 мин при потреблении установленным оборудованием 0 Вт).
Зеленый график (рис. 4, 6) – шкаф испытывался с дополнительной тепловой нагрузкой 250 Вт (оборудование в шкафу потребляет 250 Вт – мощность внутренних источников тепла 250 Вт); обогрев за счет нагревателя климат-системы 1000 Вт включается, если температура Твнутр. падает ниже +10 °C.
Рис. 6. Графики работы кондиционера при установленном в шкаф оборудовании, потребляющем 250 Вт: Токр. ср. = +30 °C; выставлен режим включения кондиционера при внутренней температуре +22 °C
Вывод. Установленное оборудование с малым тепловыделением (250 ± 100 Вт) незначительно влияет на тепловые характеристики шкафа, но позволяет сократить время работы нагревателя климат-системы до 5…12 минут. Время нагрева шкафа от минимальной температуры холодного запуска –30 °C до заданного значения +10 °C составило 20 минут (ΔT = 40 °C, время прогрева t = 20 мин при потребляемой мощности установленного оборудования 250 Вт). Тепла 250 Вт недостаточно, чтобы шкаф подогревался только за счет потребляемого оборудованием электричества.
Фиолетовый график (рис. 4, 6) – шкаф испытывался с дополнительной тепловой нагрузкой 500 Вт (имитация оборудования в шкафу на 500 Вт – мощность внутренних источников тепла 500 Вт); обогрев за счет нагревателя климат-системы 1000 Вт включается, если температура Твнутр. падает ниже +10 °C.
Вывод. Установленное оборудование с тепловыделением 500 ± 100 Вт способно поддерживать оптимальную температуру в шкафу без включения нагревателя климат-системы. Время прогрева от температуры холодного запуска –30 °C до заданной +10 °C составило 15 минут (ΔT = 40 °C, время прогрева t = 15 мин при потребляемой мощности установленного оборудования 500 Вт).
Результаты испытаний
Конструкция шкафа без установленного оборудования гарантированно обеспечивает внутри шкафа температуру +10 °C при температуре окружающего воздуха –30 °C и способна обеспечить стабильное поддержание установленной температуры с циклами «работа/отдых» = 6 мин / 6 мин, что равноценно дополнительным энергозатратам 0,5 кВт/ч. Любое установленное энергозависимое оборудование выделяет тепло, что способствует уменьшению энергозатрат на подогрев шкафа.
Благодаря установленному утеплителю и конструкции шкафа уже при нагрузке 500 Вт от оборудования включения дополнительного подогрева не требуется, оборудование начинает греть само себя и способно поддерживать ΔT = 43…50 °C.
Дальнейшее увеличение нагрузки приведет к включению вентилятора на внешнем контуре кондиционера для удаления избыточного тепла. При большем тепловыделении рекомендуются установка дополнительного вентиляторного модуля R-FAN-3T в крышу либо дверь шкафа и настройка терморегулятора на требуемую температуру.
Также на основании проведенных испытаний сделаны следующие выводы:
- шкаф ШТВ-1-30.7.6-К3АА-ТК эффективно поддерживает заданную внутреннюю температуру в условиях низких внешних температур;
- климат-система обеспечивает быстрый прогрев шкафа от температуры холодного пуска (–30 °C) до рабочей температуры (+10 °C). Время прогрева зависит от наличия и мощности установленного оборудования;
- тепловыделение установленного оборудования существенно влияет на энергопотребление климатической системы. При тепловой нагрузке 500 Вт и более дополнительный подогрев шкафа не требуется;
- конструкция шкафа и используемые теплоизоляционные материалы обеспечивают эффективную теплоизоляцию, что позволяет снизить энергозатраты на поддержание температурного режима.
Эти выводы позволяют оценить применимость шкафа для использования в различных климатических условиях и подобрать оптимальную конфигурацию оборудования для обеспечения надежной работы.
Опубликовано в журнале «ИСУП» № 2(116)_2025
А. В. Липень, заместитель директора по развитию ИООО «ЦМО»,
Производственная группа REMER, г. Москва,
тел.: +7 (495) 363-9333,
e-mail: info@remergroup.ru,
сайт: remergroup.ru
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")