Dobór chłodzenia szafy sterowniczej nie powinien opierać się wyłącznie na jej wymiarach. Dwie szafy o identycznej wielkości mogą wymagać zupełnie innej mocy chłodniczej, jeśli w jednej pracuje kilka falowników i zasilaczy, a druga zawiera elementy generujące znacznie mniej ciepła.
Znaczenie ma również temperatura na hali, obecna wentylacja, miejsce montażu szafy, a w przypadku instalacji zewnętrznych nawet ekspozycja na promieniowanie słoneczne.
Dlatego przed wyborem chłodnicy warto najpierw określić rzeczywiste obciążenie cieplne obudowy. Jakie dane trzeba zebrać i na co zwrócić uwagę, aby poprawnie dobrać chłodzenie szafy sterowniczej?
Od czego zależy obciążenie cieplne szafy sterowniczej?
Obciążenie cieplne szafy zależy nie tylko od ciepła generowanego przez znajdujące się w niej urządzenia. W najnowszej metodzie doboru Cabinet Cooler producent EXAIR wyróżnia cztery główne elementy, które mogą wpływać na wymagane chłodzenie:
- ciepło generowane wewnątrz szafy,
- wpływ temperatury otoczenia,
- wpływ obecnej wentylacji szafy,
- obciążenie wynikające z promieniowania słonecznego.
Dopiero ich uwzględnienie pozwala określić rzeczywiste zapotrzebowanie na chłodzenie.
Ciepło generowane przez urządzenia
Falowniki, zasilacze, transformatory, sterowniki oraz inne podzespoły elektryczne podczas pracy generują ciepło. Im większe są ich straty mocy, tym większą ilość energii cieplnej trzeba odprowadzić z zamkniętej obudowy.
Jeżeli dostępne są informacje producentów podzespołów dotyczące strat mocy, można wykorzystać je podczas określania obciążenia cieplnego. Jeśli takich danych nie ma, w swoim procesie doboru wykorzystujemy również pomiary aktualnej temperatury wewnątrz i na zewnątrz szafy.
Temperatura otoczenia
Kolejnym czynnikiem jest ciepło przenikające do obudowy z otoczenia. Problem może być szczególnie widoczny w pobliżu pieców, suszarni, maszyn emitujących dużą ilość ciepła lub na halach, na których latem występują wysokie temperatury.
Do doboru nie warto przyjmować komfortowej temperatury zmierzonej przypadkowego dnia. Znacznie ważniejsza jest najwyższa temperatura otoczenia, jakiej można realnie spodziewać się w miejscu pracy szafy, oraz wymagana temperatura wewnątrz obudowy.
Istniejące wentylatory
Jeżeli szafa jest obecnie chłodzona wentylatorami, również trzeba uwzględnić ich pracę.
Przy przejściu na chłodnice szaf sterowniczych Cabinet Cooler otwory wentylacyjne powinny zostać zamknięte, a dotychczasowe wentylatory usunięte lub wyłączone. Dlatego w procesie doboru EXAIR uwzględnia również ich dotychczasowy wpływ na chłodzenie obudowy. Producent wykorzystuje w tym celu m.in. przepływ wentylatora lub jego średnicę.
Promieniowanie słoneczne
Czwarty element dotyczy przede wszystkim szaf montowanych na zewnątrz i wystawionych bezpośrednio na działanie słońca.
Promieniowanie słoneczne może stanowić dodatkowe źródło ciepła, którego nie powinno się pomijać. Producent zwraca tutaj uwagę również na kolor obudowy – jasne powierzchnie pochłaniają mniej energii słonecznej niż ciemne.
Jakie dane trzeba zebrać przed doborem chłodzenia?
Im dokładniejsze dane wejściowe, tym mniejsze ryzyko niedowymiarowania lub niepotrzebnego przewymiarowania chłodnicy. Przed doborem warto zebrać przede wszystkim:
| Dane | Dlaczego są potrzebne? | Dane | Dlaczego są potrzebne? |
| Wysokość, szerokość i głębokość szafy | Pozwalają określić wielkość powierzchni obudowy | Straty mocy urządzeń znajdujących się w szafie | Pomagają określić wewnętrzne źródła ciepła |
| Aktualna temperatura wewnątrz szafy | Pokazuje rzeczywiste warunki pracy elektroniki | Dane istniejących wentylatorów | Potrzebne, jeśli obecna wentylacja zostanie usunięta |
| Aktualna temperatura otoczenia | Pozwala ocenić obecny przepływ ciepła | Informacja o montażu na zewnątrz i ekspozycji na słońce | Pozwala uwzględnić dodatkowe obciążenie słoneczne |
| Maksymalna przewidywana temperatura otoczenia | Pozwala uwzględnić najtrudniejsze warunki pracy | Warunki środowiskowe | Pomagają dobrać odpowiedni wariant NEMA |
| Wymagana temperatura wewnątrz szafy | Określa cel, jaki ma osiągnąć system chłodzenia | Dostępne ciśnienie i ilość sprężonego powietrza | Wpływa na rzeczywistą wydajność Cabinet Cooler |
Nie zawsze klient będzie dysponował wszystkimi wartościami. W praktyce warto jednak zacząć od wymiarów szafy, temperatury obecnej i maksymalnej, temperatury docelowej oraz informacji o urządzeniach znajdujących się wewnątrz.
Te dane pozwalają znacznie lepiej ocenić aplikację niż sam wymiar obudowy.
Jak określić wymaganą moc chłodzenia szafy sterowniczej?
Nie ma jednej mocy chłodniczej odpowiedniej dla szafy o określonych wymiarach. Proces należy rozpocząć od określenia obciążenia cieplnego w konkretnych warunkach pracy. Według aktualnej metody EXAIR należy uwzględnić obciążenie wewnętrzne, wpływ temperatury otoczenia, istniejącą wentylację oraz – jeśli dotyczy – wpływ promieniowania słonecznego.
W praktyce proces wygląda następująco:
- Określ warunki panujące obecnie w szafie – zmierz temperaturę wewnątrz i na zewnątrz obudowy podczas normalnej pracy maszyny.
- Określ najtrudniejsze warunki otoczenia – uwzględnij maksymalną temperaturę, jaka może wystąpić na hali lub w miejscu montażu szafy.
- Ustal wymaganą temperaturę wewnętrzną – powinna wynikać z warunków dopuszczalnych dla urządzeń znajdujących się w obudowie.
- Zidentyfikuj główne źródła ciepła – jeżeli dysponujesz danymi dotyczącymi strat mocy falowników, zasilaczy, transformatorów lub innych urządzeń, warto uwzględnić je w analizie.
- Sprawdź obecną wentylację – jeżeli w obudowie pracuje wentylator, podczas zmiany sposobu chłodzenia trzeba uwzględnić jego dotychczasowy udział.
- Oceń wpływ otoczenia – w przypadku szaf zewnętrznych sprawdź m.in. ekspozycję na bezpośrednie działanie słońca.
Zebrane informacje wykorzystamy następnie w procesie doboru konkretnej mocy chłodniczej. Takie podejście ogranicza ryzyko zarówno zbyt małej wydajności chłodzenia, jak i wyboru urządzenia znacznie większego niż rzeczywiście potrzebne.
Jak z wymaganej mocy przejść do wyboru Cabinet Cooler?
Po określeniu zapotrzebowania na chłodzenie można przejść do wyboru konkretnego urządzenia.
Standardowa gama chłodnic szaf sterowniczych Cabinet Cooler obejmuje obecnie moce od 275 do 5600 BTU/h, czyli od około 80 do 1641 W. Przykładowo model 4708 zapewnia według aktualnych danych producenta 550 BTU/h, czyli 162 W mocy chłodniczej. Wartości katalogowe podawane są przy ciśnieniu zasilania 6,9 bar. Niższe ciśnienie sprężonego powietrza powoduje spadek wydajności chłodniczej. Sama moc nie kończy jednak procesu doboru.
NEMA 12, NEMA 4 czy NEMA 4X?
Wariant urządzenia trzeba dopasować również do środowiska pracy obudowy.
Chłodnice szaf sterowniczych dostępne są między innymi w wykonaniach:
- NEMA 12 (IP54) – do typowych przemysłowych obudów wymagających ochrony przed pyłem i olejem,
- NEMA 4 (IP66) – m.in. do środowisk wymagających większej odporności na wodę i warunki zewnętrzne,
- NEMA 4X (IP66) – do środowisk wymagających odporności korozyjnej.
Warianty NEMA 4X wykonywane są ze stali nierdzewnej 303, a dostępne są również modele ze stali 316.
W przypadku szczególnych warunków pracy dostępne są także specjalne chłodnice szaf sterowniczych. Producent wskazuje na przykład wersje wysokotemperaturowe przeznaczone do zastosowań, w których temperatura otoczenia wynosi od 52 do 93°C.
Kolejną decyzją jest sposób sterowania.
Cabinet Cooler może pracować w sposób ciągły albo jako system sterowany termostatem. Jeżeli obciążenie cieplne zmienia się w czasie, sterowanie temperaturowe pozwala uruchamiać dopływ sprężonego powietrza wtedy, gdy chłodzenie jest rzeczywiście potrzebne, co może ograniczać jego zużycie.
Jakich błędów unikać przy doborze chłodzenia szafy?
Jednym z najczęstszych problemów jest próba doboru urządzenia na podstawie jednego parametru.
Dobór wyłącznie według wymiarów szafy nie uwzględnia ilości ciepła generowanego przez elektronikę ani warunków otoczenia.
Podobnie ryzykowne jest przyjęcie zbyt niskiej temperatury hali. Jeżeli chłodzenie zostanie dobrane na podstawie warunków zimowych lub temperatury występującej rano, może okazać się niewystarczające podczas największych letnich upałów.
Warto również unikać:
- nieuwzględnienia falowników, zasilaczy i innych istotnych źródeł ciepła,
- pominięcia obecnie pracujących wentylatorów,
- nieuwzględnienia promieniowania słonecznego przy montażu zewnętrznym,
- doboru niewłaściwego wykonania materiałowego do warunków środowiskowych,
- przyjmowania katalogowej wydajności bez sprawdzenia dostępnego ciśnienia sprężonego powietrza,
- przewymiarowania chłodnicy „na wszelki wypadek”.
Znaczenie ma również jakość zasilającego sprężonego powietrza. Systemy Cabinet Cooler wyposażane są w filtr oddzielający wodę i zanieczyszczenia o dokładności 5 µm. Producent zaleca dodatkową filtrację koalescencyjną, jeśli w instalacji występuje olej.
Cabinet Cooler nie będzie też automatycznie najlepszym rozwiązaniem dla każdej szafy. W zależności od warunków można rozważyć wentylację, wymiennik ciepła, klimatyzator lub chłodzenie sprężonym powietrzem. Więcej o różnicach pomiędzy tymi rozwiązaniami opisaliśmy w artykule ile naprawdę kosztuje chłodzenie szaf sterowniczych.
Jak dobrać Cabinet Cooler do konkretnej szafy?
Prawidłowy dobór zaczyna się nie od wyboru modelu z tabeli, lecz od zebrania informacji o rzeczywistych warunkach pracy.
Jeżeli chcesz dobrać Cabinet Cooler do swojej aplikacji, prześlij nam:
- wymiary szafy,
- aktualną temperaturę wewnątrz,
- aktualną i maksymalną temperaturę otoczenia,
- temperaturę, którą chcesz utrzymywać w szafie,
- informacje o głównych urządzeniach generujących ciepło,
- informacje o istniejących wentylatorach,
- warunki środowiskowe,
- dostępne ciśnienie sprężonego powietrza.
Na tej podstawie możemy określić wymagane chłodzenie i dobrać odpowiedni wariant Cabinet Cooler EXAIR.
Chcesz dobrać chłodzenie do swojej szafy sterowniczej? Prześlij nam jej wymiary, temperatury pracy, warunki otoczenia i dostępne ciśnienie sprężonego powietrza. Pomożemy określić wymagane chłodzenie i dobrać odpowiedni Cabinet Cooler.