Охлаждение электротехнических шкафов
Охлаждение электротехнических шкафов
Зачем охлаждать?
Электротехнические шкафы содержат многочисленные элементы - это различные электрические платы, процессоры, инверторы, частотно регулируемые электроприводы и другое оборудование, при работе которых выделяется тепло, накапливаемое внутри шкафа. Аккумуляция выделяемого элементами тепла внутри корпуса шкафа может приводить к перегреву этих элементов. Если температура внутри шкафа превысит определенный уровень, это может привести к сбоям в работе и даже повреждению устройств.
Таким образом, охлаждение воздуха в электротехнических шкафах необходимо для поддержания оптимальной температуры внутри корпуса и предотвращения случайных сбоев в работе электрооборудования. Особенно важно обеспечить правильное охлаждение шкафов управления и автоматики, где перегрев и поломка всего одного элемента может привести к выходу из строя целой производственной линии или важного технологического процесса.
Как охлаждать?
Охлаждение воздуха внутри шкафа осуществляется с помощью использования различного микроклиматического оборудования. У каждого способа охлаждения есть свои особенности.
Принудительная вентиляция
Принудительная вентиляция подразумевает использование специальных вентиляционных систем или отдельных вентиляторов, в том числе и в составе различного оборудования, для циркуляции воздуха внутри электротехнического шкафа и принудительного воздухообмена с окружающей средой.
Как правило, при таком способе охлаждения, воздух с помощью вентиляционной системы циркулирует внутри шкафа и принимает тепло от нагретых элементов. Затем, нагретый воздух покидает шкаф через специальные отверстия, а в шкаф поступает более холодный воздух снаружи.
Для создания системы принудительной вентиляции может использоваться различное оборудование или комбинации такого оборудования на базе вентиляторов. Например, для организации принудительной циркуляции воздуха внутри корпуса могут использоваться осевые вентиляторы или вентиляторные модули, состоящие из нескольких осевых вентиляторов.
Для принудительного воздухообмена с окружающей средой наиболее целесообразно использовать комбинацию из фильтрующего вентилятора, нагнетающего воздух в нижнюю часть шкафа, и выпускного фильтра (фильтрующей решетки), отводящей тепло из верхней части шкафа наружу. При таком взаимном расположении вентилятора и решетки, поток воздуха будет проходить через всё пространство шкафа, обеспечивая эффективный теплосъем на всём своём протяжении.
Для осуществления наиболее интенсивной принудительной вентиляции вместо фильтрующего вентилятора можно использовать крышный вентилятор вместе с фильтрующей решеткой. Крышные вентиляторы на основе производительных радиальных вентиляторов обладают наибольшим расходом воздуха среди устройств для принудительной вентиляции электротехнических шкафов.
Таким образом, использование принудительной вентиляции для охлаждения шкафов является наиболее простым и распространенным методом охлаждения, который требует минимальные усилия для установки оборудования, создающего охлаждающий поток воздуха. Однако не стоит забывать, что этот метод работает только если температура окружающего воздуха ниже температуры внутри шкафа.
Термоэлектрическое охлаждение
Термоэлектрическое охлаждение - это способ охлаждения, который работает на основе термоэлектрического эффекта (эффекта Пельтье), при котором ток, проходящий в месте контакта двух разнородных проводников вызывает термический эффект. В такой термоэлектрической системе два расположенных рядом разноименных полупроводниковых материала начинают вести себя по-разному - один нагревается за счет выделения тепла, а другой охлаждается за счет поглощения тепла.
Эффект Пельтье используется для создания термоэлектрических систем, которые имеют широкий спектр применения. Например, термоэлектрические охладители на эффекте Пельтье, могут использовать холодную сторону для охлаждения электроники, уменьшения температуры внутри шкафа и обеспечения равномерного распределения тепла.
Основное преимущество термоэлектрических охладителей заключается в простоте конструкции и отсутствии хладагента. Также термоэлектрический охладитель не требует технического обслуживания, он гораздо компактнее кондиционера и обладает более низкими требованиями к пространственной ориентации при монтаже. Применение термоэлектрического охлаждения особенно эффективно для маломощных устройств, когда требуется тихая, компактная и простая система охлаждения без компрессора. Он особенно полезен, если требуется установить систему охлаждения в условиях ограниченного пространства или если необходимо поддерживать сравнительно невысокую температуру внутри шкафа. распределения тепла.
Однако, если внутри электротехнического шкафа устанавливаются мощные устройства, которые производят большое количество тепла, то использование термоэлектрического охладителя может оказаться недостаточным для поддержания нужных температурных режимов. В этом случае лучше использовать кондиционер, поскольку у него есть более высокая эффективность охлаждения и он способен быстро уменьшить температуру внутри шкафа до необходимых показателей.
Кондиционирование
Кондиционеры осуществляют охлаждение электротехнических шкафов с помощью хладагента, который циркулирует по замкнутому контуру внутри кондиционера. Когда хладагент проходит через испаритель, происходит его испарение, под действием которого воздух, циркулирующий во внутреннем контуре кондиционера и шкафа начинает охлаждаться. Затем охлажденный хладагент возвращается в компрессор, который сжимает его и передает его в конденсатор, где хладагент конденсируется и выделяет тепло во внешний воздушный контур, который осуществляет отвод воздуха из кондиционера наружу.
Как правило, промышленные кондиционеры для электротехнических шкафов требуют большего пространства, имеют большую потребляемую мощность, а также более шумны, чем термоэлектрические охладители, однако, они обладают и более высокой эффективностью охлаждения и способны быстрее уменьшить температуру внутри шкафа до необходимых показателей если в шкафу установлены мощные устройства, обладающие высоким тепловыделением.
Наиболее эффективные современные шкафные кондиционеры имеют различные воздушные контуры, что гарантирует непопадание загрязненного воздуха снаружи внутрь шкафа и делает ненужным использование дополнительных пылевых фильтров и частое техническое обслуживание.
Кондиционирование электротехнических шкафов бывает открытым (когда кондиционер навешивается на стену или дверь шкафа снаружи и не занимает места внутри), а также скрытым или полускрытым (когда кондиционер частично утапливается в шкаф). По способу монтажа можно разделить все устройства кондиционирования на: