Выбор правильного решения для охлаждения оборудования

• принудительная вентиляция;
• кондиционеры;
• теплообменники.

Принудительная вентиляция

Охлаждение при помощи вентиляторов эффективно в случаях, когда температура окружающей среды, ниже рекомендованной для оборудования внутри шкафа на 10 градусов. Для эффективной циркуляции воздуха блоки вентиляторов будут установлены и внизу, и на крыше шкафа. Нижние вентиляторы призваны нагнетать холодные воздушные массы в корпус шкафа, а кулеры в крышке отбирают нагретый воздух за пределы конструкции. Еще один вариант установки вентиляторных блоков – это фиксация их на боковых стенках шкафа. Так будет осуществляться продольное охлаждение оборудование, что также обеспечивает эффективную защиту от перегрева.

Расчет параметра потока воздуха можно произвести по формуле:

V=3.1* Qv/∆T,

Где, 3,1 – значение постоянной воздуха,

Qv – тепловыделение от элементов в шкафу управления,

∆T – разница температур между максимально допустимой температурой воздуха внутри шкафа и температурой снаружи

Если устройство нуждается в защитном способе охлаждения, обычно выделяют два основных варианта — кондиционер или теплообменник.

Кондиционеры применяются в случаях когда:

• температура внутри корпуса не выше температуры окружающей среды;
• необходимо снизить влажность;
• электронная система генерирует среднее или большое количество тепла.

Охлаждающая способность кондиционера должна быть не ниже тепловой нагрузки, которую создает электронное оборудование.

Общая тепловая нагрузка генерируется двумя источниками:

а) самими электронными компонентами (т. н. внутренняя тепловая нагрузка);

б) теплом окружающей среды (то есть теплообмен - может значительно повысить общую тепловую нагрузку на систему, особенно при высокой температуре воздуха или в том случае, если корпус подвергается воздействию прямых солнечных лучей).

Для определения производительности кондиционера нужно произвести расчет по формуле:

Pк = Qv – Pr ,

Pк – производительность кондиционера;

Qv – тепловыделение от элементов в шкафу управления;

Pr [ватт] – теплоотдача через стенки корпуса шкафа (без учета коэффициента изоляции).

Pr = k × A × ∆T ,

k – коэффициент теплоотдачи;

А– площадь поверхности стенок, граничащих с окружающей средой в м2;

∆T – разница температур между максимально допустимой температурой воздуха внутри шкафа и температурой снаружи

Мощность кондиционера определяется по графику производительности, который вы можете посмотреть на иллюстрации. Производительность кондиционера должна быть больше уровня теплопотерь от компонентов примерно на 10%.

Кривая производительности для определения мощности кондиционера

Коэффициент теплоотдачи - мощность излучения на 1 м2 площади поверхности. Является постоянной величиной и зависит от материала:

Площадь поверхности измеряется в соответствии со спецификациями VDE 0660, часть 500. Расчет зависит от расположения шкафа:

Где W — ширина шкафа, H — высота шкафа, D — глубина шкафа, измеряемые в метрах.

Разницу температур воздуха внутри и снаружи шкафа принято измерять в градусах Кельвина (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

Разницу находят, вычитая из температуры внутри шкафа температуру окружающей среды:

• Ті -  температура внутри шкафа.
• Ta - температура окружающей среды.

Если температура окружающей среды отрицательная, к примеру, Ta = -10оС, а требуемая внутри шкафа Ti = +35оС, то

∆T = 35 - (-10) = 35 + 10 = 45оK

Подставив в общее уравнение формулу по определению теплоотдачи шкафа, общее уравнение теплового баланса примет вид:

Pk = Pv – k · A · ∆T [Ватт]

Положительная величина полученной мощности указывает на то, что следует применять охлаждение, а отрицательная - нагрев.

Теплообменники применяться для отвода тепла из корпуса в окружающую атмосферу в следующих случаях если:

• электронное оборудование способно функционировать при температуре выше температуры окружающей среды;
• уровень влажности не имеет значения;
• система генерирует небольшое или среднее количество тепла.

Охлаждающая способность теплообменников

Выбор теплообменника схож с выбором кондиционера, в обоих случаях требуется устранить внутреннюю тепловую нагрузку в корпусе электронного оборудования. Охлаждающая способность теплообменника считается разделением значения фактической тепловой нагрузки на ΔT — разность максимальной температуры окружающей среды за пределами корпуса и максимально допустимой рабочей температуры электронного оборудования.

Pс = (Qv – Pr) / ∆T,

Pс – производительность теплообменника;

Qv – тепловыделение от элементов в шкафу управления;

Pr [ватт] – теплоотдача через стенки корпуса шкафа (без учета коэффициента изоляции);

∆T – разница температур между максимально допустимой температурой воздуха внутри шкафа и температурой снаружи.

Полученное значение – это минимальная охлаждающая способность теплообменника. При отсутствии модели теплообменника с номиналом, равным полученному значению, для обеспечения необходимого уровня охлаждения следует выбирать более мощный теплообменник.

Получить профессиональную консультацию можно у наших инженеров.