Вибір правильного рішення для охолодження обладнання.

Кліматична шафа може експлуатуватися протягом багатьох років, проте такі фактори, як конденсат, вологість, перепади температури істотно скорочують термін експлуатації і стабільної роботи обладнання. Фахівці, погодяться, що оптимальна температура в шафі це запорука безпечної, довговічної й комфортної роботи.

Охолодження в кліматичних шафах ділиться на пасивне і активне. Пасивне охолодження передбачає таку організацію внутрішнього простору, за якої повітря вільно циркулює в незайнятому просторі шафи, потрапляючи в шафу та виходячи з неї через отвори в перфорованих дверях й стінах. Але далеко не завжди пасивного охолодження буває достатньо. У більшості випадків необхідно організовувати активне охолодження, щоб підтримувати робочий мікроклімат обладнання.

Для організації активного охолодження застосовуються:

• примусова вентиляція;
• кондиціонери;
• теплообмінники.

Примусова вентиляція

Охолодження за допомогою вентиляторів ефективно у випадках, коли температура навколишнього середовища, нижче рекомендованої для обладнання всередині шафи на 10 градусів. Для ефективної циркуляції повітря блоки вентиляторів будуть встановлені й внизу, і на даху шафи. Нижні вентилятори покликані нагнітати холодні повітряні маси в корпус шафи, а кулери в кришці відводять нагріте повітря за межі конструкції. Ще один варіант установки вентиляційних блоків - це фіксація їх на бічних стінках шафи. Так буде здійснюватися поздовжнє охолодження обладнання, що також забезпечує ефективний захист від перегріву.

Розрахунок параметра потоку повітря можна зробити за формулою:

V = 3.1 * Qv / ΔT,

Де, 3,1 - значення постійної повітря,

Qv - тепловиділення від елементів в шафі управління,

ΔT - різниця температур між максимальною допустимою температурою повітря всередині шафи і температурою зовні.

Якщо пристрій потребує захисного способу охолодження, зазвичай виділяють два основні варіанти - кондиціонер або теплообмінник.

Кондиціонери застосовуються у випадках:

• якщо температура всередині корпусу не вище за температуру навколишнього середовища;
• якщо необхідно знизити вологість;
• якщо електронна система генерує середню або велику кількість тепла.

Охолоджуюча здатність кондиціонера повинна бути не нижче теплового навантаження, яку створює електричне обладнання.

Загальне теплове навантаження генерується двома джерелами:

а) електронними компонентами (т. н. внутрішнє теплове навантаження);

б) теплом навколишнього середовища (тобто теплообмін - може значно підвищити загальне теплове навантаження на систему, особливо при високій температурі повітря або в тому випадку, якщо корпус піддається впливу прямих сонячних променів).

Для визначення продуктивності кондиціонера потрібно провести розрахунок за формулою:

Pк = Qv - Pr,

де Pк - продуктивність кондиціонера;

Qv - тепловиділення від елементів в шафі управління;

Pr [ват] - тепловіддача через стінки корпусу шафи (без урахування коефіцієнта ізоляції).

Pr = k × A × ΔT,

k - коефіцієнт тепловіддачі;

А- площа поверхні стінок, що межують з навколишнім середовищем в м2;

ΔT - різниця температур між максимальною допустимою температурою повітря всередині шафи і температурою зовні

Потужність кондиціонера визначається за графіком продуктивності, який ви можете подивитися на ілюстрації. Продуктивність кондиціонера повинна бути більше рівня тепловтрат від компонентів приблизно на 10%.

Крива продуктивності для визначення потужності кондиціонера

Коефіцієнт тепловіддачі - потужність випромінювання на 1 м2 площі поверхні. Є постійною величиною та  залежить від матеріалу:

Площа поверхні вимірюється у відповідності зі специфікаціями VDE 0660, частина 500. Розрахунок залежить від розташування шафи:

Де W - ширина шафи, H - висота шафи, D - глибина шафи, вимірювані в метрах.

Різницю температур повітря всередині та зовні шафи прийнято вимірювати в градусах Кельвіна (різниця температур в Кельвіна дорівнює різниці температур в Цельсіях).

Різницю знаходять, віднімаючи з температури всередині шафи температуру навколишнього середовища:

ΔT = Ti - Ta, де

Ti - температури всередині шафи.

Ta - температура навколишнього середовища.

Якщо температура навколишнього середовища негативна, наприклад, Ta = 10оС, а необхідна всередині шафи Ti = + 35 оС, то

ΔT = 35 - (-10) = 35 + 10 = 45оK

Підставивши в загальне рівняння формулу щодо визначення тепловіддачі шафи, загальне рівняння теплового балансу набуде вигляду:

Pk = Pv - k · A · ΔT [Ватт]

Позитивна величина отриманої потужності вказує на те, що слід застосовувати охолодження, а негативна - нагрівання.

Теплообмінники застосовуватися для відведення тепла з корпусу в навколишню атмосферу в наступних випадках:

• якщо електронне обладнання здатне функціонувати при температурі вище температури навколишнього середовища;
• якщо рівень вологості не має значення;
• якщо система генерує невелику або середню кількість тепла.

Охолоджуюча здатність теплообмінників

Вибір теплообмінника схожий з вибором кондиціонера, в обох випадках потрібно усунути внутрішнє теплове навантаження в корпусі електронного обладнання. Охолоджуюча здатність теплообмінника вважається поділом значення фактичної теплового навантаження на ΔT - різниця максимальної температури навколишнього середовища за межами корпусу і максимально допустимої робочої температури електронного обладнання.

Pс = (Qv - Pr) / ΔT,

Pс - продуктивність теплообмінника;

Qv - тепловиділення від елементів в шафі управління;

Pr [ват] - тепловіддача через стінки корпусу шафи (без урахування коефіцієнта ізоляції);

ΔT - різниця температур між максимальною допустимою температурою повітря всередині шафи і температурою зовні.

Отримане значення - це мінімальна охолоджуюча здатність теплообмінника. При відсутності моделі теплообмінника з номіналом, рівним отриманого значення, для забезпечення необхідного рівня охолодження слід вибирати більш потужний теплообмінник.

Отримати професійну консультацію можна у наших інженерів.