Przejdź do treści

Chłodzenie szaf sterowniczych - podstawy

Szafy sterujące często pracują w trudnych warunkach. Obok negatywnych wpływów zewnętrznych, takich jak powietrze zawierające olej i wilgoć oraz pył, wrogiem numer jeden dzisiejszej wysokowydajnej elektroniki i komponentów elektronicznych w szafie sterowniczej jest przede wszystkim ciepło. Nadmierne przegrzewanie się takiej szafy może prowadzić do usterek, a w skrajnych przypadkach nawet do pożarów. Dlatego tak ważne jest zadbanie o należyte ich funkcjonowanie poprzez zapewnienie odpowiedniego chłodzenia.

Najprostszym rozwiązaniem jest wentylacja pasywna. Otwory w górnej i dolnej części szafy umożliwiają naturalny obieg powietrza wynikający z właściwości samego powietrza – ciepłe unosi się zgodnie z naturalną konwekcją. W sprzyjających warunkach może to wystarczyć do zapewnienia odpowiednich warunków pracy wewnątrz szafy sterowniczej. Jednak często takie rozwiązanie prowadzi do gromadzenia się wilgoci lub powstawania tzw. Hot Spotów – miejsc gromadzenia się ciepła. Odpowiedzią na ten problem jest wentylacja mechaniczna i klimatyzacja.

Wentylacja mechaniczna skutecznie wymienia powietrze w szafie dzięki wzmocnieniu przepływu konwekcyjnego za pomocą wentylatorów. Powietrze z otoczenia jest wtłaczane do szafy najczęściej na dole szafy, a wyciągane u jej góry – dzięki temu nadmiar ciepła jest wyrzucany na zewnątrz. Wentylacja czasem może okazać się niewystarczająca. Dzieje się tak m.in. w przypadku gdy ciepło wewnątrz szafy jest zbyt duże, temperatura otoczenia zbyt wysoka lub powietrze wokół szafy zbyt zanieczyszczone. Należy rozważyć wtedy zastosowanie klimatyzatora.

Klimatyzatory to urządzenia służące do kontroli warunków panujących wewnątrz danej przestrzeni – w tym przypadku, szaf sterowniczych. Najczęściej montowane są na drzwiach/boku szafy lub na jej dachu.

Chłodzenie szaf sterowniczych

Wymienione wcześniej ograniczenia da się ominąć dzięki rozdzieleniu obiegów powietrza, a także zastosowaniu chłodzenia opartego o układ sprężarkowy.

A co jeśli temperatura otoczenia jest wciąż zbyt wysoka lub powietrze jest zbyt zanieczyszczone? Może to negatywnie wpłynąć na pracę takiego klimatyzatora. W takiej sytuacji należy instalację chłodzenia uniezależnić od negatywnych warunków otoczenia. Z pomocą przychodzą systemy chłodzenia oparte na wymiennikach ciepła woda/powietrze oraz zewnętrznego obiegu wody lodowej.

Chłodzenie szaf sterowniczych

Instalacje chłodzące oparte na obiegu wody lodowej (glikolu) często są stosowane w większych zakładach produkcyjnych. Dzięki swojej uniwersalności pozwalają na chłodzenie wielu elementów jednocześnie.

 

Przykład takiej instalacji:

Chłodzenie szaf sterowniczych
  • Źródło chłodu – chiller. Może być usytuowany na zewnątrz hali, aby w odpowiednich warunkach atmosferycznych korzystać dodatkowo z funkcji freecoolingu.
  • Medium chłodzące – woda lodowa/glikol.
  • Obieg – schłodzony glikol z chillera rozprowadzany jest kolejno do wszystkich miejsc, z których ma odebrać ciepło. Następnie wraca do chillera, gdzie jest ponownie schładzany.
  • Odbiór ciepła – glikol przepływa przez kolejne wymienniki ciepła, które odbierają je z poszczególnych punktów/maszyn. Wymienniki z jednej strony mają zamknięty obieg glikolu, lecz po stronie ‘ciepłej’ mogą przyjmować różne formy. Najczęściej to drugi obieg wody (w przypadku maszyn) lub powietrza (w przypadku szaf sterowniczych).

 

Rozważając wybór formy chłodzenia szaf sterowniczych, warto również wziąć pod uwagę różnice między chłodzeniem szaf sterowniczych za pomocą klimatyzatorów oraz dzięki wymiennikom ciepła woda-powietrze:

 

  1. Klimatyzatory szaf sterowniczych
    1. używają freonu,
    2. zużywają energię elektryczną (ok. 30% mocy chłodniczej),
    3. oddają energię cieplną bezpośrednio do otoczenia szafy (ok. 130% mocy chłodniczej), przez co pogarszają warunki otoczenia szaf sterowniczych,
    4. składają się z wielu podzespołów, które mogą ulec awarii: wentylator obiegu szafy, chłodnica obiegu szafy (parownik), sprężarka, zawór termostatyczny, wentylator obiegu zewnętrznego, chłodnica zewnętrzna (skraplacz), termostat roboczy, termostat zabezpieczający, presostaty zabezpieczające wysokiego i niskiego ciśnienia,
    5. wymagają okresowego czyszczenia i skomplikowanych przeglądów.

  2. Wymienniki woda/powietrze do chłodzenia szaf sterowniczych
    1. nie używają freonu – czynnikiem chłodzącym jest woda lub glikol,
    2. używają znacznie mniej energii elektrycznej, ponieważ nie posiadają sprężarki i wentylatora skraplacza,
    3. nie oddają ciepła do bezpośredniego otoczenia szafy sterowniczej, ponieważ jest ono odbierane przez wodę chłodzącą i rozpraszane w centralnej stacji chłodzenia, zwykle poza halą produkcyjną,
    4. składają się z niewielu podzespołów, które mogą ulec awarii: wentylatora obiegu szafy, wymiennika woda-powietrze, termostatu i zaworu na dopływie wody chłodzącej
    5. są praktycznie bezobsługowe, nie wymagają specjalistycznych przeglądów, jedynie okresowego czyszczenia i oględzin.

 

Które rozwiązanie jest najlepsze? Nie ma jednoznacznej odpowiedzi – wymagana jest szczegółowa analiza każdego przypadku. Specjaliści w Kelvin Sp. z o.o. zajmują się doborem optymalnego rozwiązania dla każdych warunków oraz projektowaniem instalacji spełniających najsurowsze wymagania.

 

Chcesz dowiedzieć się więcej?

WYŚLIJ ZAPYTANIE