Chłodzenie szaf sterowniczych

© Rittal

Udostępnij:

 

Nie ma wątpliwości co do tego, że od środowiska panującego w szafie sterowniczej w dużej mierze zależy bezpieczeństwo systemu automatyki, a co za tym idzie realizowanego procesu technologicznego. Stąd też kluczową rolę odgrywają odpowiednie urządzenia wentylacyjne, klimatyzacyjne oraz grzewcze. 

Zwiększenie gęstości upakowania poszczególnych komponentów w szafach sterowniczych i rozdzielczych może powodować problemy z wydzielaniem oraz kontrolowaniem oddawania ciepła. Zwiększona temperatura sprawia z kolei, że rośnie awaryjność i tym samym zmniejsza się trwałość układów – po podwyższeniu temperatury o 10 K powyżej maksymalnego dopuszczalnego poziomu żywotność podzespołów spada o połowę, a awaryjność podwaja się. Chociaż wyposażenie szaf sterowniczych i rozdzielnic jest coraz lepszej jakości, to jednak układy czy elementy rozdziału mocy potrzebują coraz lepszych warunków pracy. Aby zminimalizować negatywne działanie wysokiej temperatury i nie doprowadzać do przegrzania, wykorzystuje się różne sposoby chłodzenia.



Wentylatory
Wentylatory instaluje się na ścianie szafy lub na jej dachu. Urządzenia tego typu wymagają względnie czystego powietrza otoczenia o temperaturze niższej niż ta, która jest oczekiwana wewnątrz szafy sterowniczej. Wentylatory mają za zadanie usuwanie rozproszonego ciepła z wnętrza obudowy. Chłodniejsze powietrze znajdujące się na zewnątrz szafy jest poddawane procesowi filtracji. W następnym etapie powietrze zostaje wtłoczone do dolnej części obudowy. Z kolei za pomocą kratki wentylacyjnej ciepłe powietrze wydostaje się na zewnątrz szafy. Ze względu na to, że ciśnienie wewnątrz szafy jest dodatnie nie dostają się przez nieszczelności do wnętrza obudowy pyły i drobinki kurzu. Oferowane na rynku wentylatory to zazwyczaj urządzenia nadmuchowe. Jednak nabyć można modele w wersji wyciągowej. W większości urządzeń przewidziano zmianę trybu pracy, która jest regulowana za pomocą termostatu lub higrotermostatu. Odpowiedni wentylator można dobrać do aplikacji, które pracują w wyjątkowo trudnych warunkach środowiskowych. Stąd też warto zwrócić uwagę na modele o stopniu ochrony IP 55. Urządzenia tego typu są również odporne na działanie promieni UV. Istotną rolę w niektórych modelach odgrywa specjalna pokrywa, która umożliwia pracę na zewnątrz pomieszczeń. Opcjonalnie można zastosować osłonę ze stali nierdzewnej. Interesujące rozwiązanie stanowią modele, które powstały z myślą o wymaganiach względem kompatybilności elektromagnetycznej. W niektórych urządzeniach przewidziano specjalne sprężynki pełniące rolę styków do kontaktu z wycięciem w panelu. Konstrukcje nowoczesnych wentylatorów zapewniają szybki montaż bez śrub. Ważny jest także płytki profil. W niektórych wersjach przewidziano montaż na zatrzaski. Na uwagę zasługuje również duża powierzchnia filtrująca. Wentylatory są dobierane w zależności od obciążenia ciepła i wielkości obudowy. O skutecznym działaniu wentylatora decyduje odprowadzenie określonych strat mocy, przy utrzymywaniu oczekiwanej maksymalnej temperatury we wnętrzu obudowy. To właśnie te parametry określają niezbędny strumień przepływu powietrza.



Klimatyzatory
Oferowane na rynku klimatyzatory do szaf sterowniczych, oprócz parametrów związanych z wydajnością, różnią się między sobą sposobem zabudowy. Stąd też w przypadku chłodziarek naściennych ważne jest określenie wycięcia, zależnego od montażu, który może bazować na dobudowaniu, wbudowaniu lub częściowym wbudowaniu. Dzięki odpowiedniej konstrukcji klimatyzatorów podzespoły, ich rozmieszczenie i dzielone wnętrze ułatwia prace konserwacyjne i serwisowe. Na uwagę zasługuje również duża odległość między wlotem a wy lotem powietrza w obwodzie wewnętrznym, co zapewnia dużą skuteczność chłodzenia. Dodatkowo pomiędzy klimatyzatorem a kontrolerem można uwzględnić wymianę danych za pomocą interfejsu komunikacyjnego RS-232, RS-485 lub RS-422. Nowoczesne chłodziarki do zabudowy dachowej cechują się tylko trzema wycięciami montażowymi. Ogrzane powietrze jest odsysane centralnie. Wypływ powietrza może odbywać się w czterech rogach. Opcjonalnie można zastosować regulację za pomocą mikrokontrolera z cyfrowym wskaźnikiem temperatury i wolnym potencjałowym zestykiem informującym o usterce. Istotną rolę odgrywają ostrzeżenia przed kondensatem. Zastosować można również pompę i parownik kondensatu.

Chłodzenie cieczą
W systemach chłodzenia szaf sterowniczych niejednokrotnie uwzględnia się rozwiązania bazujące na cieczy jako czynniku chłodzącym. Typowy system tego typu składa się ze zbiornika, pompy oraz techniki regulacyjnej. W zakres modułu chłodzenia wchodzi natomiast sprężarka, skraplacz i parownik. W przypadku cieczy chłodniczej pojemność cieplna przypadająca na jednostkę objętości jest większa w porównaniu z powietrzem. W niektórych rozwiązaniach przewidziano obejście wodne, które zabezpiecza pompę przy blokowaniu odbiornika wody. Istotną rolę w systemie odgrywają czujniki przepływu. Użytkownik ma możliwość ustawienia stałej wartości temperatury lub przełączenia na regulację według wartości referencyjnej. Agregaty chłodnicze są podłączane do obiegu chłodzenia wymienników ciepła powietrze-woda. Niemniej ważne pozostają regulatory przepływu i zawory. To właśnie one zapewniają szafom określoną ilość wody chłodzącej. Bezpieczeństwo gwarantują z kolei czujniki wycieków. Użytkownik za pomocą wyświetlacza jest informowany o usterkach. Dane w tym zakresie są również wysyłane do jednostek monitorujących. Są przy tym zamy kane zawory magnetyczne. W nowoczesnych systemach chłodzenia cieczą przewidziano tylko jeden kompresor i jedną pompę, dzięki czemu zyskuje się mniejsze zapotrzebowanie na energię i niższe koszty konserwacji. Nowoczesne agregaty chłodzenia bazują na czynniku chłodniczym typu R410A o wysokim poziomie pojemności cieplnej.

Ogrzewanie szaf sterowniczych
Dla zapewnienia prawidłowej pracy urządzeń znajdujących się we wnętrzu szafy niejednokrotnie niezbędne są odpowiednie systemy grzewcze. Jak wiadomo, przy wahaniach temperatury w szafach sterowniczych dochodzi do skraplania pary wodnej. Ta z kolei może być przyczyną zakłócenia działania, a nawet awarii urządzeń sterujących. Stąd też urządzenia grzewcze mają za zadanie zapobieganie wahaniom temperatury przeciwdziałając skraplaniu się pary wodnej. Podstawę w zakresie urządzeń tego typu stanowią ogrzewacze półprzewodnikowe. Urządzenia tego typu zapewniają dynamiczne nagrzewanie, nie generując przy tym zakłóceń elektromagnetycznych. Istotną cechą jest szeroki zakres napięcia zasilania niezależnie od częstotliwości. W systemach grzewczych zazwyczaj przewiduje się ogranicznik temperatury i system samoregulacji PTC. Poszczególne elementy systemu instalowane są za pomocą klamry na szynę TS. Kształt profilu aluminiowego wywołuje efekt kominowy. Interesujące rozwiązanie stanowią półprzewodnikowe dmuchawy grzewcze. Urządzenie takie cechuje kompaktowa obudowa,a moc grzewcza również jest dopasowana do temperatury otoczenia poprzez PTC. O realizowanych funkcjach informuje sygnalizacja optyczna. W dmuchawie zazwyczaj przewiduje się zabudowany czujnik temperatury. Warto zwrócić uwagę na urządzenia do ogrzewania szaf sterowniczych współpracujące z termostatami i higrostatami. Urządzenie sterując wentylatorami filtrującymi zapewnia inteligentne sterowanie środowiskiem w szafie sterowniczej. Tym sposobem podwyższa się wydajność energetyczna i obniża emisja CO2. Jako zalety urządzeń tego typu wymieniane jest również obniżenie zużycia energii i zwiększenie sprawności systemów grzewczych.

Monitorowanie środowiska w szafie
Specjalne systemy pozwalają na monitorowanie środowiska w szafie. Zaletą rozwiązań tego typu jest dostęp do danych poprzez sieć Ethernet. Typowy system zapewnia zdalny dostęp do informacji na temat środowiska panującego w wielu szafach. W przypadku rozbudowanych systemów monitoringu uwzględnia się połączenie łańcuchowe. Zastosować można również koncentrator (Hub), dzięki któremu jednostka centralna jest w stanie nadzorować nawet kilkanaście jednostek wykonawczych. Wszystkie zdarzenia, które zaszły w systemie, są zapisywane w dzienniku. Dane można wykorzystać w dowolnej chwili. Bezpieczeństwo systemu dodatkowo zapewnia możliwość zdefiniowania wielu użytkowników, którym przypisuje się określone prawa dostępu do nadzorowanych szaf.

Udostępnij:

Drukuj



Damian Żabicki




TOP w kategorii






Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również