Расчет микроклимата шкафа dkc

Обновлено: 15.05.2024

Поддержание оптимальной температуры в электрических шкафах является одной из основ обеспечения безаварийной работы предприятия.

Несоблюдение надлежащего температурного режима приводит к негативным последствиям для щитового оборудования: сокращению срока службы электронных компонентов и ухудшению характеристик приборов, вплоть до остановки производства.

MEYERTEC производит широкий спектр оборудования для контроля температуры в шкафах управления и автоматики. Устройства поддержания микроклимата (нагреватели, вентиляторы и термостаты), поставляемые компанией ОВЕН, надежно защищают электрощитовое оборудование от конденсата, коррозии, перегрева и холода.

Складские остатки здесь

Краткая информация

Применение устройств климатического контроля шкафов управления

Микроклимат для шкафов управления. Обзор

Посмотреть остатки на складе

Конфигуратор расчета микроклимата шкафов управления

Шкаф управления установлен в неотапливаемом помещении. Температура окружающей среды колеблется в пределах ±30 °C. Чтобы автоматика надежно работала, требуется поддерживать постоянную температуру на уровне +20 0С. Посоветуйте, пожалуйста, оборудование для

Компания ОВЕН поставляет необходимый перечень оборудования для обеспечения микроклимата шкафов управления: термостаты, нагреватели и вентиляторы. Подбор оборудования для поддержания микроклимата производится в зависимости от габаритов шкафа, способа установки, условий эксплуатации и т.п. Выполнить расчет микроклимата шкафа управления вы можете при помощи онлайн-конфигуратора, который позволит за 1 минуту подобрать необходимое оборудование, исходя из требуемых параметров.

Можем ли мы использовать термостат MEYERTEC MTK-CT0 для контроля за превышением температуры в цехе? Точности измерения ±10-15 °C нам будет достаточно.

Да, термостаты MEYERTEC MTK-CT0 допускается применять в качестве сигнализаторов повышенной температуры. Разность температур переключения (гистерезис + погрешность измерения) составит 7±4 °C.

В какой части шкафа следует установить нагреватель для равномерного обогрева оборудования?

По законам физики теплый воздух поднимается вверх, поэтому нагреватель MEYERTEC MTK рекомендуется устанавливать в нижней части шкафа.

Мы хотим использовать шкаф управления с высокой степенью защиты от пыли и влаги. Сохранится ли степень защиты шкафа при использовании вентиляционных решеток KIPVENT?

Впускные вентиляторы с решетками и выпускные решетки KIPVENT имеют степень защиты IP54, поэтому если шкаф, который вы планируете использовать, имеет аналогичную степень защиты или ниже, то устойчивость шкафа к пыли и влаге не снизится.

Зачем использовать термостат для нагревателей и вентиляторов? Будут ли приборы работать, если их подключить напрямую к сети?

Да, нагреватели и вентиляторы можно подключить напрямую к сети. Однако в этом случае обогрев или охлаждение будет включены постоянно, вне зависимости от текущей температуры внутри шкафа. Использование нагревателей и вентиляторов в таком режиме снижает срок их службы, увеличивает энергопотребление и периодичность обслуживания/замены фильтров вентиляционных решеток. Поэтому для управления нагревателями и вентиляторами рекомендуется использовать термостаты MEYERTEC.

По расчету микроклимата шкафа автоматики, который я выполнил, у меня получилось, что необходимо обеспечить обогрев шкафа мощностью 45 Вт. Какие нагреватели лучше использовать: один нагреватель MTK-EH60 или два нагревателя MTK-EH30 + MTK-EH15?

При выборе нагревателей и вентиляторов рекомендуется использовать данные агрегаты с 20 процентным запасом мощности относительно расчетных значений. Это необходимо не только для компенсации возможных погрешностей расчета, но и для более быстрого выхода на требуемый температурный режим. Поэтому при расчетной мощности обогрева 45 Вт целесообразно использовать нагреватель MTK-EH60.

В какой части шкафа рекомендуется устанавливать впускные вентиляторы с решетками и выпускные решетки KIPVENT?

Устанавливать впускные решетки с вентилятором KIPVENT лучше в нижней трети шкафа. А выпускные решетки – в верхней трети (как можно выше). Это позволит обеспечить естественную конвекцию, предотвратит скопление теплого воздуха выше вентилятора и исключит появление локальных зон перегрева.

Установленное в шкаф оборудование имеет расширенный диапазон температур. Однако мы хотим защитить его от выпадения конденсата. Есть ли у вас решение для этого?

Даже если в холодное время года обогрев оборудования внутри шкафа не требуется, для защиты от выпадения конденсата рекомендуется применять щитовые нагреватели и термостаты MEYERTEC.

Как влияет параметр «Место эксплуатации шкафа» на расчет микроклимата шкафов управления в конфигураторе?

Используемый в конфигураторе метод расчёта теплообмена стандартизован для шкафов, установленных в помещении. Т.е. предполагается, что отсутствует движение воздуха снаружи шкафа. Для шкафов, установленных вне помещения, где возможно движение воздуха, применяют тот же метод расчёта. Однако для учета больших тепловых потерь значение коэффициента теплопередачи автоматически удваивается (см. параметр «Материал шкафа»).

Для чего нужно указывать высоту над уровнем моря в конфигураторе микроклимата шкафов управления?

Параметр "Высота над уровнем моря" влияет на расчет производительности вентилятора. Уточнить высоту над уровнем моря для определенной местности можно в интернете (например, с помощью приложения Google Earth). Для средней полосы России средняя высота над уровнем моря составляет 170 метров.

Как получить мощность тепловых потерь оборудования для расчета микроклимата шкафов управления в конфигураторе?

Тепловые потери, выделяемые оборудованием внутри шкафа – обязательный параметр для подбора вентилятора охлаждения. Если в шкафу установлены частотные преобразователи, твердотельные реле, блоки питания, трансформаторы и т.п., то для защиты от перегрева необходимо указать корректную мощность тепловых потерь.

Данная информация приведена в технической документации на установленное в шкаф оборудование. Необходимо суммировать мощности тепловых потерь установленного внутри шкафа оборудования.

При отсутствии информации о тепловых потерях оборудования допустимо использовать усредненные значения: суммировать потребляемые мощности оборудования, помноженные на коэффициент 0,1 (для ПЧВ - на коэффициент 0,05).

Как зависят результаты подбора оборудования в конфигураторе микроклимата шкафов управления от температур внутри шкафа и окружающей среды?

Для подбора нагревателя минимальная температура внутри шкафа должна быть строго больше минимальной температуры окружающей среды в месте установки шкафа: Tмин.шкафа > Tмин.среды.

Для подбора вентилятора максимальная температура внутри шкафа должна быть строго больше максимальной температуры окружающей среды в месте установки шкафа, и мощность тепловых потерь оборудования должна быть выше 0. При этом для корректного подбора вентилятора максимальная температура внутри шкафа должна быть по крайней мере на 5°C выше максимальной температуры окружающей среды: Tмакс.шкафа > Tмакс.среды + 5°C.

Как влияет параметр «Тип монтажа» на расчет микроклимата шкафов управления в конфигураторе?

Параметр "Тип монтажа" влияет на расчет эффективной площади теплообмена шкафа. Единственным способом теплообмена шкафа с окружающей средой является естественная конвекция. Для каждого вида установки шкафа применяется определенная формула расчета эффективной площади теплообмена с разными коэффициентами (согласно методике стандарта IEC 60 890). Поэтому важно правильно указать тип монтажа шкафа.

Поддержание климата в шкафах автоматики. Тепловой расчет шкафа (Калькулятор)

В современном мире развивающейся автоматизации постоянно стоит вопрос - как продлить срок службы используемого оборудования, чтобы оно работало без сбоев и не вышло из строя раньше времени. Оптимальным решением этой задачи является монтаж оборудования в шкаф управления, ведь основная функция шкафа - это защита установленных приборов от влияния окружающей среды: воды, влаги, пыли и так далее. Правильно подобранный шкаф позволяет защитить оборудование от внешних негативных воздействий.

Расчет температуры обогрева и охлаждения шкафа управления

Однако внутри шкафа также присутствуют факторы, отрицательно влияющие на оборудование. Одним из таких факторов является избыточное тепло. Перегрев довольно частая причина выхода из строя различных устройств. Самым распространенным способом охлаждения оборудования является конвекция — охлаждение потоком воздуха. В этом случае вентиляторы служат наиболее простым и экономным средством отвода тепла.

Другим негативно влияющим фактором внутри шкафа выступает холод. Во-первых, большинство оборудования не рассчитано на работу при сильных морозах, поэтому при установке шкафа в неотапливаемом помещении или на улице, и эксплуатации в зимнее время, необходимо устанавливать в шкаф дополнительный обогрев. Во-вторых, холод создает условие для образования конденсата, а это еще один фактор, который способствует выходу оборудования из строя. Существует так называемая точка росы, это температура, ниже которой при определенной влажности воздуха на поверхности образуется конденсат. Чтобы избежать выпадения конденсата на стенках внутри шкафа автоматики, в шкафу необходимо поддерживать температуру выше точки росы. В Таблице 1 представлены значения точки росы для различных показаний окружающей температуры и влажности воздуха. Использование обогревателей в этих случаях позволит избежать такой проблемы.

Таблица 1 — Точка росы

Относительная влажность среды, %	Температура окружающей среды, °C
Относительная влажность среды, %	20	25	30	35	40	45	50	55
40	6	11	15	19	24	28	33	37
50	9	14	19	23	28	32	37	41
60	12	17	21	26	31	36	40	45
70	14	19	24	29	34	38	43	48
80	16	21	26	31	36	41	46	51
90	18	23	28	33	38	43	48	53
100	20	25	30	35	40	45	50	55

Чтобы нейтрализовать все эти факторы и обеспечить долгую службу оборудования, установленного в шкафу, необходимо корректно рассчитать и подобрать комплектующие для поддержания климата внутри шкафа, при этом следует учитывать ряд важных моментов.

Для начала необходимо определить размеры шкафа управления и место его установки. Эти данные необходимы для вычисления эффективной поверхности теплообмена, поверхности, которая может рассеивать тепло в окружающую атмосферу. Чем больше размер шкафа, тем большее количество тепла будет рассеиваться с его поверхности. Соответственно, если необходимо охлаждать автоматику в таком шкафу, нам потребуется меньший объем воздуха, чем если бы мы установили то же самое оборудование в более компактный шкаф. А с обогревом возникает обратная ситуация, обогреть компактный шкаф, проще чем большой. Рассчитать эффективную поверхность теплообмена можно по формулам, приведенным в Таблице 2. Данные формулы взяты из стандарта МЭК 60890, этот документ содержит методику расчета теплообмена при помощи конвекции и естественной вентиляции.

Таблица 2 — Эффективная поверхность теплообмена

Место установки шкафа	Формула расчета
Отдельно стоящий шкаф	A = 1,8 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г
Шкаф смонтирован на стене	A = 1,4 · Ш · (В + Г) + 1,8 · Г · В
Крайний шкаф, стоящий в ряде	A = 1,4 · Г · (В + Г) + 1,8 · Ш · В
Крайний шкаф, смонтирован на стене	A = 1,4 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г
Средний шкаф, стоящий в ряде	A = 1,8 · Ш · В + 1,4 · Ш · Г + Г · В
Средний шкаф, смонтирован на стене	A = 1,4 · Ш · (В + Г) + Г · В
Средний шкаф, смонтирован на стене, под козырьком	A = 1,4 · Ш · В + 0,7 · Ш · Г + Г · В

На теплоотвод влияет место установки шкафа. Так, отдельно стоящий шкаф отдает больше тепла в окружающую атмосферу, чем шкаф смонтированный на стене или установленный в один ряд с другими шкафами. Еще одним параметром, влияющим на теплоотвод, является плотность теплового потока, она зависит от константы воздуха. Простыми словами, это скорость, с которой шкаф рассеивает тепло. Этот параметр зависит от атмосферного давления, чем ниже давление, тем хуже рассеивается тепло. А атмосферное давление, в свою очередь, зависит от высоты над уровнем моря. Соответственно, получаем такую зависимость: плотность теплового потока обратно пропорциональна высоте над уровнем моря. Чем выше над уровнем моря установлен шкаф, тем хуже он будет рассеивать тепло. Для средней полосы России высота над уровнем моря составляет 170 метров, и константа воздуха для этого региона будет равна 3,2 м 3 К/Втч.

Помимо размеров и места установки необходимо учитывать из какого материала изготовлен шкаф. Разный материал имеет разный коэффициент теплоотдачи. Этот параметр показывает какое количество теплоты в единицу времени переходит от более нагретого теплоносителя к менее нагретому через 1м 2 эффективной поверхности теплообмена. Например, листовая крашеная сталь имеет коэффициент 5,5 Вт/м 2 К, у нержавеющей стали он равен 4,5 Вт/м 2 К, а коэффициент алюминия равен 12 Вт/м 2 К. Если мы возьмем два шкафа одинакового размера, но из разного материала — один из алюминия, второй из стали, то проще будет охладить шкаф из алюминия, так как он имеет больший коэффициент теплоотдачи и через его поверхность будет рассеиваться большее количество тепла, чем с поверхности стального шкафа.

Одним из основных пунктов при выборе шкафа и комплектующих для поддержания климата является само оборудование, которое будет установлено в наш шкаф. Если внутри шкафа смонтированы приборы, выделяющие большое количество тепла: частотники, блоки питания, трансформаторы или другие подобные устройства, то в этом случае нужно обязательно провести расчет и определить требования по дополнительному охлаждению или обогреву шкафа.

Расчет температуры внутри шкафа осуществляется по формуле:

где:
T_r – температура внутри шкафа;
Q_v – тепловыделение установленного оборудования;
k – коэффициент теплоотдачи;
A – эффективная поверхность теплообмена;
T_u – окружающая температура.

Если тепловыделение установленного оборудования неизвестно, его можно самостоятельно посчитать. Данные для расчета тепловыделения различных устройств приведены в Таблице 3.

Таблица 3 — Тепловыделение различного оборудования

Устройство	Формула для расчета	Описание расчета
Преобразователи частоты	Q_пч = Q · 0,05	Суммарная мощность всех ПЧ умножить на 0,05
Блоки питания	Q_бп = Q · 0,1	Суммарная мощность всех БП умножить на 0,1
Автоматы	Q_а = I · 0,2	Суммарный ток всех автоматов умножить на 0,2Вт/А
Пускатели	Q_п = I · 0,4	Суммарный ток всех пускателей умножить на 0,4Вт/А
Трансформаторы	Q_т = Q · 0,1	Суммарная мощность всех трансформаторов умножить на 0,1
Твердотельные реле	Q_р = I · 1,2	Суммарный ток всех нагрузок по каждой фазе умножить на 1,2

Из этих данных рассчитывается тепловыделение Qv (Вт) внутри шкафа, результат суммируется Q_v = Q_пч + Q_бп + Q_а + Q_п + Q_т + Q_р.

После проведения данного расчета станет известна температура внутри шкафа, это позволит определить дальнейшие действия. Если расчетная температура ниже необходимой температуры (Tu P n = A ⋅ k ⋅ ( T u − T i ) P_n=A cdot k cdot (T_u-T_i)

где:
P_n – необходимая мощность обогрева;
A – эффективная поверхность теплообмена;
k – коэффициент теплоотдачи;
T_u – окружающая температура;
T_i – необходимая температура.

Если расчетная температура выше необходимой температуры (Tu > Ti), то нам потребуется дополнительно охлаждение. Так как охлаждение происходит при помощи обдува, следует помнить, что вентилятор не сможет охладить шкаф ниже окружающей температуры, это физически невозможно.

Расчет необходимого для охлаждения объема воздуха в шкафу производится по формуле:

где:
B – необходимый объем воздуха;
Q_v – тепловыделение установленного оборудования;
f – константа воздуха (для средней полосы России равна 3,2 м 3 К/Втч);
T_u – окружающая температура;
T_i – необходимая температура.

При использовании данных расчетов следует помнить, что на вентиляторах и решетках установлен защитный фильтр и он имеет свойство засоряться, особенно если в воздухе присутствует пыль. Как правило, на большинстве производств чистота воздуха не идеальна. При засорении фильтрующего элемента падает производительность установленных вентиляторов, воздухообмен уменьшается и это может привести к перегреву оборудования. Поэтому необходимо уделять особое внимание состоянию фильтров и производить их своевременную замену.

Когда шкаф выбран, произведен температурный расчет и подобраны климатические компоненты, очень важным моментом в поддержании климата является правильная установка этих компонентов. Вентиляторы рекомендуется всегда устанавливать, так чтобы они нагнетали воздух в нижнюю часть шкафа и комплектовать шкаф выходными решетками с фильтрами в верхней части. Вентиляторы поставляются собранными в виде нагнетающего модуля, то есть они засасывают воздух внутрь шкафа и обдувают установленное оборудование. Благодаря этому в шкафу создаётся избыточное давление чистого воздуха, предотвращающее попадание грязного воздуха внутрь через возможные дефекты уплотнения врезанного оборудования. При установке вентиляторов необходимо обратить внимание на воздушный поток собственных вентиляторов в оборудовании. Следует убедиться, что потоки воздуха от вентиляторов и компонентов внутри шкафа не имеют отрицательного воздействия друг на друга. Воздух должен выдуваться по диагонали, это способствует равномерному распределению воздуха в корпусе.

При монтаже обогревателей для лучшего распределения тепла их необходимо устанавливать внизу шкафа. Не стоит размещать обогреватели вплотную к другим приборам, чтобы избежать перегрева оборудования. Если обогреватель не имеет защитного кожуха, существует опасность получения ожога. В таких случаях следует устанавливать обогреватель так, чтобы исключить возможность случайного касания радиатора.

Чтобы вентиляторы и обогреватели постоянно не работали, рекомендуется использовать для их управления терморегуляторы или термостаты. Это позволит уменьшить износ, уменьшить энергопотребление, увеличить срок службы и повысить эффективность вентиляторов и обогревателей.

В данной статье мы рассмотрели основные принципы поддержания температуры в шкафах автоматики. Поддержание климата является очень важным моментом для сохранения работоспособности оборудования. Поэтому следует уделять этому особое внимание.

Подбор компонентов в результате расчета по калькулятору климата в шкафах управления

К статье прилагается калькулятор расчета климатических компонентов. При помощи этого калькулятора легко и быстро производится расчет даже теми специалистами, которые в первый раз столкнулись с такой задачей.

В калькуляторе температуры шкафа необходимо заполнить все поля отмеченные зеленым цветом, после ввода всех данных о высоте, глубине, установленном оборудовании, графе обогрев и охлаждение будут показыны расчетные данные для вашего шкафа. Подробная инструкция прилагается к калькулятору в архиве для скачивания.

По итогам расчетов воспользуйтесь готовым комплектом приборов для климатики в шкафах управления. Готовые наборы охлаждения и обогрева шкафов приведены ниже.

Охлаждение до 24 м 3 /ч

Регулятор температуры внутри шкафа (термостат) для управления кондиционером (диапазон уставок 0. +60 C, 1НО, 10A, ширина 17.5мм, IP20 ) Регулятор внутренней температуры шкафа (термостат) (нагрев/охлаждение, диапазон уставок +5. +60 С, 10А/5А, 24-230VAC/24-60VDC, монтаж на DIN-рейку) в комплекте с фильтрующей прокладкой (116,5х116,5мм, воздушный поток 20 м3/ч, 220 VAC, IP54) Вентилятор с фильтром для электрических щитов, замена 7F.50.8.230.1020 (размер 1, 114х114мм, 230VAC, 24м3/ч, 13Вт, IP54) / Вентилятор с фильтром для электрических щитов, замена 7F.50.9.024.1020 (размер 1, 114х114мм, 24VDC, 24м3/ч, 4Вт, IP54) Решетка с фильтрующей прокладкой (116,5х116,5x16мм, IP54) Решетка с Фильтром на вытяжке для электрических щитов, замена 7F.05.0.000.1000 (размер 1, 114х114мм, IP54) Фильтрующий элемент (размер 1, IP54) Фильтрующая прокладка для вентиляторов/решеток 116,5х116,5мм (несгораемое хим.волокно, IP 54) 5 шт. Защитный кожух для вентиляторов/решеток 116,5х116,5мм (нерж.сталь, уплотнение силикон, IP56)

Охлаждение 24…55 м 3 /ч

Охлаждение 55…105 м 3 /ч

Охлаждение 105…230 м 3 /ч

Охлаждение 230…370 м 3 /ч

Обогрев до 25 Вт

Обогрев 25…50 Вт

Обогрев 50…100 Вт

Обогрев 100…150 Вт

Инженер ООО «КИП-Сервис»
Хоровец Г.Н.

350000, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. им. Митрофана Седина, 145/1
ИНН 2308073661, КПП 231001001

Читайте также: