Przegląd różnych metod chłodzenia - klimatyzacja, osprzęt do szaf rozdzielczych, chłodnice.

Najczęściej stosowane metody chłodzenia:

Konwekcja naturalna

Jeżeli Twoja aplikacja ma jedynie minimalne straty ciepła, otwory w Twojej obudowie z żaluzjami lub kratkami z filtrami mogą być wystarczająco skuteczne. Zwykle jednak ta metoda nie zapewnia wystarczającego chłodzenia dla dzisiejszych komponentów elektronicznych.

Główne zasady:

• W zależności od obciążenia wewnątrz obudowy i temperatury na zewnątrz, temperatura obudowy powinna być wyższa niż temperatura otoczenia,
• Brak ruchomych części — eliminując wentylatory, tworzysz aplikację bezobsługową,
• Brak zanieczyszczeń – zastosowanie filtrów wylotowych zapobiega przedostawaniu się brudu do obudowy. Brud może uszkodzić elektronikę tak samo jak ciepło!

Jeżeli temperatura otoczenia jest niższa niż temperatura wewnątrz obudowy, rozpraszane ciepło ucieka do otoczenia przez powierzchnię obudowy.

Poniższy prosty wzór oblicza poziom ciepła odprowadzanego z obudowy:

Ps₈(W) = Moc rozpraszana (moc cieplna rozpraszana z powierzchni obudowy).

k [W/m²K] = Współczynnik przenikania ciepła (moc rozpraszana na 1 m2 powierzchni i różnica 1 K temperatury. Ta stała jest określona przez materiał ¹⁾.

A [m²] = Powierzchnia obudowy.

∆T [K] = Różnica temperatur pomiędzy powietrzem otoczenia a powietrzem wewnątrz obudowy.

¹⁾Blacha stalowa - 5.5 W/m²K Stal nierdzewna - 5.5 W/m²K Aluminium - 12.0 W/m²K Plastik - 3.5 W/m²K

Konwekcja wymuszona

Jeśli Twoja instalacja znajduje się w czystym, bezpiecznym środowisku, w którym temperatura otoczenia jest niższa niż żądana temperatura w szafie, zwykle wystarczy prosty system wymuszonej wentylacji wykorzystujący powietrze z otoczenia. W połączeniu z filtrami powietrza, takie urządzenia zwykle spełniają potrzeby rozpraszania ciepła w urządzeniach elektronicznych.

Główne zasady:

• Temperatura powietrza w otoczeniu szafy powinna być o min. 10 Kelwinów wyższa od temperatury wewnątrz szafy,
• Możliwych jest wiele konfiguracji – wentylatory filtrujące mogą być umieszczane
  w wielu miejscach w zależności od konfiguracji obudów,
• Przy obliczaniu rozmiaru wentylatora, powinno się uwzględnić ciśnienie statyczne — zrozumienie, jak ciśnienie statyczne wpływa na wydajność wentylatora, jest bardzo ważne przy wyborze wentylatorów filtrujących.

Poniższy prosty wzór oblicza wymagany przepływ powietrza:

V [m₃/h] = Objętość przepływu powietrza wentylatora filtrującego.

P_V [W] = Straty mocy (moc cieplna generowana wewnątrz obudowy przez straty rozpraszania komponentów).

∆T [K] = Różnica temperatur pomiędzy powietrzem otoczenia a powietrzem wewnątrz obudowy.

Klimatyzatory z zamkniętym obiegiem powietrza w szafie

Jeśli Twoja aplikacja jest zainstalowana w środowisku o wysokich temperaturach otoczenia, narażeniu na olej i kurz oraz masz wysokie wymagania w zakresie ochrony przed zachlapaniem (NEMA / IP), to absolutnie konieczne staje się zapobieganie przedostawaniu się powietrza z otoczenia do obudowy.

System chłodzenia z zamkniętym obiegiem chłodzonego powietrza w szafie zwykle składa się z 2 obiegów; jeden obieg odcina dopływ powietrza z otoczenia, chłodzi i zapewnia cyrkulację czystego powietrza zamkniętego w obudowie. Drugi obieg wykorzystuje otaczające powietrze lub wodę do rozpraszania ciepła.

Do tych zastosowań wykorzystywane są głównie agregaty chłodnicze i wymienniki ciepła powietrze/woda.

Główne zasady:

• Jedyna metoda obniżenia temperatury obudowy poniżej temperatury otoczenia,
• Spełnia wymagania NEMA/IP,
• Podczas doboru należy wziąć pod uwagę temperaturę otoczenia i straty generowanej mocy. W przypadku zastosowań zewnętrznych należy również wziąć pod uwagę obciążenie słoneczne (sprawdź wykresy wydajności produktu, którego chcesz użyć, aby upewnić się, że temperatura systemu jest odpowiednio utrzymywana).

Właściwy dobór agregatu chłodniczego zdeterminowany jest następującymi kryteriami:

1. 1. Wymagana wydajność chłodzenia w watach
   2. Maks. temperatura powietrza otoczenia i żądana temperatura powietrza
      w obudowie
   3. Wymagania montażowe (montaż ścienny - zewnętrzny,
      ścienny - wewnętrzny lub górny - dachowy)
   4. Wymiary klimatyzatora i obudowy
   5. Miejsce montażu (wewnątrz, na zewnątrz, w cieniu itp.)

Poniższy prosty wzór oblicza niezbędną moc chłodzenia:

P_K [W] = Wydajność chłodnicza urządzenia.

P_V [W] = Straty mocy (moc cieplna generowana wewnątrz obudowy przez straty rozproszenia komponentów).

P_R [W] = Zysk/strata ciepła przez promieniowanie (przenikanie ciepła przez zewnętrzną część obudowy).

Poniższy prosty wzór oblicza niezbędną moc chłodzenia:

k [W/m^K K] = Współczynnik przenikania ciepła.

A [m² ] = Powierzchnia obudowy.

∆T [K] = Różnica temperatur pomiędzy powietrzem otoczenia a powietrzem wewnątrz obudowy.

Ważne informacje dotyczące korzystania z klimatyzatorów: