Кондиционер для электротехнического шкафа — это устройство, которое отводит тепло из шкафа, сохраняя раздельную циркуляцию внутреннего и окружающего воздуха. В системе с компрессором хладагент поглощает тепло внутри шкафа и отдаёт его наружу. Это позволяет поддерживать заданную внутреннюю температуру, в том числе ниже температуры окружающей среды, если тепловая нагрузка соответствует возможностям кондиционера.
Для производителей электрических щитов и закупщиков оборудования основные вопросы заключаются в том, требуется ли шкафу активное охлаждение, сколько тепла необходимо отвести и подходит ли устройство для конкретных условий установки.
Ключевые выводы
- Охлаждение с замкнутым воздушным контуром обеспечивает циркуляцию воздуха внутри шкафа без подачи наружного воздуха.
- Компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель совместно переносят тепло из шкафа в окружающую среду.
- Выбор системы охлаждения зависит от фактических тепловыделений оборудования, условий окружающей среды и требуемой температуры внутри шкафа.
- Холодопроизводительность и потребляемая электрическая мощность — разные характеристики.
- Герметичность, правильная циркуляция воздуха и удаление конденсата необходимы для надёжной работы установленной системы.
Что такое кондиционер для электротехнического шкафа?
Такой кондиционер предназначен для охлаждения ограниченного объёма воздуха вокруг электрического и электронного оборудования. Его также называют шкафным кондиционером или кондиционером для шкафа управления. В этой статье рассматриваются устройства с компрессорной системой охлаждения.
Типичные области применения — шкафы с частотными преобразователями, блоками питания, ПЛК и другим оборудованием управления. В электрическом шкафу управления с ПЛК охлаждение помогает поддерживать условия эксплуатации в пределах, установленных для размещённых внутри компонентов.
В отличие от кондиционирования помещений, где находятся люди, охлаждение шкафа подбирают с учётом тепловыделений оборудования, конструкции корпуса и условий на объекте. Шкаф может нуждаться в охлаждении даже при комфортной температуре в помещении, особенно если внутри герметичного корпуса плотно размещены компоненты, выделяющие тепло.
Как работает кондиционер для электротехнического шкафа?
Два раздельных воздушных контура
Типичный шкафной кондиционер с воздушным охлаждением конденсатора имеет внутренний и внешний воздушные контуры. Со стороны шкафа вентилятор направляет тёплый внутренний воздух через испаритель и возвращает охлаждённый воздух к оборудованию. Во внешнем контуре другой вентилятор пропускает окружающий воздух через конденсатор, отводя выделяемое тепло.
Воздушные потоки не смешиваются. Тепло между двумя контурами переносит хладагент, поэтому наружный воздух не требуется пропускать через шкаф. Это помогает ограничить попадание переносимых воздухом загрязнений через систему охлаждения при условии, что корпус, кабельные вводы и место крепления кондиционера должным образом уплотнены.
Холодильный цикл переносит тепло наружу
Цикл повторяется с участием четырёх основных компонентов:
| Компонент | Роль в холодильном цикле |
|---|---|
| Испаритель | Хладагент поглощает тепло из воздуха внутри шкафа и испаряется. |
| Компрессор | Сжимает пары хладагента, повышая их давление и температуру. |
| Конденсатор | Хладагент отдаёт тепло окружающей среде и конденсируется, переходя в жидкое состояние. |
| Дросселирующее устройство | Регулирует подачу хладагента и снижает его давление перед возвращением в испаритель. |
Таким образом, кондиционер переносит тепло, а не просто обдувает оборудование более прохладным воздухом. Конденсатор должен рассеивать как тепло, отведённое из шкафа, так и энергию, добавленную при работе холодильной системы. Поэтому свободное пространство вокруг внешних воздухозаборных и выпускных отверстий так же важно, как циркуляция воздуха внутри шкафа.
Регулирование температуры и удаление конденсата
Термостат или электронный контроллер отслеживает температуру внутри шкафа и управляет охлаждением в соответствии с настройками. В зависимости от конструкции это может быть включение и выключение компрессора или регулирование его производительности.
Когда влажный воздух внутри шкафа соприкасается с поверхностью испарителя, температура которой ниже точки росы, на теплообменнике может образовываться конденсат. Для его удаления необходима подходящая система отвода, сбора или испарения. Охлаждение может удалять влагу, однако обычный кондиционер с регулированием температуры не следует автоматически считать специализированной системой контроля влажности. Частое открывание двери приводит к поступлению влажного воздуха и увеличивает нагрузку.
Когда электротехническому шкафу нужен кондиционер?
Активное охлаждение требуется, когда существующий способ отвода тепла не позволяет поддерживать температуру всех установленных компонентов в допустимых пределах. К типичным ситуациям относятся:
- Высокие тепловыделения внутри шкафа. Частотные преобразователи, блоки питания и другие устройства выделяют больше тепла, чем стенки шкафа способны рассеять.
- Высокая температура окружающей среды. Наружный воздух слишком тёплый, чтобы вентиляция обеспечивала требуемую внутреннюю температуру.
- Загрязнённая окружающая среда. Требуется охлаждать оборудование, ограничивая воздействие пыли, масляного тумана и других загрязнений, переносимых воздухом.
- Солнечный нагрев при наружной установке. Прямые солнечные лучи создают дополнительную тепловую нагрузку помимо тепла, выделяемого оборудованием.
Не каждому герметичному шкафу нужен кондиционер. При небольшой тепловой нагрузке и прохладной окружающей среде тепло может в достаточной степени отводиться через поверхности корпуса. Перед выбором способа охлаждения оцените рабочую нагрузку и требования наиболее чувствительного к температуре компонента.
Например, для шкафа с частотными преобразователями в жарком и пыльном цехе может быть целесообразно компрессорное охлаждение с замкнутым воздушным контуром. Для менее нагруженного шкафа управления в чистом и прохладном помещении может оказаться достаточно вентилятора с фильтром.
Сравнение шкафного кондиционера, вентилятора с фильтром и теплообменника «воздух–воздух»
Эти способы различаются принципом отвода тепла и наличием воздухообмена с окружающей средой.
| Критерий | Шкафной кондиционер | Вентилятор с фильтром | Теплообменник «воздух–воздух» |
|---|---|---|---|
| Способ охлаждения | Активное охлаждение с помощью холодильного цикла | Воздухообмен с окружающей средой | Передача тепла через разделяющую поверхность |
| Внутренний и внешний воздух | Раздельные контуры | Наружный воздух поступает внутрь шкафа | Раздельные контуры |
| Охлаждение ниже температуры окружающей среды | Возможно в пределах рабочих характеристик устройства | Нет | Нет, для обычного теплообменника с охлаждением окружающим воздухом |
| Основное условие выбора | Достаточная холодопроизводительность в фактических условиях эксплуатации | Достаточно прохладный окружающий воздух, пригодный для вентиляции шкафа | Достаточная разность температур для передачи тепла |
Вентилятор с фильтром для электротехнического шкафа может быть практичным решением, если окружающий воздух холоднее допустимой температуры внутри шкафа, а условия на объекте позволяют использовать фильтруемую вентиляцию. Обычный теплообменник «воздух–воздух» сохраняет раздельные воздушные контуры, но для отвода тепла наружу ему также необходима разность температур.
Кондиционер становится подходящим вариантом, когда эти методы не обеспечивают требуемую температуру или не соответствуют условиям окружающей среды. Сравнивайте необходимую интенсивность охлаждения и требования к обслуживанию, не предполагая, что каждому шкафу обязательно нужна холодильная система.
Выбор способа охлаждения начинается с требований к температуре и определения того, допустимо ли поступление наружного воздуха внутрь шкафа.
Что проверить перед выбором кондиционера для электротехнического шкафа?
Сначала определите требования к отводу тепла, затем проверьте электрическую и механическую совместимость.
- Фактические тепловыделения оборудованияИспользуйте данные о потерях мощности компонентов или результаты измерений при предполагаемой нагрузке. Номинальная мощность двигателя, указанная для частотного преобразователя, не равна количеству тепла, которое преобразователь выделяет внутри шкафа.
- Температура окружающей среды и требуемая внутренняя температураУчитывайте максимальную ожидаемую температуру окружающего воздуха, допустимую температуру внутри шкафа и возможный солнечный нагрев.
- Холодопроизводительность в рабочих условияхПроверьте условия, при которых указана номинальная холодопроизводительность, или изучите рабочие характеристики. Значение в ваттах не гарантирует одинаковую производительность при любой температуре. Кроме того, холодопроизводительность отличается от потребляемой электрической мощности.
- Электропитание и монтажПроверьте напряжение, частоту, размеры монтажного выреза, массу устройства и доступную площадь для его крепления на шкафу.
- Соответствие условиям окружающей средыПодтвердите степень защиты, коррозионную стойкость и допустимые условия эксплуатации конкретного устройства и шкафа в сборе.
- Циркуляция воздуха и удаление конденсатаПри монтаже или проектировании системы охлаждения электротехнического шкафа соблюдайте указанные производителем монтажные зазоры и требования к свободному пространству для воздушных потоков со всех сторон устройства. Внутренние компоненты, кабельные каналы и соседнее оборудование не должны перекрывать путь возвратного воздуха. Не допускайте возврата нагретого выходящего воздуха к воздухозаборным отверстиям: это существенно снижает эффективность охлаждения. Заранее предусмотрите отвод конденсата и оставьте достаточно места спереди и по бокам для обслуживания, замены фильтров и последующей модернизации компонентов.
В числе решений Saipwell для контроля температуры в электротехнических шкафах предлагается серия шкафных кондиционеров SP-AC EcoCool бокового монтажа с заявленной холодопроизводительностью 500, 800, 1 000, 1 500, 2 000 и 2 500 Вт. В опубликованных характеристиках указаны питание 220 В, 50/60 Гц, хладагент R134a и диапазон температуры окружающей среды от −5 до +55 °C. Окончательный подбор следует выполнять по рабочим характеристикам выбранной модели.
В устройствах серии используются ротационный компрессор и центробежный вентилятор, предусмотрены раздельные отверстия для входа и выхода воздуха. Среди опубликованных вариантов удаления конденсата указаны дренажная трубка, ёмкость или поддон для сбора, а также опциональное исполнение без внешнего дренажа. Дополнительный выход аварийного сигнала и контроль рабочего состояния могут использоваться для мониторинга шкафа. Требуемую комплектацию необходимо уточнить при заказе.
Чтобы запросить подходящую конфигурацию, сообщите Saipwell размеры шкафа, тепловыделения компонентов, максимальную температуру окружающей среды, требуемую внутреннюю температуру и доступные параметры электропитания. По возможности приложите фотографии или чертежи установки: это позволит совместно проверить место для монтажа, циркуляцию воздуха и способ удаления конденсата.
Часто задаваемые вопросы о шкафных кондиционерах
Может ли шкафной кондиционер охлаждать ниже температуры окружающей среды?
Да, шкафной кондиционер с компрессором может обеспечивать охлаждение ниже температуры окружающей среды в пределах допустимых условий эксплуатации. Достижение заданной температуры зависит от фактической тепловой нагрузки и холодопроизводительности в этих условиях. Проверьте рабочие характеристики выбранной модели.
Какую температуру следует установить на шкафном кондиционере?
Выбирайте настройку с учётом допустимых температур установленных компонентов и условий на объекте. Избегайте неоправданно низких значений, особенно во влажной среде, где при открывании двери может образовываться конденсат. После ввода в эксплуатацию проверьте температуру компонентов и циркуляцию воздуха, не полагаясь только на показания контроллера.
Можно ли установить кондиционер на уже существующий шкаф?
Да, если шкаф соответствует требованиям устройства к монтажу, несущей способности и циркуляции воздуха. Перед доработкой проверьте монтажный вырез, прочность конструкции, электропитание, уплотнение и маршрут отвода конденсата. После установки шкаф должен сохранять защиту от внешних воздействий, необходимую для проекта.
Какое обслуживание требуется шкафному кондиционеру?
Проверяйте поверхности теплообменников, воздухозаборные и выпускные отверстия, установленные фильтры, пути отвода конденсата и монтажные уплотнения. Загрязнение может ухудшить отвод тепла, а засорение дренажа — привести к скоплению или утечке воды. Следуйте инструкции по обслуживанию выбранной модели и корректируйте периодичность проверок с учётом фактических условий эксплуатации.
