Chłodzenie szaf pracujących w trudnych warunkach środowiskowych

KLIMATYZACJA ZŁOŻONYCH ZESPOŁÓW NAPĘDOWYCH

Fot. 1. Widok z góry przedstawia pozycję chłodziarek w przypadku szeregowego ustawienia szaf sterowniczych bez ścian działowych

Konieczność niezawodnego odprowadzania wysokich strat mocy ze względnie małej przestrzeni stawia wysokie wymagania wobec systemu chłodzenia. W szczególności przy rozmieszczaniu zespołów napędowych należy zwrócić uwagę na to, aby strumień ciepła odlotowego dolnego zespołu napędowego nie przedostawał się do obszaru wlotu zespołu umieszczonego wyżej. W tym celu zespoły powinny być rozmieszczone na płycie montażowej możliwie na bokach.

Do chłodzenia idealnie nadają się rozwiązania do zabudowy dachowej w połączeniu z systemami kanałów powietrza: jako wymiennik ciepła i jako chłodziarka kompresorowa. Do chłodzenia zespołów, które są rozmieszczone bezpośrednio na sobie, ze względów systemowych nie zaleca się urządzeń do zabudowy naściennej. W przypadku wieloczęściowej zabudowy szaf sterowniczych (szereg szaf) należy wdmuchać chłodne powietrze bezpośrednio do pola o największych stratach mocy (fot. 1).

ZANIECZYSZCZONE POWIETRZE WYZWANIEM DLA CHŁODZENIA

Fot. 2. Skraplacz bez nanopowłoki

W przypadku podwyższonego obciążenia pyłowego i otoczenia zawierającego olej w powietrzu, chłodziarki były dotychczas chronione wyłącznie poprzez urządzenia filtrujące. Problem stanowi tu jednak narastająca bardzo szybko redukcja użytkowej mocy chłodniczej, powodowana przez osady w obszarze skraplacza. Towarzyszy temu znacznie gorszy bilans energetyczny i spadek wydajności chłodzenia. Jeśli nie nastąpi wczesna konserwacja - tzn. czyszczenie lub wymiana odpowiedniego filtra - wówczas może to szybko prowadzić do niewystarczającego chłodzenia elektroniki.

Fot. 3. Skraplacz z nanopowłoką

Użycie innowacyjnej techniki umożliwia obecnie lepsze rozwiązanie. W celu redukcji częstotliwości prac serwisowych i konserwacyjnych chłodziarek, które są stosowane w tego rodzaju otoczeniu, zalecane jest stosowanie chłodziarek z powłoką skraplacza uniemożliwiającą osadzanie się brudu (fot. 2).

Szczególnie korzystna okazała się „nanopowłoka“ stosowana w chłodziarkach TopTherm Plus firmy Rittal (fot. 3). Wykorzystywany jest tutaj rodzaj efektu lotosu: na mieniącej się, gładkiej i twardej jak szkło powierzchni cząsteczki brudu nie mogą już tak łatwo się osadzać. Stąd płytki urządzeń pozostają czyste, a w określonych, aż nie tak wymagających warunkach otoczeniach, można całkowicie zrezygnować z filtrów. Z tego powodu coraz częściej wybierane są powlekane urządzenia, co pomaga zmniejszyć czas konserwacji i zachować niezmienną wysoką skuteczność chłodzenia, a jednocześnie obniżyć koszty użytkowania i zwiększyć bezpieczeństwo eksploatacji całej instalacji.

Fot. 4. Chłodziarki TopTherm Rittal są wyposażone seryjnie w nanopowlekane płytki chłodzące

Niekiedy słyszy się o „niebezpieczeństwach nanotechnologii“, co związane jest z użyciem powlekanych chłodziarek. Prawdą jest, że podczas nanoszenia powłoki - jak w przypadku każdego lakierowania - wskutek powstawania drobnej mgły należy zwrócić uwagę na skuteczne urządzenia odciągowe i ochronę dróg oddechowych (jeśli powlekanie odbywa się ręcznie, a nie automatycznie). Po wypaleniu stosowana przez Rittal nanopowłoka tworzy gładką i twardą powierzchnię, która nie stanowi zagrożenia dla zdrowia.

Jeśli moduł wydajnościowy pracuje z zewnętrznym odprowadzaniem ciepła - tzn. jego radiator jest umieszczony na zewnątrz szafy sterowniczej i tam zasilany powietrzem otoczenia przez własną dmuchawę - wówczas należy zwrócić uwagą na to, aby doprowadzanie powietrza do jego zewnętrznego obiegu nie było silnie obciążone substancjami chłodząco-smarującymi. Mogą one wpływać na pracę zewnętrznych wentylatorów, aż do całkowitego uszkodzenia chłodzenia. Ewentualnie, w przypadku silnego obciążenia, przed zewnętrznym radiatorem należy zamontować osłonę przeciwbryzgową. Zabrudzenie radiatorów i wentylatorów należy sprawdzać w regularnych odstępach czasu.

ATEX - URZĄDZENIA KLIMATYZACYJNE DO STREF ZAGROŻONYCH WYBUCHEM

Fot. 5. W celu uniknięcia eksplozji pyłu można zastosować chłodziarki ATEX firmy Rittal

O ile różne zanieczyszczenia w powietrzu są uciążliwe, a mogą być nawet niebezpieczne, jeszcze większym problemem może być możliwość eksplozji pyłu. Ze zwykłych, popularnych materiałów, takich jak przykładowo mąka zbożowa, wióry drewna, pył węglowy, a nawet z drobnych cząsteczek metali lekkich i ciężkich z warsztatu szlifierskiego, powstać mogą mieszanki zdolne do zapłonu. Dzieje się tak, gdyż drobne cząsteczki materiału zachowują się jak ekstremalnie powiększona, zdolna do reakcji (oksydacji) powierzchnia. Jeśli dojdzie do ich odpowiedniego zmieszania się z tlenem atmosferycznym, wystarczy iskra zapłonowa, przykładowo z uruchomienia silnika elektrycznego, aby wystąpiła błyskawiczna reakcja wybuchowa.

Bardzo często jest szczególnie zgubny fakt, że wcześniej nie musiało tutaj dochodzić do wypadków, a użytkownicy sądzili, że są całkowicie bezpieczni. Oznacza to również, że wszystkie procesy, podczas których powstają cząstki w postaci pyłu jako produkt główny, poboczny lub odpadowy, powinny zostać na nowo bardzo uważnie zrewidowane.

Z pomocą mogą przyjść instalacje i urządzenia z ochroną antywybuchową. Dotychczas było obowiązkiem użytkownika, jako osoby odpowiedzialnej za szkody techniczne, aby z wykorzystaniem kosztownej analizy ryzyka zapewnił on podjęcie wszelkich środków zapobiegawczych ewentualnej eksplozji. W praktyce zakładowej z reguły zadanie to przenoszone było na producenta takich instalacji, względnie zlecenie takiej instalacji zostało uzależnione od rozwiązania tych zagadnień.

W podobny sposób skonstruowane są urządzenia do stref zagrożonych wybuchem stosowane w najróżniejszych obszarach przemysłu chemicznego lub górnictwa (ochrona przed gazami kopalnianymi), gdzie należy sprostać znacznie wyższym wymaganiom dotyczącym gazów zdolnych do zapłonu, co także odzwierciedla cena tych instalacji.

Rittal po raz pierwszy oferuje chłodziarki szaf sterowniczych, które mogą być stosowane w strefach z krótko występującymi pyłami zdolnymi do wybuchu. Strefy te są oznaczone zgodnie z normą EN 50281-1-2 (D) jako strefa 22 (ATEX). Nowe urządzenia są znacznie korzystniejsze cenowo niż wcześniej wspomniane specjalne chłodziarki. „Chłodziarki ATEX” zaprojektowane zostały jako urządzenia do zabudowy naściennej dla różnych użytkowych mocy chłodniczych.

Specjalna konstrukcja wentylatorów z medium filtrującym zapewnia obieg zewnętrznego powietrza. Od strony szafy rolę ochrony antywybuchowej spełnia specjalne uszczelnienie. Regulacja i możliwość ustawienia są ze względów bezpieczeństwa przeniesione na wewnętrzną stronę szafy. Z każdym urządzeniem dostarczana jest deklaracja producenta dotycząca dopuszczonego zastosowania w strefie 22 (ATEX). Przykład tego rodzaju chłodziarki przedstawia fot. 5.

Rittal Sp. z o.o.
ul. Królewska 6
05-825 Grodzisk Mazowiecki
tel. 022 724 27 84
faks 022 724 08 52
rittal@rittal.pl
www.rittal.pl