JAK DZIAŁA KLIMATYZATOR?

W chłodzeniu szaf sterowniczych popularne są z kolei klimatyzatory. Na rysunku 3 przedstawiono schemat blokowy tego urządzenia. Jego najważniejsze komponenty to: wymienniki ciepła - ten obiegu wewnętrznego, odbierający ciepło ze środka szafy przemysłowej, i obiegu zewnętrznego. Przez drugi ciepło z wnętrza obudowy odprowadzane jest do otoczenia. Częścią klimatyzatora są oprócz tego: skraplacz, parownik, zawór rozprężny, sprężarka oraz sterownik.

Kontroler steruje pracą urządzenia chłodniczego na podstawie sygnałów z czujników. Są to m.in.: sensory mierzące temperaturę wewnętrzną i zewnętrzną, tzn. odpowiednio, szafy oraz jej otoczenia. Klimatyzator wyposaża się również w czujniki wykrywające oblodzenie i monitorujące temperaturę skraplania.

Urządzenie to działa na analogicznej zasadzie jak powszechne w gospodarstwach domowych lodówki. Płynny czynnik chłodniczy, pod wpływem podgrzania w wymienniku ciepła obiegu wewnętrznego, ulega odparowaniu. Następnie jest on sprężany w sprężarce. Towarzyszy temu wzrost jego temperatury. Dalej przepływa on przez wymiennik ciepła obiegu zewnętrznego. W wyniku schłodzenia czynnik chłodniczy ulega kondensacji w skraplaczu, skąd płynie do zaworu rozprężnego. Tutaj następuje obniżenie jego ciśnienia. Następnie przepływa on przez wymiennik obiegu wewnętrznego i cały cykl się powtarza.

JAK WYBRAĆ KLIMATYZATOR DO SZAFY STEROWNICZEJ?

Wybór klimatyzatora powinno poprzedzić obliczenie jego wymaganej mocy chłodzącej. W tym celu wyznaczyć trzeba: moc traconą w szafie sterowniczej (Q_v, W) oraz jej powierzchnię (A, m²). Obliczając tę drugą, skorzystać należy ze wzorów zebranych w normach, na przykład w VDE 0660. Uwzględniają one sposób montażu obudowy (wisząca, stojąca).

Moc traconą przez urządzenia zamontowane w szafie sterowniczej wyznacza się natomiast, sumując iloczyny ich mocy i sprawności energetycznej. Przykładowo, jeżeli moc urządzenia o sprawności 20% wynosi 500 W, 400 W jest rozpraszanych na ciepło. Znać należy też temperaturę otoczenia (T_z, °C), żądaną temperaturę wewnątrz urządzenia (T_w, °C) i współczynnik przewodności cieplnej materiału, z którego wykonano obudowę (k, W/ m²·°C).

Przykładowe dane to: A = 5 m², k = 5,5 W/ m²·°C (stal malowana), T_z = +50°C, T_w = +35°C, moc tracona w szafie sterowniczej Q_v = 1,5 kW. Do chłodzenia tej obudowy w takich warunkach należy użyć klimatyzatora o mocy: Q_k = k·A·(T_z-T_w)+Q_v = 5,5·5·(50-35)+1500 = 1912,5 W.

Aby klimatyzator spełnił swoje zadanie, chłodząc skutecznie, przestrzegać trzeba także kilku zasad w zakresie montażu jego, jak i samej szafy sterowniczej.

JAK ZAPEWNIĆ SKUTECZNE CHŁODZENIE?

Szaf sterowniczych nie powinno się umieszczać zbyt blisko siebie, ani maszyn, które wydzielają duże ilości ciepła. Nie wolno również zasłaniać ich otworów wentylacyjnych. Ważny jest oprócz tego rozkład urządzeń w obudowie - przede wszystkim zapewnić trzeba takie odstępy pomiędzy nimi, które pozwolą na niezakłócony przepływ powietrza. Odległość klimatyzatorów od siebie albo od ściany musi z kolei wynosić co najmniej 20 centymetrów.

Szafa sterownicza powinna być szczelna - minimalny zalecany poziom ochrony zapewniany przez jej obudowę to IP 54. Musi być ona ponadto wyposażona w przełączniki stykowe, które wyłączą klimatyzator w czasie, kiedy drzwi szafy są otwarte, na przykład podczas prac serwisowych. Jeśli oba te warunki są spełnione, zapobiega się nadmiernemu powstawaniu kondensatu w związku z przenikaniem wilgotnego powietrza do wnętrza szafy.

Skroplin niestety nie da się całkiem wyeliminować. Osuszanie powietrza w szafie sterowniczej jest bowiem skutkiem (ubocznym, ale pożądanym) jego schładzania. Kondensat musi być odprowadzany z szafy. Usuwa się go specjalnymi kanałami. Można go też odparować, montując w szafie grzałki o mocy grzewczej, która jest dostosowywana do ilości skroplin.

W NASTĘPNEJ CZĘŚCI ARTYKUŁU...

...przedstawiamy kolejne metody chłodzenia, znajdujące zastosowanie w szafach sterowniczych - chłodzenie cieczą oraz z wykorzystaniem efektu termoelektrycznego.

Monika Jaworowska