Расчет тепловыделения от шкафа с автоматикой

Обновлено: 04.01.2025

Доброго времени суток, форумчане! Может кто-нибудь сможет пояснить как предварительно определить тепловыделение шкафов АСУ ТП для определения выбросов тепла. Данная информация нужна для правильного расчета системы отопления помещений оборудования ПТК АСУ ТП и щитов управления. Ничего в Нете путного не нашел Может что-нибудь подскажете
Заранее благодарен.

Рассчет тепловыделения шкафов АСУ ТП

Закон сохранения энергии в школе ещё изучали. Примерно сколько потребляет оборудование электроэнергии, столько и выделяется в виде тепла.
А по-хорошему такую информацию всегда предоставляют поставщики ПТК.

Что касается закона сохранения - так это и так ясно. Когда известен состав аппаратуры в шкафу и известна мощность потребления аппаратуры - вопрос простой. Можно в грубом приближении посчитать по току вводного автомата шкафа, зная элементарную физику, НО. как быть на стадии ТЭР (технико-экономического обоснования). Когда еще нет "рабочки" и нет точной комплектации шкафов, а ТГС-ники уже на стадии ПД делаю предварительный выбор и разводку системы отопления, в то время как комплектация шкафов появляется на стадии РД? За цифру "0,5кВт на шкаф" Но может у кого-нибудь есть более подробная статистика из личного опыта. Поделитесь, друзья.

А в чем проблема, применяем топорный расчет вводный автомат на 40А, сумма максимальной мощности выносного оборудования 6600Вт (это 30А) остатки списываем на щит 10А (это 2200Вт), условно вместо шкафа в помещении тэн на 2.2кВт.

Если точность не нужна, то присоединяюсь к Alex45 - берите 500 вт на шкаф. Это как правило с большим запасом. Так что большинство решений уложится в него.

А если точнее - прикидываете количество входных и выходных сигналов, по ним примерное количество модулей ввода-вывода. Потребление на канал каждого типа можно прикинуть. Далее добавляете потребление ПЛК и сумму умножаете на 1,3 (для учета кпд бп). Это и будет более или менее точное потребление шкафа.

Для примера: токовый датчик как правило это 20 мА по 24 вольтам. Аналоговый выход аналогично. Термопару и термосопротивление можно вообще не считать. Дискретный выход если через реле то порядка 10 мА на канал по 24 вольтам (типовые реле финдера или фениксконтакта). Если напрямую, то нужно смотреть что в поле, но скорее всего примерно так же будет. Дискретный вход через реле аналогично. Сюда добавить по 3мА на канал потребления самих модулей ввода-вывода. Еще 1-2 А по 24 В на потребление ПЛК. Если дублированный - умножить на два.

Все сложить и умножить на кпд блоков питания (лучше с запасом т.к. в канале может стоять каскад блоков питания и каждый из них добавить свой кпд). Потом еще раз умножить на желаемый коэффициент чтобы посчитать с запасом и точно не промахнуться.

Вот как то так если совсем грубо прикидывать.

Sasha-NIKISH писал(а): Может кто-нибудь сможет пояснить как предварительно определить тепловыделение шкафов АСУ ТП для определения выбросов тепла.

Может. Суммируете тепловыделения всех компонентов шкафа. Тепловыделения разных электротехнических изделий - каталожные данные. Если таковых данных нет в каталоге - запрашиваете производителя. Если и производитель дал от ворот поворот, то для электронных изделий (контроллеры, преобразователи) принимаете тепловыделения равными потребляемой мощности, а это точно каталожные данные.

Если есть силовые кабели, шины и автоматы - они тоже греются. Тепловыделения автоматов - каталожные данные. Тепловыделения шин и кабелей, а также клемм, считаются по закону Ома.

Методы расчета тепловыделения электрического шкафа управления

Что вызывает нагрев электрического корпуса шкафа автоматики?

Тепло из окружающей среды передается в корпус

Несоответствующая изоляция, которая может помешать шкафу управления излучать тепло в окружающую среду.

Электрические компоненты, рассеивающие тепло во время нормальной работы, такие как приводы, транзисторы, серверы, трансформаторы и т. д.

Отсутствие надлежащей системы вентиляции и охлаждения корпуса шкафа.

Несоблюдение установленных стандартов и норм электрошкафов

Как определить тепловыделение электрического шкафа управления?

Тепловая нагрузка электрического шкафа — это общее количество тепла, поступающего из внешней среды в электрический шкаф, плюс тепло, рассеиваемое компонентами шкафа.

Тепловая нагрузка является основой выбора системы охлаждения электрического шкафа.

Например, при высокой тепловой нагрузке на корпус система охлаждения с замкнутым контуром будет идеальным выбором.

С другой стороны, для низкой внутренней тепловой нагрузки выберите систему охлаждения с открытым контуром.

Электрические шкафы управления нагревателями

Вот как можно оценить общую тепловую нагрузку шкафа.

Метод 1: определение теоретических тепловых потерь

Оценив теоретические тепловые потери внутри электрического шкафа, вы можете легко оценить общую внутреннюю тепловую нагрузку.

С помощью этой техники вы:

Определите входные и выходные проводники электрического шкафа. Затем определите для каждого из них рабочее напряжение и ток.

Рассчитаете мощность для каждого проводника по формуле - Мощность = Напряжение x Ток.

Добавите мощность от входных и выходных проводников отдельно

Чтобы получить теоретическую тепловую нагрузку, используйте формулу - Потребляемая мощность - Выходная мощность.

Метод 2: оценка рассеивания тепла каждым компонентом

В этом методе вы исследуете эффективность отдельных электрических компонентов в корпусе.

Обычно у каждого электрического компонента есть номер детали, техническое описание или сведения о потребляемой мощности, тепловыделении / потерях, эффективности и т. д.

Если вы не можете найти такую информацию, вам следует использовать аналогичные компоненты для оценки.

Вы можете использовать эффективность компонентов, чтобы оценить тепло, рассеиваемое или теряемое каждым устройством.

Затем добавьте значения, чтобы определить общую тепловую нагрузку шкафа.

Например, давайте посмотрим на частотно-регулируемый привод с КПД 97% и мощностью 1200 Вт.

Предполагая, что он работает на полную мощность.

Тогда он, вероятно, рассеет количество тепла, эквивалентное 1200 × (1-0,97) = 36 Вт.

То есть, если в корпусе установлен один частотно-регулируемый привод, тепловая нагрузка составит 36 Вт.

Но если их двое, то будет 36 + 36 = 72Вт.

Помните, что производители электронных компонентов указывают эффективность и номинальную мощность своих устройств.

Метод 3: учет переменных, влияющих на тепловую нагрузку корпуса

В отличие от методов 1 и 2, здесь вы будете учитывать все переменные, которые могут повлиять на общую тепловую нагрузку электрического шкафа.

Вот как это сделать:

Рассчитайте общую площадь электрического шкафа, подверженного воздействию воздуха.
Определите коэффициент теплопередачи (он варьируется от материала корпуса к материалу)
Рассчитайте электрическую проводимость корпуса - площадь поверхности корпуса × коэффициент теплопередачи
Рассчитайте изменение температуры - Температура корпуса - Температура окружающей среды
Общая тепловая нагрузка для шкафа = Изменение температуры × Электрическая проводимость шкафа

Имея информацию о внутренней тепловой нагрузке электрических шкафов, вы можете определить подходящую систему терморегулирования для вашего шкафа.

Заинтересованы в системе охлаждения и вентиляции электрошкафа?

Свяжитесь с нами по телефону 8 (495) 135-93-0 3 для дальнейшего обсуждения или в качестве альтернативы нажмите кнопку ниже и заполните нашу контактную форму.

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

Калькулятор расчета мощности обогревателя шкафа автоматики ОША

Основным критерием для оптимального подбора нагревательного оборудования для шкафа автоматики является мощность нагревательного элемента, которая необходима для прогрева объема шкафа и габариты шкафа управления. Основная формула расчета базируется на таких переменных, как площадь поверхности корпуса шкафа управления, разница температур между наружной и внутренней температурой. На расчет влияет также материал, из которого изготовлен шкаф управления, особенности его размещения, объем выделяемого тепла от электрических компонентов в шкафу.

Также есть дополнительные факторы, которые не могут учитываться стандартной формулой, поэтому данный калькулятор размещается в качестве быстрого инструмента предварительного расчета. Для детального подробного расчета и консультации обращайтесь к нашим специалистам. Расчет и консультация предоставляются абсолютно бесплатно!

Расчет параметров нагревателей шкафа автоматики

Современный мир развивается стремительными темпами, автоматизация всех процессов производства становится все более распространенной задачей. В связи с этим актуальным становится вопрос увеличения срока службы различного электротехнического оборудования.

Самым оптимальным решением задачи защиты электрооборудования является размещение его в защитных шкафах. Электротехнические шкафы защищают приборы внутри от воздействия пыли, влажности, капель воды и прочих негативных воздействий. Правильный подбор шкафа автоматики позволяет обеспечить вашему оборудованию максимальный уровень безопасности от негативного влияния окружающей среды.

Внутри самого шкафа автоматики также имеются различные факторы, которые могут отрицательно сказаться на функциональности оборудования.

Перегрев

Электроприборы, размещаемые в шкафу автоматики, выделяют определенное тепло. При высокой температуре окружающей среды они могут перегреваться, что в большинстве случаев приводит к выходу оборудования из строя. В данном случае необходимо обеспечить достаточную вентиляцию воздуха, помочь с чем могут вентиляторы для шкафов автоматики.

Низкие температуры

Вторым важным фактором, который отрицательно сказывается на работоспособности оборудования, является холод. Большинство приборов абсолютно не рассчитаны на работу при отрицательных температурах, поэтому очень важно установить дополнительные обогреватели в шкафу автоматики, если он расположен на улице или в помещении с недостаточным отоплением.

Низкие температуры воздуха приводят к еще одной проблеме внутри шкафов управления – выпадению конденсата. Конденсат будет появляться в том случае, если температура внутри шкафа будет ниже точки росы. Точка росы – это предельная температура, при которой частицы влаги в воздухе начинают конденсироваться. При использовании обогревателей ОША температура внутри шкафа будет нормализоваться, и конденсат выпадать не будет.

Точка росы зависит от влажности воздуха. В таблице ниже представлены данные о значениях точки росы для определенной влажности окружающей среды.

Относительная влажность среды, %

Температура окружающей среды, °C

Для нейтрализации всех негативных факторов, влияющих на работу электрооборудования в электротехнических шкафах управления, нужно произвести правильный расчет параметров обогрева и на их основе подобрать оптимальный набор обогревателей ОША. Для расчета нужно учитывать множество особенностей, которые мы рассмотрим подробнее.

Габариты шкафа автоматики и место расположения

Первым делом нужно измерить габариты шкафа управления и уточнить тип его расположения. На основе этих параметров производится вычисление таких величин:

Эффективная площадь поверхности теплообмена

Площадь поверхности, рассеивающей тепло в окружающую среду

Очевидно, что чем больше будет размер щита управления, тем большей будет площадь поверхности, рассеивающей тепло. Таким образом для охлаждения электроники в шкафу автоматики большего объема понадобится меньший объем охлажденного воздуха, чем для охлаждения того же оборудования в щите меньшего объема.

А в случае обогрева ситуация абсолютно противоположная. Нагреть воздух в шкафу меньшего объема намного проще, чем в большом, плюс к этому, теплоотдача от стенок компактного шкафа будет меньше.

Для проведения расчета эффективной поверхности теплообмена можно воспользоваться данными из таблицы:

A = 1,8 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г

Расположение на стене

A = 1,4 · Ш · (В + Г) + 1,8 · Г · В

Крайнее место в ряду шкафов

A = 1,4 · Г · (В + Г) + 1,8 · Ш · В

Крайнее место в ряду на стене

A = 1,4 · В · (Ш + Г) + 1,4 · Ш · Г

Расположение в середине ряда

A = 1,8 · Ш · В + 1,4 · Ш · Г + Г · В

В середине ряда на стене

A = 1,4 · Ш · (В + Г) + Г · В

Расположение на стене в середине ряда под козырьком

A = 1,4 · Ш · В + 0,7 · Ш · Г + Г · В

Как видно по данным таблицы, не только площадь поверхности шкафа важна, но и то, как он расположен. Если шкаф стоит отдельно, то тепло с поверхности будет отдаваться от всех стенок щита управления, а размещенный на стене в середине ряда будет отдавать тепло с намного меньшей площади.

Плотность теплового потока

От константы воздуха зависит еще один участвующий в расчетах параметр – плотность теплового потока. По сути это скорость рассеивания тепла внутри электротехнического щита управления. Данный параметр имеет обратно пропорциональную зависимость от значения атмосферного давления. Чем оно ниже, тем дольше будет происходить рассеивание тепла. Как всем известно из курса школьной физики, чем выше точка над уровнем моря, тем меньше будет атмосферное давление. Следовательно, чем выше над уровнем моря будет расположен шкаф управления, тем хуже будет рассеиваться тепло.

Для России в средней полосе высота над уровнем моря равна 170 м, следовательно, константа воздуха для средней полосы России равна 3,2 м3К/Втч.

Материал корпуса шкафа управления

Материал, использующийся при изготовлении корпуса электрощита, является также немаловажным параметром, ведь от него зависит коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи – это количество теплоты, которое за единицу времени переходит через квадратный метр эффективной поверхности теплообмена от более нагретого к менее нагретому теплоносителю.

Для примера шкаф из листовой стали с окрашенной поверхностью будет иметь К=5,5, в случае с нержавейкой К=4,5, а для алюминия коэффициент будет равен 12. Таким образом, если сравнить два щита управления с равными габаритами, но один будет алюминиевый, а второй стальной, то снизить температуру алюминиевого щита управления будет намного проще, ведь его поверхности будут быстрее остывать и передавать тепло окружающей среде. Именно поэтому алюминий часто используется в качестве материала для радиаторов охлаждения.

Тепловыделение оборудования в шкафу управления

Немаловажным критерием для выбора корпуса шкафа управления и климатического оборудования внутри является сами электроприборы. Различное оборудование выделяет различное количество тепла. Есть приборы, которые значительно нагреваются, например, блоки питания, трансформаторы, частотники, реле. Если в вашем шкафу автоматики присутствуют перечисленные или подобные приборы, обязательно включите в расчет суммарную теплоотдачу от них.

Расчет внутренней температуры шкафа управления

Температура внутри шкафа вычисляется по формуле:

Где Твнут – температура внутри шкафа управления,

Тнар – температура окружающей среды

Qv – тепловыделение от установленных в шкафу приборов

k – коэффициент теплоотдачи материала корпуса

А – эффективная поверхность теплообмена

В случае, если вы не знаете точный показатель тепловыделения оборудования вашего ШУ, то подсчитать его самостоятельно вам поможет следующая таблица:

Формула для расчета

Q_пч = суммарная мощность * 0,05

Q_бп = суммарная мощность * 0,1

Q_а = суммарный ток * 0,2

Q_п = суммарный ток * 0,4

Q_т = суммарная мощность * 0,1

Q_р = суммарный ток нагрузок по каждой фазе * 1,2

Тепловыделение суммарное Qv считается как сумма тепловыделения всех элементов.

Таким образом в результате расчетов мы получим внутреннюю температуру шкафа управления и поймем, является ли она достаточной для стабильного функционирования оборудования. Если вычисленная температура меньше, чем оптимальная, то в электрощите нужен дополнительный обогрев при помощи обогревателей ОША.

Расчет мощности обогрева шкафа автоматики

Мощность, необходимая для обогрева шкафа автоматики, рассчитывается по формуле:

Р=А* k*(Твнутр-Твнеш) - Qv

Где Р – мощность нагревателей

Твнеш-Твнутр – разница температур между температурой внутри шкафа и окружающей средой

k – коэффициент теплоотдачи материала корпуса шкафа

Qv – суммарное тепловыделение оборудования

На основе полученной мощности производится подбор обогревателей ОША и других климатических устройств. Вы можете произвести расчет самостоятельно, использовав калькулятор на данной странице, и выбрать необходимую модель нагревателя ОША исходя из полученного показателя мощности. Или же просто обращайтесь к нашим специалистам за бесплатной консультацией и расчетами по телефону или через форму заказа звонка прямо сейчас!

ОША - это все для обеспечения оптимального микроклимата в шкафах управления и автоматики: обогреватели, вентиляторы, системы управления влажностью и климат-контроль.

Калькулятор и схема расчета параметров обогрева шкафов управления

Правильный подбор оборудования для микроклимата в шкафу с электроникой – это очень важный фактор, влияющий на стабильность работы электрооборудования. А стабильное и точное функционирование самого управляющего оборудования, находящегося в электрошкафу, влияет и на весь производственный процесс, поскольку сбои в работе управляющих блоков могут привести к остановке и всего производства.

Оптимально подобрать типы нагревателей для обогрева шкафа автоматики вам поможет данный калькулятор, который позволит с легкостью просчитать необходимую вам мощность нагрева в большинстве типичных ситуаций установки шкафа управления. Для большей понятности в статье ниже находится объяснение и описание всех параметров и алгоритмов их расчета.

Если же у вас нестандартная ситуация или вам необходим индивидуальный подход в расчете параметров и подборе оборудования – звоните нам по телефону и получите бесплатный расчет и консультацию по обогреву шкафов автоматики от специалистов компании Элемаг.

Расчет обогрева шкафов управления: параметры и формулы

Стремительный рост технологий не останавливается ни на минуту и с каждым годом становится все больше и больше. Без автоматизированного оборудования уже остается все меньше процессов даже в работе бытовой техники, что уж говорить о производственных линиях. Работоспособность оборудования для автоматизации – очень важная задача, поэтому и методы защиты оборудования все больше совершенствуются.

Самым верным способом для обеспечения сохранности приборов автоматизации считается установка их в защитном металлическом электротехническом шкафу, которые называются шкафами управления и автоматики (ШУ).

Шкафы управления могут защитить электронику от низкой температуры, влажности, пыли, случайных механических повреждений, попадания капель брызг и прочих факторов. Но для всего этого в шкафу управления должно быть установлено дополнительное климатическое оборудование, в подборе которого вам поможет данная статья и наш калькулятор мощности обогрева.

Давайте подробнее рассмотрим основные негативные факторы, которые могут отрицательно сказываться на работоспособности оборудования в шкафу управления.

1. Перегрев

Практически любой электроприбор в процессе своей работы начинает нагреваться и выделять какое-то количество тепла. Воздух в шкафу управления за счет нагрева электрооборудования может очень быстро достичь довольно высоких температур, особенно если снаружи также очень тепло. Высокая температура воздуха в электрощите может привести к перегреванию электроники и как следствие выходу ее из строя. Для того, чтобы этого не случилось, в щитах автоматики рекомендуется устанавливать вентиляторы и вентиляционные решетки. Естественно,вентиляторы и решетки должны быть с фильтрами, чтобы не допустить попадания пыли в шкаф управления.

2. Отрицательные температуры

Для зимнего периода и для северного региона России характерна низкая температура воздуха. Когда шкаф управления размещается не в помещении или в комнате с плохим отоплением, воздух в шкафу автоматики необходимо нагревать, ведь недостаточная температура приводит к поломке оборудования.

Еще одним следствием низкой температуры в электротехническом шкафу управления является выпадение конденсата. Влага образуется на стенках шкафа и на самом оборудовании из-за большой разницы температур, когда уровень температуры воздуха в шкафу достигает так называемой точки росы.

Точкой росы называется граничное значение температуры при определенной влажности, при достижении которой частички водяного пара в воздухе начинают конденсироваться. Посмотреть значения точки росы для определенной температуры и влажности вы можете в таблице ниже.

Для подбора обогревательного оборудования в шкаф управления нужно произвести расчет мощности нагревательных элементов. Общая формула необходимой мощности нагрева определяется по формуле:

Р = S * k * ( Твнутр – Твнеш ) – Qv

Р – мощность нагрева

S – площадь эффективной поверхности теплообмена

Твнутр – Твнеш – разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа

k – коэффициент теплоотдачи корпуса шкафа управления

Qv – суммарное тепловыделение электроприборов в шкафу

Давайте рассмотрим подробнее каждый из этих параметров.

Площадь эффективной поверхности теплообмена

Площадь эффективной поверхности теплообмена – это важный параметр для расчета мощности нагрева шкафа автоматики, который рассчитывается на основе габаритных размеров корпуса с учетом его расположения.

В первую очередь нужно рассчитать площадь каждой стенки шкафа управления и выявить, какие из стенок будут рассеивать тепло. Рассеивающие тепло стенки шкафа находятся в контакте с воздухом. То есть отдельно стоящий электрощит будет иметь все рассеивающие тепло стороны, а закрытый со всех сторон будет иметь только переднюю стенку, рассеивающую тепло.

Площадь рассеивания влияет не только на подбор обогревательного оборудования, но и на выбор моделей приборов для охлаждения воздуха. Например, нам понадобится значительно меньшая мощность вентиляторов, если одно и то же электрооборудование разместить в шкафу большего размера, поскольку площадь поверхности рассеивания будет больше. В случае с нагревательными приборами ситуация противоположная. Чем более компактным будет шкаф, тем проще его обогреть.

Обычно шкафы управления размещаются по одному или в ряд. Для основных типовых вариантов размещения шкафов автоматики существуют быстрые формулы, которые помогут с легкостью вычислить эффективную площадь теплообмена.

Данный показатель плотности теплового потока представляет собой скорость рассеивания тепла в электротехническом щите. Он легко вычисляется по таблице на основании значения атмосферного давления. Как мы знаем из курса физики, атмосферное давление тем меньше, чем больше высота над уровнем моря.

При атмосферном давлении с высоким показателем, тепло будет рассеиваться намного больше, чем с низким. В среднем для России высота над уровнем моря равняется 170 метров, поэтому показатель плотности рассеивания будет равен 3,2.

Теплопроводность стенок шкафа автоматики

Еще одним значимым фактором является материал, который применяется при изготовлении корпуса электрощита. Различные типы металлов рассеивают тепло с разной скоростью, поэтому при выборе шкафа управления на это также стоит обратить внимание.

Коэффициент теплоотдачи металла варьируется в значительном диапазоне. Из популярных металлов для электрошкафов автоматики наибольшее значение коэффициента теплоотдачи имеет алюминиевый шкаф – 12. Для нержавеющей стали, к примеру, он составляет всего 4,5, а для окрашенной листовой стали – 5,5.

Судя по значению коэффициента теплоотдачи мы можем сделать вывод, что для охлаждения лучше выбирать алюминиевые шкафы, ведь они будут лучше рассеивать тепло, а вот для обогрева алюминиевые шкафы не очень удачное решение, поскольку стенки такого шкафа автоматики будут очень быстро остывать.

Нагревание электрооборудования в шкафах автоматики

Любые электроприборы при работе способны выделять какое-то тепло. Данный фактор следует также принимать во внимание для расчетов. С определением того, насколько шкаф управления сам по себе нагревается без обогревателей, вам поможет таблица, размещенная ниже. В ней вы можете увидеть наиболее распространенные электроприборы, размещаемые в шкафах управления и формулы для расчета их теплоотдачи.

Конечно же, произвести много этих расчетов вручную может быть затруднительно, мы постараемся со временем усовершенствовать наш калькулятор, чтобы он производил такой расчет в автоматическом режиме. Ну а пока можете воспользоваться таблицей или просто обращайтесь к нашим менеджерам по телефону или через электронную почту и они помогут вам правильно рассчитать показатель теплоотдачи, необходимую мощность обогрева и подберут нужное оборудование для оптимального микроклимата в шкафу автоматики.

Читайте также: