Jak vypočítat, jaký výkon potřebuje topné těleso k zahřátí?

Správný výběr zařízení pro mikroklima ve skříni elektroniky je velmi důležitým faktorem ovlivňujícím stabilitu elektrického zařízení. A stabilní a přesné fungování samotného řídicího zařízení umístěného v elektrické skříni ovlivňuje celý výrobní proces, protože poruchy v provozu řídicích jednotek mohou vést k odstavení celé výroby.

Tato kalkulačka vám pomůže vybrat optimální typy ohřívačů pro vytápění automatizační skříně, což vám umožní snadno vypočítat topný výkon, který potřebujete ve většině typických situací instalace rozvaděče. Pro větší přehlednost níže uvedený článek obsahuje vysvětlení a popis všech parametrů a algoritmů pro jejich výpočet.

Pokud máte nestandardní situaci nebo potřebujete individuální přístup k výpočtu parametrů a výběru zařízení, zavolejte nám a získejte bezplatný odhad a konzultaci skříní automatizace vytápění od specialistů Elemag.

Výpočet vytápění rozvaděčů: parametry a vzorce

Rychlý růst technologií se nezastaví ani na minutu a je každým rokem stále více. Bez automatizovaného vybavení zbývá stále méně procesů i v provozu domácích spotřebičů, natož výrobních linek. Výkon automatizačních zařízení je velmi důležitým úkolem, a proto se metody ochrany zařízení stále více zdokonalují.

Nejjistějším způsobem, jak zajistit bezpečnost automatizačních zařízení, je jejich instalace do ochranné kovové elektrické skříně, které jsou tzv řídicí a automatizační skříně (CC).

Ovládací skříně mohou chránit elektroniku před nízkou teplotou, vlhkostí, prachem, náhodným mechanickým poškozením, postříkáním a dalšími faktory. K tomu všemu však musí být v rozvaděči instalováno další klimatizační zařízení, s jehož výběrem vám pomůže tento článek a naše kalkulačka topného výkonu.

Podívejme se blíže na hlavní negativní faktory, které mohou negativně ovlivnit výkon zařízení v rozvaděči.

1. Přehřátí

Téměř každý elektrický spotřebič se během provozu začne zahřívat a uvolňovat určité množství tepla. Vzduch v rozvaděči může v důsledku ohřevu elektrického zařízení velmi rychle dosáhnout poměrně vysokých teplot, zvláště pokud je venku také velmi teplo. Vysoká teplota vzduchu v elektrickém panelu může vést k přehřátí elektroniky a v důsledku toho k jejímu selhání. Aby se tomu zabránilo, doporučuje se instalovat ventilátory a ventilační mřížky do panelů automatizace. Je samozřejmé, že ventilátory a mřížky musí mít filtry, které zabrání vnikání prachu do rozvaděče.

2. Záporné teploty

Zimní období a severní oblast Ruska se vyznačují nízkými teplotami vzduchu. Pokud není rozvaděč umístěn uvnitř nebo v místnosti se špatným vytápěním, musí být vzduch v automatizační skříni ohříván, protože nedostatečná teplota vede k poruše zařízení.

Dalším důsledkem nízkých teplot v elektrické ovládací skříni je kondenzace. Vlhkost se tvoří na stěnách skříně a na samotném zařízení v důsledku velkého rozdílu teplot, když hladina teploty vzduchu ve skříni dosáhne tzv. rosného bodu.

Rosný bod je mezní hodnota teploty při určité vlhkosti, při jejímž dosažení začnou částice vodní páry ve vzduchu kondenzovat. Hodnoty rosného bodu pro konkrétní teplotu a vlhkost si můžete prohlédnout v tabulce níže.

Relativní vlhkost, %

Okolní teplota, °C

20

25

30

35

40

45

50

55

Chcete-li vybrat topné zařízení pro ovládací skříň, musíte vypočítat výkon topných prvků. Obecný vzorec pro požadovaný topný výkon je určen vzorcem:

P = S * k * (Cín – Tex) – Qv

S – efektivní teplosměnná plocha

Tin – Tex – rozdíl teplot vzduchu uvnitř a vně skříně

k – součinitel prostupu tepla skříně rozvaděče

Qv – celkové uvolnění tepla elektrospotřebičů ve skříni

Podívejme se blíže na každý z těchto parametrů.

Účinná plocha povrchu pro přenos tepla

Účinná teplosměnná plocha je důležitým parametrem pro výpočet topného výkonu automatizační skříně, který se vypočítává na základě celkových rozměrů skříně s přihlédnutím k její poloze.

Nejprve musíte vypočítat plochu každé stěny rozvaděče a určit, které stěny budou odvádět teplo. Teplo odvádějící stěny skříně jsou v kontaktu se vzduchem. To znamená, že volně stojící elektrický panel bude mít všechny strany, které odvádějí teplo, zatímco panel, který je ze všech stran uzavřený, bude mít pouze přední stěnu, která teplo odvádí.

Oblast rozptylu ovlivňuje nejen výběr topného zařízení, ale také výběr modelů zařízení pro chlazení vzduchu. Například budeme potřebovat podstatně menší výkon ventilátoru, pokud bude stejné elektrické zařízení umístěno ve větší skříni, protože rozptylová plocha bude větší. V případě topných zařízení je situace opačná. Čím kompaktnější je skříň, tím snazší je její vytápění.

Obvykle jsou ovládací skříně umístěny po jedné nebo v řadě. Pro hlavní standardní možnosti umístění skříní automatizace existují rychlé vzorce, které vám pomohou snadno vypočítat efektivní plochu výměny tepla.

A = 1,8 H (W + D) + 1,4 WD

A = 1,4 W (H + D) + 1,8 D H

Poslední místo v řadě skříní

A = 1,4 D (H + D) + 1,8 W H

Poslední místo v řadě na zdi

A = 1,4 H (W + D) + 1,4 WD

Umístěte doprostřed řady

A = 1,8 W H + 1,4 W D + D H

Uprostřed řady na zdi

A = 1,4 W (H + D) + DH

Umístění na stěně uprostřed řady pod baldachýnem

A = 1,4 W H + 0,7 W D + D H

Hustota tepelného toku

Tento indikátor hustoty tepelného toku představuje rychlost rozptylu tepla v elektrickém panelu. Vypočítá se snadno z tabulky na základě hodnoty atmosférického tlaku. Jak víme z kurzu fyziky, čím vyšší nadmořská výška, tím nižší atmosférický tlak.

Při vysokém atmosférickém tlaku se teplo rozptýlí mnohem více než při nízkém tlaku. Průměrná výška nad hladinou moře pro Rusko je 170 metrů, takže index hustoty rozptylu bude 3,2.

Tepelná vodivost stěn automatizační skříně

Dalším významným faktorem je materiál použitý při výrobě krytu elektrického panelu. Různé druhy kovů odvádějí teplo různou rychlostí, takže i toto je třeba vzít v úvahu při výběru rozvaděče.

Koeficient prostupu tepla kovu se mění ve významném rozsahu. Z oblíbených kovů pro automatizační elektrické skříně má hliníková skříň nejvyšší koeficient prostupu tepla – 12. U nerezové oceli je to například pouze 4,5 a u lakovaného ocelového plechu – 5,5.

Soudě podle hodnoty součinitele prostupu tepla můžeme usoudit, že pro chlazení je lepší zvolit hliníkové skříně, protože budou lépe odvádět teplo, ale pro vytápění nejsou hliníkové skříně příliš dobrým řešením, protože stěny takového automatizační skříň velmi rychle vychladne.

Vytápění elektrických zařízení v automatizačních skříních

Jakékoli elektrické spotřebiče mohou během provozu vytvářet určité teplo. Tento faktor by měl být také zohledněn při výpočtech. Níže uvedená tabulka vám pomůže určit, jak moc se ohřívá samotná ovládací skříň bez ohřívačů. V něm vidíte nejběžnější elektrospotřebiče umístěné v rozvaděčích a vzorce pro výpočet jejich prostupu tepla.

Samozřejmě může být obtížné provádět mnoho těchto výpočtů ručně, pokusíme se naši kalkulačku časem vylepšit tak, aby tento výpočet prováděla automaticky. Zatím můžete použít tabulku nebo jen kontaktovat telefonicky či emailem naše manažery a ti vám pomohou správně vypočítat rychlost přenosu tepla, požadovaný topný výkon a vybrat potřebné vybavení pro optimální mikroklima v automatizační skříni.

Vzorec pro výpočet

Q_pch = celkový výkon * 0,05