Kāds ir siltuma izkliedes aprēķināšanas paņēmiens, lai izvēlētos atbilstoša izmēra skapja dzesēšanas ventilatoru

Pareizā skapja dzesēšanas ventilatora izvēle sākas daudz agrāk nekā kataloga lasīšana. Ventilatora izmērs ir atkarīgs no tā, cik daudz siltuma skapis jāatdzesē, kādu temperatūras paaugstinājumu iekārtas var izturēt un kāds gaisa plūsmas ātrums nepieciešams, lai to siltumu novadītu. Nepareiza pieņēmuma rezultātā elektronika darbosies pārkarstā stāvoklī un izslēgsies; pārlieku liels vienības izmērs izšķiež enerģiju un rada troksni. Pārāk mazs ventilators paliek nepamanīts, līdz vasaras ārējā temperatūra paaugstina iekšējo temperatūru virs pieļaujamās robežas un vadības ierīce bez brīdinājuma izslēdzas.

Aprēķiniet siltuma slodzi pirms izvēlaties ventilatoru

Uzskaitiet katru siltuma avotu vatos

Vientuļa skapja dzesēšanas ventilatora darbība ir efektīva tikai tad, ja tā gaisa plūsma atbilst skapja faktiskajai siltuma slodzei. Sāciet ar to, ka uzskaitāt visus iekšējos panelī esošos ierīces: mainīgās frekvences pārveidotājus, servos pastiprinātājus, transformatorus, barošanas avotus un PLC moduļus. Katrs datu loks norāda zaudējumu lielumu, parasti kā ieejas jaudas procentuālo daļu. Saskaitiet šos zaudējumus, lai iegūtu kopējo siltuma slodzi vatos. 10 kW mainīgās frekvences pārveidotājs ar 3 % zaudējumiem rada 300 W; daži mazi moduļi pievieno desmitus vatu. Kopējais rezultāts nosaka visu turpmāko.

Iestatiet pieļaujamo temperatūras paaugstinājumu (ΔT)

Temperatūras paaugstinājums, ko apzīmē ar ΔT, ir starpība starp gaisa temperatūru, kas iekļūst korpusā, un augstāko iekšējo temperatūru. Pusvadītāju ierīces, piemēram, IGBT un vienvirziena strāvas pārveidotāji, ātri zaudē savu kalpošanas laiku, ja to pārejas temperatūra pārsniedz norādīto vērtību, tāpēc lielākā daļa paneļu mērķtiecīgi nodrošina ΔT 10–15 °C. Mazāks ΔT prasa lielāku gaisa plūsmas ātrumu; lielāks ΔT ļauj izmantot mazāku korpussistēmas dzesēšanas ventilatoru, taču palielina komponentu slodzes risku. ΔT jānosaka, pamatojoties uz vājākā komponenta pieļaujamo temperatūru, nevis ērtības dēļ. IEC un EN aprīkojuma standarti norāda maksimālās ekspluatācijas temperatūras, un, ja dizains atbilst šiem ierobežojumiem, korpusa termiskā pretestība paliek drošos robežās.

Pielietot CFM aprēķināšanas un izmēru noteikšanas formulu

Pārvērst vatus par nepieciešamo gaisa plūsmas ātrumu

Aprēķināšanas formula saista siltuma slodzi, gaisa plūsmu un ΔT tieši. Gaisam noņemtais siltums ir vienāds ar masas plūsmu, reizinātu ar īpatnējo siltumspēju un temperatūras paaugstinājumu, kas izteikts kā Q = m·cp·ΔT. Praksē tas tiek pārveidots par CFM aprēķinu: nepieciešamā gaisa plūsma kubikpēdās minūtē ir vienāda ar siltuma slodzi vatos, dalītu ar (1,08 × ΔT °C aptuveni, izmantojot imperiālo konstanti). Kad konstante ir izteikta uz °C, gaisa plūsma m³/h ≈ 3,6 × vati / (1,2 × 1005 × ΔT). Abos gadījumos, ja siltuma slodze tiek dubultota, tad vienādai ΔT vērtībai nepieciešamā gaisa plūsma arī dubultojas. Pareizi izvēlēts skapja dzesēšanas ventilators nodrošina šo plūsmu pie uzstādītā darba punkta. Ņemiet vērā, ka šī aprēķināšanas formula pieņem piespiedu konvekciju un gaisa blīvumu tuvu jūras līmenim; augstuma apgabalos nepieciešama blīvuma korekcija, kas palielina nepieciešamo gaisa plūsmas ātrumu.

Pielāgojiet ventilatora raksturlīkni sistēmas pretestībai

Ventilatora raksturlīkne attēlo spiedienu pret gaisa plūsmu brīvai darbojamam vienībai, taču korpusam pievienota sistēmas pretestība no filtriem, režģiem un iekšējiem komponentiem. Patiesais darba punkts atrodas tur, kur ventilatora raksturlīkne krustojas ar sistēmas pretestības līkni. Ventilators ar augstu brīvā gaisa CFM vērtību var zaudēt efektivitāti pēc uzstādīšanas aiz filtra, tāpēc kastēs izmantojamā ventilatora izvēle jāveic, pamatojoties uz uzstādītā darba punkta parametriem, nevis uz brīvā gaisa rādītājiem. Pirms galīgas izvēles jāizpēta abas līknes kopā. Filtri un režģi rada lielāko daļu sistēmas pretestības, tāpēc mazgājams priekšfiltrs, kas paliek tīrs, aizsargā uzstādīto darba punktu daudz efektīvāk nekā neliela palielināšanās brīvā gaisa CFM vērtībā.

VFD piedziņas kastes izmēru noteikšanas uzdevums

Apsveriet VFD vadības skapja izmēru noteikšanu: 22 kW vadības ierīce zaudē aptuveni 660 W, bet bremzēšanas pretestības pievieno vēl 200 W, kopā aptuveni 860 W. Paneļa temperatūras paaugstinājums ir atļauts līdz 12 °C. Izmantojot izmēru aprēķināšanas formulu, nepieciešamais gaisa plūsmas ātrums ≈ 3,6 × 860 / (1,2 × 1005 × 12) ≈ 0,43 m³/s jeb aptuveni 1540 m³/h. Viens 250 m³/h assimetrisks ventilators acīmredzami nav pietiekams; nepieciešami vai nu vairāki ventilatori, vai augstākas jaudas filtrējošs ventilācijas komplekts. Šis solis novērš bieži sastopamo kļūdu — iegādāties pēc rāmja izmēra, nevis pēc siltuma izdalīšanas vajadzībām, — un parāda, kāpēc skapja dzesēšanas ventilatoram jāatbilst siltuma vienādojumam. Atkārtots CFM aprēķins ar 15 °C temperatūras paaugstinājumu samazina nepieciešamo gaisa plūsmu līdz aptuveni 1230 m³/h, kas liecina, cik lielu ietekmi uz ventilatora izvēli var izraisīt dažu grādu ΔT izmaiņa.

Konvekcija, termiskā pretestība un korpusa tilpums

Kāpēc korpusa tilpums un konvekcija ir svarīgi

Konvekcija pārvada siltumu no karstām virsmām uz kustīgā gaisa plūsmu. Lielāks ietilpības tilpums nodrošina vairāk iekšējā gaisa un lēnāku temperatūras paaugstināšanos pārejas slodžu laikā, tāpēc tas pats skapja dzesēšanas ventilators darbojas labāk lielā skapī nekā šaurā. Termiskā pretestība — temperatūras kritums vienā vatos starp komponentu un gaisu — samazinās, kad gaisa plūsmas ātrums pieaug. Iekšējo šķēršļu samazināšana un gaisa plūsmas ceļu tīrīšana pazemina termisko pretestību un ļauj pat nelielam ventilatoram uzturēt vēlamo ΔT. Dabiskā konvekcija viena pati reti spēj novērst siltuma slodzi noslēgtā skapī, tāpēc piespiedu gaisa plūsmas ātrums no ventilatora kļūst galvenais faktors, kas nosaka stabilo temperatūras paaugstināšanos.

Norādiet, pārbaudiet un uzturiet dzesēšanas sistēmu

Izvēlieties pēc reālā darbības punkta

Norādiet ventilatorus pret izmērīto uzstādītā darbības punktu un visnepatīkamāko apkājējo vidi. Pārbaudiet, vai modeļam ir attiecīgās atzīmes, piemēram, CE un UKCA, un vai aizsardzības pakāpe (IP44 vai IP54) atbilst objekta prasībām — putekļainās vai mazgāšanai paredzētās zonas prasa augstāku pakāpi. Apstipriniet bultiņu veidu un dzinēja tinumu; tīra vara, lodveida bultiņu vienības ilgāk saglabā sniegumu nepārtrauktas ekspluatācijas apstākļos. Ventilators, ko izvēlas tikai pēc korpusa izmēra, bieži nespēj izturēt patieso siltuma slodzi. Ja objekts ir kontrolēta tīrības telpa, arī ISO 14644 norādījumi par gaisā esošajām daļiņām ietekmē filtru izvēli, jo blīvāks filtra elements palielina sistēmas pretestību un pārvieto darbības punktu.

Uzturēšana nodrošina stabila siltuma izvadīšanu

Filtri aizsprostās, lāpstiņas uzkrāj putekļus un bultiņas noveco, kas viss samazina gaisa plūsmu un paaugstina temperatūras pieaugumu. Regulāra pārbaude — filtra tīrīšana, RPM pārbaude un komponentu temperatūras pieauguma novērošana — saglabā projektēto siltuma izvadīšanu. Mijmaiņas filtri jānomaina pēc kalendāra, un jāpārbauda, vai ierīce joprojām atbilst savai gaisa plūsmas normai uzstādīšanas vietā. Pastāvīga skapja dzesēšanas ventilatora apkope nodrošina, ka sākotnējais izmērs paliek spēkā gadu garumā. Vienkāršs žurnāls ar ieejas temperatūru, filtra stāvokli un RPM tendenci ļauj laikus identificēt kritīgo gaisa plūsmas samazināšanos, pirms tā palielina iekšējo siltuma izvadīšanas slodzi virs projektētās vērtības.

Bieži uzdotie jautājumi

Jautājums

Kura siltuma izvadīšanas aprēķināšanas metode atbilst ventilatora izmēram?

Atbilde: Metode summē iekšējās zuduma jaudu vatos, nosaka pieļaujamo temperatūras paaugstinājumu ΔT un tad izmanto CFM aprēķinu no vienādojuma Q = m·cp·ΔT, lai iegūtu nepieciešamo gaisa plūsmas ātrumu. Skapja dzesēšanas ventilators tiek izvēlēts tādā vietā uz ventilatora raksturlīknes, kur tā krustojas ar skapja sistēmas pretestības līkni. Pārbaudot faktisko darba punktu, nevis atvērtā gaisā norādīto jaudu, nodrošina, ka izvēlētais ventilators ir pareizs reālajai siltuma slodzei.

Jautājums

Kāpēc ventilatora raksturlīkne ir svarīgāka nekā brīvā gaisa CFM?

Atbilde: Ventilatora raksturlīkne parāda spiedienu pret gaisa plūsmu tikai pašam ventilatoram, kamēr skapis pievieno sistēmas pretestību no filtriem un komponentiem. Patiesais darba punkts ir abu līkņu krustpunkts. Augsts brīvā gaisa CFM rādītājs kritīs, tiklīdz tiek uzstādīts filtra elements, tāpēc vienīgi pēc atvērtā gaisā norādītā rādītāja novērtēt ventilatoru ir maldinoši. Raksturlīknes pielāgošana uzstādītajai pretestībai nodrošina patieso piegādāto gaisa plūsmas ātrumu.

Jautājums

Kā siltuma slodzi tiek pārvērsta nepieciešamajā gaisa plūsmā?

Atbilde: Siltuma slodze vatos tiek pārveidota, izmantojot sakarību Q = m·cp·ΔT, kur masas plūsma, reizināta ar īpatnējo siltumspēju un temperatūras paaugstinājumu, ir vienāda ar noņemto siltumu. Pārkārtojot, gaisa plūsmas ātrums = siltuma slodze / (blīvums × īpatnējā siltumspēja × ΔT). Praksē CFM aprēķināšanai izmanto fiksētu konstanti, tāpēc vati un ΔT nosaka nepieciešamo kubikpēdu skaitu minūtē. Lielāka siltuma slodze vai mazāks atļautais ΔT abas prasa lielāku gaisa plūsmu no izvēlētās ventilatora.

Jautājums

Vai iekavu tilpums var samazināt nepieciešamo ventilatora izmēru?

Atbilde: Lielāks iekavu tilpums satur vairāk iekšējā gaisa un palēnina temperatūras paaugstināšanos īslaicīgu slodzes maksimumu laikā, kas var samazināt prasības pret dzesēšanas ierīci. Konvekcija arī uzlabojas, ja gaisa plūsmas ceļi paliek neaizsprostoti, samazinot termisko pretestību. Tomēr vienīgi tilpums nevar aizvietot pareizu CFM aprēķinu; pastāvīgā siltuma slodze vatos nosaka minimālo gaisa plūsmu. Vispirms izvēlieties ventilatoru, pamatojoties uz siltuma vienādojumu, pēc tam izmantojiet tilpumu kā rezervi.

Jautājums

Kuri sertifikāti attiecas uz rūpnieciskajiem iekavu ventilatoriem?

Atbilde: Atbilstošie atsauces dokumenti ir CE un UKCA zīmes Eiropas un Apvienotās Karalistes tirgiem, kā arī IEC un EN produktu standarti rotējošām elektriskām mašīnām. Tīrām telpām vai kontrolētām vides apstākļiem ISO 14644 regulē daļiņu un temperatūras parametrus. Bīstamās zonās piemērojami ATEX un NFPA 70 standarti. Ventilatoru norādīšana ar atbilstošajām zīmēm paredzētajam tirgum veicina atbilstību un nodrošina drošāku un ilgāku ekspluatāciju.