Témata
Reklama

Cílené a efektivní chlazení

Nárůst výkonu výrobních technologií zvyšuje potřebu odvodu ztrátového tepla z rozváděčových skříní. Na základě požadavku vyšších chladicích výkonů Rittal nabízí vysoce efektivní klimatizační řešení, která se zaměřují především na energetickou účinnost. Inovativní komponenty klimatizace a chladicí systémy dnes nabízejí o více než 40 procent vyšší účinnost než systémy dosavadní.

Aby se zabránilo vnikání nežádoucích látek, jako například mastného a vlhkého okolního vzduchu nebo prachu dovnitř skříně, musejí mít rozváděče vysoký stupeň krytí. Ovšem vysoký stupeň krytí zabraňuje přirozenému odvodu tepla mimo rozváděčovou skříň. Vysoká teplota je největším nepřítelem pro výkonovou mikroelektroniku a elektronické komponenty v rozváděčové skříni – například zvýšení teploty o 10 K nad maximální povolenou provozní teplotu může zkrátit jejich životnost na polovinu a zdvojnásobit výskyt poruch.

Reklama
Reklama
Promyšlený koncept Rittal – The System poskytuje řešení v oblasti rozváděčů, rozvodů proudu, chlazení a IT infrastruktury napříč všemi sektory průmyslu.Ztrátový výkon elektronických komponent se sice v posledních letech výrazně zmenšil, zároveň se však značně zvýšila hustota zástavby v rozváděčových skříních, takže ztrátový výkon na jednotkovou plochu celkově vzrostl o 50 až 60 procent. Tím se také mění požadav-ky na odvod tepla z rozváděčových skříní. Moderní chlazení rozváděčových skříní musí být kombinací nejlepšího technického řešení s maximální možnou energetickou účinností.

Tři možnosti odvodu tepla

Existují tři různé způsoby přenosu (sdílení) tepla: vedení (kondukce), proudění (konvekce) a sálání tepla (radiace). V rozváděčových skříních a skříních pro elektroniku převažuje kondukce a konvekce. Sálání tepla hraje vedlejší roli, protože teplo je zde přenášeno ve formě sálavé energie bez nosného média z tělesa na těleso. U otevřených skříní, které propouštějí vzduch, lze teplo odvádět zevnitř ven pomocí výměny vzduchu (konvekce). Musí-li zůstat skříň zavřená, tedy neprodyšná, může být teplo odváděno jen přes stěnu skříně.

Řada ventilátorů s filtrem TopTherm Rittal s EC technologií nabízí vedle inteligentních regulačních a monitorovacích funkcí také úsporu energie o více než 60 procent.

Aby docházelo k odvodu tepla z rozváděče, musí být teplota okolního vzduchu nižší než požadovaná vnitřní teplota v rozváděčové skříni (doporučená teplota je 35 °C). Vnitřní teplota je jedním ze základních údajů pro návrh chlazení rozváděčů. Dalším důležitým faktorem návrhu je druh instalace: volně stojící skříň může prostřednictvím svého povrchu odvést více ztrátového výkonu než rozváděčová skříň zabudovaná do výklenku nebo do stroje.

Díky provozu s minimálními vibracemi a nízké hmotnosti je termoelektrický chladič od Rittalu ideálním doplňkem systémů nosných ramen.

Volba způsobu chlazení pro různé požadavky

Pro aktivní odvádění tepla z rozváděčové skříně existují nejrůznější metody. Při nuceném oběhu se používají cirkulační ventilátory pro zlepšení sdílení tepla, tedy přenos tepla skrz stěny rozváděče. Ventilátory zajišťují cirkulaci vzduchu uvnitř skříně a zajišťují tak lepší rozdělení tepla ve skříni a na stěnách. Toto řešení má však svoje omezení.

Ve většině případů totiž samotný prostup tepla stěnou rozváděče nestačí zajistit požadovanou konstantní teplotu uvnitř skříně (standardně 35 °C). Nejjednodušším řešením je použití ventilátorů s filtrem. Diagonální ventilátory nabízejí konstantní aerodynamický výkon s optimalizovaným vedením vzduchu a velmi malou montážní hloubkou, takže v porovnání s běžnými axiálními ventilátory potřebují menší instalační prostor.

Tepelné výměníky vzduch/voda firmy Rittal s regulací v režimu Eco jsou důsledně optimalizovány pro vysokou energetickou účinnost.

V závislosti na požadavku lze tyto ventilátory s filtrem zabudovat do rozváděčové skříně jako ventilátory tlačné nebo nasávací. Doporučované je řešení s tlačnými ventilátory, aby v rozváděčové skříni nevznikal podtlak. Při podtlaku totiž proudí přívodní vzduch nekontrolo-vaně dovnitř, a to nejen sáním přes filtr, ale také všemi kabelovými průchodkami a jinými netěsnými místy. Nefiltrovaný okolní vzduch s nečistotami a vlhkostí proudící dovnitř může způsobit problémy. Ve variantě s tlačnými ventilátory je vzduch cíleně veden do rozváděčové skříně a nekontrolované proudění okolního vzduchu do rozváděče je vyloučeno.

Jednoduchý princip s velkým účinkem

Musí-li být pro rozváděčovou skříň dodržen stupeň krytí IP 54, lze použít výměník tepla vzduch/vzduch. Jeho princip funkce je jednoduchý, ale velmi účinný. Teplý vnitřní vzduch je v horní části rozváděčové skříně nasáván ventilátorem a veden křížovým výměníkem tepla. Studenější okolní vzduch je rovněž nasáván ventilátorem a také veden tímto výměníkem tepla, proudy vzduchu se však nesmíchávají. Proud okolního vzduchu chladí přes výměník tepla vnitřní proud vzduchu a odvádí ztrátové teplo do okolí. Vnitřní vzduch je v tepelném výměníku ochlazován a veden do spodní části rozváděčové skříně. Výměník tepla vzduch/vzduch lze v závislosti na potřebě místa a požadavcích instalovat na rozváděčovou skříň nebo dovnitř skříně.

Technologie LCP (Liquid Cooling Package), etablovaná již v serverových rozváděčích, je k dispozici také s výkonem 10 kW pro průmyslové aplikace ve výrobě strojů a zařízení. Teplý vzduch v rozváděčové skříni je v horní části skříně nasáván a po ochlazení opětovně přiváděn do skříně ve spodní části.

Úspěšný rozvoj výměníků tepla vzduch/voda

Vedle chladicích jednotek pro rozváděčové skříně se velmi úspěšně prosadilo používání výměníků tepla vzduch/voda, také proto, že z hlediska tepelné techniky lze na velmi malém prostoru dosáhnout vysokého chladicího výkonu. Užitečný chladicí výkon závisí na vnitřní teplotě rozváděčové skříně, vstupní teplotě vody a objemovém proudu vody v tepelném výměníku. Plně uzavřená rozváděčová skříň dosahuje stupně krytí IP 55. Vnitřní vzduch lze přitom ochladit pod teplotu okolního prostředí.
Ztrátový výkon rozváděče je odváděn do kapaliny, která cirkuluje v uzavřeném okruhu. Výměník tepla je napojen na centrální nebo samostatný zdroj chladu (chiller), kde dochází k opětovnému ochlazení ohřáté kapaliny. V závislosti na typu rozváděče je možné použít nástěnnou nebo střešní variantu.

Vyšší energetická účinnost díky chlazení kapalinou

Chlazení kapalinou nabízí tyto výhody:

• vyšší energetická hustota než například u vzduchu umožňuje u pohonů vyšší trvalý výkon při stejném konstrukčním objemu;

• jednoduchý transport energie například z budovy ven;

• kompaktní konstrukce při současném odvádění vyšších tepelných zatížení;

• vysoká akumulace tepla (např. možné pokrytí krátkodobých špičkových zatížení);

• volně rozšiřitelný chladicí výkon: modulární otevřená konstrukce, možnost sestavení do stavebnicových systémů.

Ze srovnávacích výpočtů vyplynulo, že použití více výměníků tepla vzduch/voda může být v porovnání s chladicími jednotkami investičně i provozně zajímavou alternativou. Ve vzorovém řešení s výměníky tepla vzduch/voda a centrálním chillerem tak byly energetické náklady nižší o 40 procent. Vyšší investiční náklady se díky úspoře energie amortizovaly během necelého roku.

Specialista na vysoké ztrátové výkony

Stále více jsou v průmyslových aplikacích požadovány výměníky tepla vzduch/voda, které dokážou zajistit až 10 kW chladicího výkonu. Speciálně proto vyvinula firma Rittal výkonné průmyslové výměníky tepla LCP (Liquid Cooling Package), které umožňují nejenom vysoký chladicí výkon, ale také se dají snadno a flexibilně integrovat do systému rozváděčových skříní TS 8 firmy Rittal. Umístění výměníku je možné vlevo, vpravo nebo uprostřed rozvádě-čových skříní.

Firma Rittal nechala energetickou účinnost všech chladicích jednotek ze svého programu TopTherm, k nimž patří také chladicí jednotky Blue e, nezávisle přezkoušet v TÜV Nord.

Aktivní chlazení chladicími jednotkami pro rozváděčové skříně

Celosvětově nejrozšířenější a nejflexibilnější řešení pro odvádění tepla z elektrických rozváděčů je použití chladicích jednotek. Chladicími jednotkami lze dosáhnout vnitřní teploty v rozvaděči nižší, než je teplota okolního vzduchu. Pracují na stejném principu jako například domácí chladnička za použití teplonosného média – chladiva. Plynné chladivo je stlačováno kompresorem do výměníku tepla (kondenzátoru), kde dochází ke kondenzaci par chladiva (zkapalnění) a zároveň k předání kondenzačního tepla do okolního vzduchu. Následně kapalné chladivo proudí přes redukční orgán (expanzní ventil) do výměníku tepla (výparníku), kde dochází k vypařování chladiva a tím k ochlazování okolního vzduchu (tj. vzduchu uvnitř rozváděče). Dále pak vypařené chladivo nasává kompresor a celý oběh se opakuje.
Všechny chladicí jednotky pro rozváděčové skříně mají dva oddělené okruhy vedení vzduchu a ve vnitřním okruhu splňují stupeň krytí IP 54. Jejich průmyslové použití má zpravidla svůj limit při teplotě okolního vzduchu +55 °C.

Inovativní technika zajistí úsporu dvou třetin energie

Zvýšené nároky na energetickou účinnost splňují chladicí jednotky Blue e firmy Rittal. V porovnání s o pět let staršími zařízeními spotřebují až o 70 procent méně energie, především díky nejnovější technologii kompresorů a ventilátorů s EC motory. Pomocí nanotechnologie použité u výměníku tepla ve vnějším okruhu a optimalizovaného provozního bodu se významně prodloužila životnost jednotlivých komponent chladicího okruhu.

Podle analýzy nákladů (Total Cost of Ownership) pro chladicí jednotku rozváděčové skříně představují v pětiletém uvažovaném horizontu jen náklady na energie a údržbu zhruba 60 procent celkových nákladů. Povrchový nanonátěr kondenzátoru ve vnějším okruhu se zde osvědčil jako optimální řešení pro další snížení nákladů na údržbu a energii, neboť snižuje usazování průmyslových nečistot na lamelách, což usnadňuje čištění tepelných výměníků a prodlužuje intervaly údržby. Konstantně vysoká tepelná vodivost navíc zvyšuje bezpečnost provozu.

Složitý výpočet optimálního řešení klimatizace pro rozváděčové skříně lze nyní provést také ve smartphonu pomocí nové aplikace Therm firmy Rittal.

Řízení ventilátoru podle potřeby

Nový vývoj ukazuje, že i drobná energeticky účinná opatření vedou k nadprůměrným úsporám a realizace nemusí být spojena s velkými investicemi. Typickým příkladem je nová regulace v režimu Eco firmy Rittal pro chladicí jednotky rozváděčových skříní série Blue e. Výparníkové ventilátory (vnitřní ventilátory) jsou obvykle po zapnutí napájení v permanentním provozu a zajišťují tak nepřetržitou cirkulaci vzduchu uvnitř skříně. A to i tehdy, když kompresorové chlazení není vlivem teploty dočasně v provozu. Regulace v režimu Eco zde nabízí efektivní řešení. Vypne nebo zapne ventilátor podle potřeby v závislosti na teplotě v rozváděčové skříni. Nachází-li se vnitřní teplota o 10 °C pod nastavenou teplotou, ventilátor se vypne. Pro efektivní měření teploty uvnitř rozváděčové skříně se ventilátor každých deset minut zapne na 30 vteřin a zajistí tak cirkulaci vzduchu v rozváděčové skříni.

Ve druhém svazku své technické knihovny – Chlazení rozváděčových skříní a procesů – popisuje firma Rittal, co byste měli vědět o nejnovějších trendech chlazení rozváděčových skříní a strojů.

Elektrické odpařování eliminuje riziko úrazu

V automobilovém průmyslu byl stanoven požadavek zamezit nebezpečí úrazu v důsledku shromažďování vody (kondenzátu) na jednom místě, avšak bez nutnosti instalace odpadního potrubí pro odvod kondenzátu. Proto byly vyvinuty chladicí jednotky s integrovaným elektric-kým odpařováním kondenzátu. Jedná se o účinnou topnou patronu PTC s automatickým přizpůsobením topného výkonu podle množství kondenzátu. Výkon odpařovače je cca 120 ml vody za hodinu a v případě, že tento výkon nestačí, je kondenzát bezpečně odváděn mimo rozváděč.

Ing. Zbyněk Ledvinka

Rittal

chromec.m@rittal.cz

www.rittal.cz

Reklama
Vydání #9
Kód článku: 150904
Datum: 01. 09. 2015
Rubrika: Výroba / Elektrotechnika a elektronika
Autor:
Firmy
Související články
Ideální snoubení designu a užitné hodnoty

Trendy ve strojírenství se zaměřují stále více na design. Důraz je kladen na snadnější obsluhu, snížené nároky na prostor a zároveň na výrazně snížené systémové náklady. Při výrobě takových strojů je nutné chytře kombinovat méně nákladné sériové komponenty a individuálně navržené součásti. Zajímavou referencí takového řešení je řada obráběcích strojů Planet V od výrobce Supfina, která je vybavena systémem rozváděčů a souvisejících technologií Rittal.

Energetické úspory pod kontrolou

Chlazení rozváděčů není levnou záležitostí. Navíc, čím je chladicí jednotka v provozu déle, tím vyšší provozní náklady vznikají. Všichni, kdo chtějí vědět, zdali je výhodné kupovat nejnovější produkty, mohou nyní použít nový kalkulátor společnosti Rittal, který spočítá energetickou účinnost a celkové náklady na vlastnictví (TCO). Stačí čtyři kroky a on-line nástroj rychle, pohodlně a zcela zdarma vypočítá potenciální energetické úspory.

Energeticky úsporné chlazení obráběcích strojů

Chlazení hraje při třískovém obrábění kovů nezastupitelnou úlohu. Přesnost obrábění je přímo závislá na konstantní teplotě chladicí kapaliny. Příkon chlazení činí přibližně 15 % celkové spotřeby energie obráběcího stroje a tomu úměrně odpovídá možný potenciál úspory energie. Chladicí jednotky s invertorovou technologií výrazně zvyšují účinnost chladicího zařízení a díky tomu je celý systém energeticky úspornější.

Související články
Nejúspornější chlazení rozváděčových skříní

Na veletrhu Hannover Messe 2015 představila společnost Rittal světovou novinku v chlazení rozváděčových skříní – generaci chladicích jednotek Blue e+ – jako mílový krok vpřed nejen v oblasti úspornosti. Vedle výrazně vyšší energetické účinnosti oproti dosavadním řešením chlazení zaujmou tato zařízení také svojí flexibilitou, bezpečností a pohodlnou manipulací.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Chytré ventilátory s filtrem šetří energii

Více než 30 % ventilátorů nebude od roku 2013 splňovat zpřísněné požadavky Evropské směrnice na ekodesign ventilátorů (2009/125/EC). Dalších 20 procent nebude splňovat ještě tvrdší normy, které budou platit od roku 2015. Nicméně, nové ventilátory s filtrem, které využívají elektronicky komutované (EC) stejnosměrné motory, nabízejí ideální řešení pro chlazení rozváděčových skříní. Tyto vysoce energeticky účinné výrobky již nyní snadno splní blížící se přísné požadavky: ventilátory s filtrem řady Rittal TopTherm využívající EC technologii nabízí úsporu energie až 60 %.

Chytré chlazení s menším množstvím chladiva

Firma Rittal svou novou řadou chillerů Blue e s rozsahem chladicího výkonu od 11 do 25 kW významně zdokonalila svou nabídku technologie chlazení pro obráběcí stroje a rozváděče. Tím, že nová řada chillerů používá o 40 % menší náplň chladiva, stává se významným příspěvkem k ochraně životního prostředí. Uživatelé zároveň profitují z přesné regulace teploty, zjednodušeného provozu a instalace, jakož i z nových bezpečnostních funkcí. K dispozici jsou rovněž předkonfigurované sady volitelného příslušenství.

Řešení pro návrh rozváděčů podle Průmyslu 4.0

Na veletrhu Amper 2019, který se bude konat v Brně od 19. do 22. března, se společnost Rittal představí jako poskytovatel řešení hodnotového řetězce při výrobě řídicích a distribučních rozváděčů. Těžištěm expozice bude představení nového systému řadových skříní VX25 uváděného na trh se sloganem "System Perfection". Jedná se o první systém skříní, který byl vyvinut tak, aby splňoval nároky na zvýšení produktivity a byl vhodný pro Průmysl 4.0. Rittal společně s firmou Eplan slibuje výrazné zvýšení produktivity díky integrovaným řešením se softwarovými nástroji a daty.

Nový systém řadových skříní

Společnost Rittal uvádí na trh nový systém řadových skříní VX25. Jedná se o první systém rozváděčových skříní, který byl plně vyvinut podle požadavků na zvýšení produktivity při výrobě rozváděčů a na hodnotový řetězec podle Průmyslu 4.0. Rittal slibuje významný inovační skok, díky intenzivní analýze a dialogu se zákazníky. Výsledkem bylo mnoho nápadů, které nastavily nová měřítka v oblasti efektivní výroby řídicích a distribučních rozváděčů.

Systematicky inovativní skříně

Po pěti letech vývoje představila společnost Rittal na veletrhu v Hannoveru svůj nový systém řadových skříní VX25. Jedná se o první skříňový systém, který byl plně vyvinut tak, aby splňoval požadavky na zvýšenou produktivitu v oblasti řízení a výroby rozváděčů v souladu s hodnotovými řetězci Průmyslu 4.0. VX25 nabízí nejvyšší možnou kvalitu a konzistentnost dat, snižuje složitost, zajišťuje úspory času a bezpečnou montáž. Více než 25 patentů prokazuje vysokou úroveň inovativnosti.

Systém nosných ramen pro rozhraní člověk-stroj

Systémy nosných ramen umožňují snadné a přesné otáčení, jakož i zvedání a vychýlení ovládacího panelu. Díky tomu je obsluha stroje kdykoliv „v obraze“ a má kontrolu nad strojem nebo zařízením. To, že i v systémech nosných ramen je ještě hodně inovačního potenciálu, ukazuje společnost Rittal dalším zdokonalením svých řešení v podobě systémové stavebnice s označením CP 60/120/180.

Zkraty a nadproudy bez rizika poruchy

Zkrat nebo nadproud, který může nastat na zařízení externě připojeném k rozváděči stroje, zapříčiní vybavení nadproudové ochrany, nejčastěji jističe, a tím může dojít k nechtěnému vypnutí celého stroje nebo jeho části.

Nové kabely pro obráběcí stroje

Společnost igus, v ČR zastoupená firmou Hennlich, rozšiřuje svou rozsáhlou nabídku flexibilních kabelů chainflex pro obráběcí stroje. Díky čtyřem řadám servokabelů pro pohyb v energetických řetězech lze jednoduše snížit procesní i produktové náklady při zachování vysoké kvality konstrukčního řešení.

Skutečná účinnost datového centra pomocí transparentnosti napájení

V současné době se velká většina vlastníků a provozovatelů datových center při jejich správě zabývá neuvěřitelným množstvím činností. Od malých až po extrémně velká datová centra je zvláštní pozornost věnována všem aspektům jejich provozu včetně „zelené“ IT, chlazení a topologie. Velký důraz je kladen také na měření výkonu aplikací a na využívání mnoha ukazatelů výkonnosti softwaru pro zvyšování efektivity a optimalizaci. Bohužel nejsou tyto činnosti vždy tak konzistentní a komplexní, jak by mohly být. Dennis O’Sullivan, provozní specialista řešení datových center ve společnosti Eaton EMEA, zkoumá, jak by tento problém měl být řešen.

Elektrická bezpečnost je již zajištěna

Bezpečnost má v oblasti elektrických rozváděčů absolutní prioritu. Aby nedošlo ke zranění osob nebo k poškození majetku, musí být dodrženo mnoho norem a nařízení. Mezi požadavky patří i vyrovnání potenciálu mezi všemi kovovými částmi rozváděčové skříně. Systém řadově spojitelných skříní TS 8 společnosti Rittal je příkladem, jak může být bezpečnosti dosaženo v mnoha aplikacích pomocí automatického vyrovnání potenciálu bez nutnosti samostatného uzemnění všech kovových částí rozváděčové skříně.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit