معرفی انواع روش های خنک کاری تابلو برق و Enclosure
در محیط های صنعتی، همگان واقف هستند که حجم تجهیزات، توان مصرفی و تعداد مدارات کنترلی به طور مداوم در حال افزایش است. از طرفی، همگام با افزایش توان مصرفی تجهیزات، پیشرفت های صنعتی منجر به کاهش اندازه و حجم باکس های تابلو برق و رک های Outdoor و رک IP شده است.
امروزه، تجهیزات شبکه و کامپیوترهای بسیار پیشرفته و سرعت بالا در اتاق های بسیار کوچک و باکس های کوچک فلزی آی-پی دار ساخته می شوند. اما با وجود فواید فراوان کوچک شدن ابعاد تجهیزات، مشکلاتی نیز ایجاد شده است. کوچک شدن سایز تجهیزات الکتریکی، منجر به افزایش چگالی حرارت تولیدی شده است و فضای موجود جهت تامین تهویه تجهیزات نیز همزمان کاهش یافته است.
با مکانیزه شدن صنایع غذایی، صنایع شیمیایی، صنایع مخابراتی وشبکه، تصفیه آب و فاضلاب و پتروشیمی ، وابستگی خطوط تولید به میکروپروسسورها و PLC ها زیاد شده است. این امر بدین معنی است که صنایع باید بتوانند حرارت های تولیدی تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی را به خوبی کنترل و تخلیه نمایند تا خط تولید به صورت پیوسته و مداوم به کار خود ادامه دهد. اما با کوچک شدن و فشرده سازی تابلوهای فرمان و قدرت، گردش هوا در داخل باکس فلزی تابلو برق محدود می شود. این امر منجر به افزایش دمای فضای داخل تابلو برق ناشی از عدم تهویه و گردش مناسب هوا می شود.
برای جلوگیری از down شدن خطوط، خرابی تجهیزات الکتریکی داخل تابلوهای برق و کارکرد صحیح و دائم آنها، بایستی دمای داخل تابلوهای برق به زیر محدوده استاندارد عملکرد تجهیزات الکتریکی کاهش داده شود. تحقیقات صنعتی در شرکت های بین المللی نشان داده است که هر درجه افزایش دما در داخل تابلوهای برق، می تواند احتمال نرخ قطعی خطوط تولید را به دو برابر افزایش دهد.
عمده تولید کنندگان تجهیزات الکترونیکی، ماکزیمم دمای 35 درجه سانتیگراد در داخل تابلوهای برق را پیشنهاد می دهند. Ashrae آمریکا، دمای ایده آل پیشنهادی برای تابلوهای برق را حداکثر 27درجه سانتیگراد در نظر می گیرد.
سه روش کلی برای تهویه و خنک کاری تابلوهای برق شناخته شده است، اگرچه هر سه روش می توانند دمای داخل تابلو را کاهش دهند، اما هرکدام کاربرد و مقتضیات خاص خود را دارا هستند که بایستی برای انتخاب صحیح سیستم خنک کننده تابلو برق، مزایا و معایب هر روش را در نظر گرفت.
در ادامه هر سه روش معرفی می شود و در مورد مزایا و معایب خنک کاری تابلوهای برق با هر روش، توضیح داده میشود. این سه روش خنک کاری تابلو برق و باکس های مخابراتی عبارتند از : تهویه با فن، سرمایش با لوله ورتکس و سیستم تبرید تراکمی یا کولر گازی تابلویی.
خنک کاری با استفاده از فن
اقتصادی ترین روش خنک سازی تابلو برق و کولینگ Enclosure، استفاده از فن می باشد. هر چند این روش معایبی دارد و در اکثریت شرایط دمایی، نتایج مطلوب به همراه ندارد. در این روش، فن خنک کننده، هوای بیرون از تابلو برق و باکس فلزی OutDoor را به داخل مکیده و پس از عبور از روی تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی، هوای گرم شده را به خارج از تابلو برق هدایت می کند.
بزرگترین محدودیت در کاربرد این روش، وابستگی سیستم خنک کاری و تهویه به دمای محیط بیرون تابلو برق می باشد. از طرف دیگر در هوای کارخانجات، ذرات روغن، گرد و غبار و سایر آلودگی ها وجود دارد که معمولا با چشم دیده نمی شوند. فن می تواند این مواد آلاینده را به داخل تابلو برق منتقل نماید و باعث آسیب رساندن به تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی داخل تابلو برق شود، همچنین با ایجاد یک لایه عایق بر روی تجهیزات، پروسه خنک کاری قطعات برقی را نیز مختل می سازد. بنابراین اگرچه این روش خنک کننده، هزینه اولیه بسیار پایینی نسبت به سایر روش های سرمایشی دارد، اما هزینه های پنهان بهره برداری بسیاری را نیز تحمیل می کند.
خنک کاری با استفاده از لوله ورتکس
اگرچه هزینه تامین هوای فشرده بسیار بالاست، اما خنک کاری با استفاده از لوله ورتکس بسیار کارآمد، امن و با هزینه بهره برداری بسیار پایین می باشد. لوله ورتکس می تواند هوای فشرده گرم را بدون استفاده از برق یا مبرد و کمپرسور، به هوای سرد تبدیل نماید، نحوه عملکرد آن نیز بر پایه تکنولوژی اجکتور می باشد که توضیحات آن خارج از حوصله این مقاله می باشد.
در این روش، میتوان دمای هوای فشرده شده را بیش از 20 درجه سانتیگراد کاهش داد، این به معنی آنست که داخل تابلو برق یا باکس مخابراتی به خوبی خنک شود، همچنین با افزایش فشار هوای داخل تابلو برق و ایجاد فشار مثبت، از ورود آلاینده ها به داخل تابلو برق جلوگیری نماید. لوله ورتکس هیچگونه قطعه چرخنده ای ندارد، لذا هزینه های نگهداری بسیار پایینی دارد.
تنها می بایست فیلترهای هوای فشرده ورودی آن متناوبا تعویض گردد تا همواره هوای پاک و عاری از هرگونه غبار به لوله ورتکس تغذیه شود. میزان هوای فشرده به نسبت زیاد از مهمترین معایب آن می باشد. به طور معمول جهت هر 200 وات برودتی تولیدی ورتکس تیوپ، نیاز به 17 مترمکعب هوای فشرده با فشار 100 پوند بر اینچ است. همچنین در بسیاری از نقاط، دسترسی به هوای فشرده وجود ندارد و یا هزینه تامین آن بالا است و به همین دلیل عملکرد این سیستم خنک کننده محدود شده است.
خنک کاری تبریدی با مبرد ( کولر گازی تابلو برق )
خنک کاری توسط سیکل تبرید تراکمی، بسیار موثرتر و معمولتر از روش های دیگر خنک کاری تابلو برق و Enclosure می باشد. با استفاده از این روش، دمای مورد نیاز داخل تابلو برق به طور دقیق قابل دستیابی است. اما مهمترین محدودیت این روش، میزان دمای محیط بیرون است. بدین معنی که در محیطهای بسیار گرم (بالاتر از 55 درجه سانتیگراد)، این سیستم خنک کاری تابلو برق، به سختی امکان تولید برودت دارد و نیازمند تمهیدات ویژه ای می باشد.
همچنین در صورتی که هوای بیرون دارای ذرات آلاینده باشد و فیلتر نشوند، فشار کندانسور افزایش می باید که منجر به افت راندمان شدیدی در سیکل کولینگ می شود. همچنین ابعاد به نسبت بزرگی دارند و از نظر وزنی، بیشترین وزن را در بین سیستم های خنک کننده Enclosure دارا هستند.
در این روش، فضای داخل تابلو نسبت به فضای محیط بیرون به خوبی ایزوله می شود و هیچگونه آلایندگی از محیط بیرون تابلو برق به داخل تابلو برق و Enclosure وارد نمی شود و در مواردی که باکس هایOutDoor دارای الزامات IP باشند، تنها شیوه خنک کاری قابل اجرا، کولر صنعتی تابلو برق می باشد. قیمت کولر گازی تابلو برق در صورتی که نیاز به IP های بالا باشد، نیازمند تغییراتی در فرم ساخت و طراحی دارد که بر قیمت کولر تابلو برق موثر است.
******************
البته روش های خنک کاری دیگری جهت باکس های مخابراتی، الکتریکی و تابلو برق وجود دارد. اما این روشهای تهویه و کولینگ تابلو برق، کاربرد وسیعی ندارند و بنابراین مورد توجه قرار نگرفته اند. این روش ها عبارتند از کولر ترموالکتریک، کولر هیت اکسچنجر و تهویه چیلد واتر. الیماکول، در پروژه هایی خاص، از این روش خنک کاری استفاده نموده است، اما به دلیل محدودیت کاربرد، جزو محصولات تولیدی خود قرار نداده است.