Dobór grzałek rezystancyjnych w rozdzielnicach pracujących na zewnątrz

Kondensacja jest jednym z głównych problemów występujących w instalacjach, które pracują w środowiskach zewnętrznych. W nocy, w trakcie rozpraszania się ciepła wewnątrz szafy, może dochodzić do zjawiska skraplania się wilgoci na powierzchniach urządzeń oraz paneli obudowy. Jeśli szafa znajduje się na zewnątrz i w miejscu, gdzie wilgotność względna wynosi przynajmniej 70%, prawdopodobieństwo, że metalowe powierzchnie wewnętrzne osiągną punkt rosy, jest znacznie wyższe.

Bardzo częstym powodem stosowania elementów grzejnych jest walka z niskimi temperaturami, szczególnie gdy te wahają się w zakresie od -5°C do 15°C. Gdy warunki są gorsze wykorzystuje się zazwyczaj inne formy ochrony termicznej instalacji. Jednak nawet w takim przypadku ogrzewanie wnętrza szafy może być konieczne. 

Przy wyborze elementów grzejnych, podstawowym wymogiem jest określenie zakresów pracy pod kątem temperatury i wilgotności elementów instalacji oraz innych podzespołów, które chcemy chronić. Informacje te zazwyczaj znajdują się w kartach katalogowych lub instrukcjach obsługi danego urządzenia. Kiedy już poznamy właściwy zakres temperatur pracy urządzeń należy wybrać odpowiednie rozwiązanie do regulacji parametrów wewnątrz. Istnieją cztery ogólne typy rozwiązań, z których każde ma swoje zalety i wady.

1. Grzałki aluminowe: ochrona 360° wewnątrz obudowy

Aluminiowe grzałki o mocy od 10 do 150 W, które zapewniają rozpraszanie ciepła we wszystkich kierunkach.

Zalety: ogrzewa całe wnętrze z tą samą intensywnością, unikając kondensacji pary wodnej we wszystkich częściach przegrody zewnętrznej.

Wady: niska szybkość nagrzewania.

2. Grzałki izolowane: ogrzewanie jednokierunkowe

Izolowany element grzejny o mocy od 10 do 150 W. Dzięki zastosowanej obudowy izolowanej oddaje ciepło głównie w jednym kierunku.

Zalety: zapewnia oszczędność energii i wydajność, ponieważ może ogrzewać tylko krytyczny sprzęt i obniża ryzyko poparzeń w przypadku przypadkowego dotyku urządzenia. Doskonale sprawdza się w ekstremalnych warunkach zewnętrznych.

Wady: podobnie jak grzałki aluminiowe, ich szybkość nagrzewania jest stosunkowo powolna, a moc znamionowa jest ograniczona.

3. Termowentylatory jako najwydajniejszy sposób ogrzewania

Izolowane lub aluminiowe grzałki wyposażone w wentylator wymuszający obieg powietrza.

Zalety: dzięki aktywnej konwekcji zapewniają szybkie i wielokierunkowe ogrzewanie. Rozwiązanie bardzo przydatne w przypadku przemienników częstotliwości, sterowników PLC lub urządzeń, które pracują w ekstremalnych warunkach. 

Wady: wyższe koszty od standardowej grzałki rezystancyjnej.

4. Zabezpieczenie przed zimnem i kondensacją pary wodnej w już eksploatowanych rozdzielnicach

Ultracienkie grzałki, o grubości 1,6 mm sprawdzą się w każdej instalacji. Dedykowane przede wszystkim do istniejących i już eksploatowanych rozdzielnic w których zostały wykryte niekorzystne warunki, a przestrzeń na dodatkowe wyposażenie jest bardzo ograniczona.

Zalety: pracują w niskich temperaturach i umożliwiają montaż w dowolnym miejscu (np pod płytą montażową). Występują w różnych wariantach mocy - od 10 do 200 W i zapewniają wielokierunkowe ogrzewanie. Cechują się wysoką szybkością nagrzewania. 

Wady: wyższe koszty od standardowej grzałki rezystancyjnej

Przykładowe aplikacje:

Rozdzielnica, która pracuje w bardzo zimnym otoczeniu i wymaga szybkiego nagrzewania.

Optymalne rozwiązanie to termowentylatory w połączeniu z precyzyjnym termostatem elektronicznym, który jest przeznaczonym do pracy w bardzo niskich temperaturach, do -40 ^oC . 

Sprzęt pracujący w środowisku morskim o dużym zasoleniu.

W bardzo trudnych warunkach takich jak środowisko morskie, gdzie duże zasolenie przyspiesza w znacznym stopniu postępowanie korozji idealnym rozwiązaniem będą ultracienkie grzałki wykonane z silikonu wzmocnionego włóknem szklanym, w pełni odporne na korozję. Takie rozwiązanie w połączeniu z higrometrem lub higrostatem, monitorującym wilgotność i temperaturę będzie stanowiło bardzo skuteczny środek zaradczy przeciwko trudnym warunkom pracy. Problemy termiczne mogą pojawić się w ściśle określonych obszarach urządzeń. Przykładem takiego zjawiska będzie tworzenie się skroplin o dużym zasoleniu na powierzchniach metalowych spowodowane różnicą temperatur oraz wysoką wilgotnością względną. Srodkiem zaradczym będzie wykonanie pomiarów temperatury powierzchni w obszarach miejsc problematycznych i w razie potrzeby zastosowanie ultracienkich grzałek, które nie zajmują zbędnego miejsca w rozdzielnicy.

Wrażliwe urządzenia w określonych obszarach dużej szafy sterowniczej.

Dla takiego zastosowania dedykowanym rozwiązaniem będą izolowane grzałki rezystancyjne umieszczone w konkretnych punktach, bardzo blisko krytycznych urządzeń. Rozwiązanie daje możliwość ochrony wrażliwego sprzętu bez nagrzewania całej obudowy.

Oprogramowanie do zadań specjalnych

Schneider Electric oferuje swoim klientom bezpłatne, specjalistyczne oprogramowanie ProClima do obliczeń cieplnych, dostępne w wersji online. Jego zaawansowane algorytmy wspierają użytkowników w analizie i doborze rozwiązań z zakresu kontroli termicznej dla każdego typu projektu. Oprogramowanie może między innymi pomóc w znalezieniu odpowiedniego rozwiązania grzewczego i elementu sterującego w celu zoptymalizowania architektury aplikacyjnej. Dzięki ProClima można łatwo określić, która konfiguracja jest odpowiednia w przypadku projektów realizowanych na zewnątrz z dużym narażeniem na ciągłe oddziaływanie czynników zewnętrznych. Schneider Electric udostępnia również klientom specjalne poradniki: z zakresu zarządzania temperaturą w okresach zimowych oraz dotyczące konfiguracji szaf sterowniczych. Więcej informacji na temat oprogramowania ProClima przedstawionych zostało w bezpłatnej retransmisji webinaru prowadzonego przez eksperta Schneider Electric, poświęconego pracy z oprogramowaniem Schneider Electric, oraz części teoretycznej, pogłębiającej tajniki zarządzania temperaturą w rozdzielnicach.

source: Schneider Electric