Aktivní řízení teploty v rozvaděčích (I)

Rozvaděče pro bytové, průmyslové a administrativní budovy jsou zpravidla navrhovány tak, aby ztrátové teplo bylo do okolního prostoru odvedeno povrchovou plochou rozvaděče - tzv. pasivní chlazení. Aby toto bylo možné, musí být zajištěn dostatečný teplotní spád mezi vnitřním prostředím rozvaděče a okolím a dále dostatečně velkou plochou skříně, která bude ztrátové teplo z rozvaděče odvádět. Dalším předpokladem je i stabilní teplota okolí a nízká relativní vlhkost. Pokud nejsou všechny tyto podmínky dodrženy, může dojít v důsledku výkonových ztrát k nadměrnému ohřevu vnitřního prostoru rozvaděče a k selhání funkce přístrojů v něm instalovaných. K selhání přístrojů může dojít i vlivem příliš nízkých teplot a působením vlhkosti.

Z těchto důvodů je nutno udržovat vnitřní teplotu v rozvaděči v rozumném rozmezí, zpravidla daném technickými údaji výrobců jednotlivých prvků použitých v rozvaděči.

Pokud není možné zajistit přestup tepla pasivní metodou, je nutno zajistit odvod tepla metodou aktivní. K tomu se využívá vnější energie. Metody aktivního chlazení jsou založeny na nucené výměně tepla mezi okolním prostředím a prostorem rozvaděče. Toho lze dosáhnout pomocí ventilátoru - prostá výměna vzduchu, pomocí výměníků vzduch/vzduch nebo vzduch/voda, nebo chladící jednotkou vzduch/chladící médium/vzduch s kompresorem (klimatizací).

Volba chladícího systému je dána požadovaným chladícím výkonem, rozdílem teplot vně a uvnitř rozvaděče.

Nucené větrání - je možné navrhnout a použít v případě, že je teplota vně rozvaděče nižší, nežli požadovaná teplota uvnitř v rozvaděči a to alespoň o ΔT 5°C. Při nižším rozdílu teplot se extrémně snižuje účinnost tohoto způsobu chlazení. K tomu se používají elektrické ventilátory. Odvod tepla je zajištěn výměnou vzduchu uvnitř rozvaděče a okolním prostředím. Prouděním chladícího vzduchu v rozvaděči se dosahuje zvýšeného odvodu tepla z jednotlivých instalovaných součástí a rovnoměrného rozložení teploty v celém objemu rozvaděče, za předpokladu, že jsou správně umístěny. Pokud tomu tak není, může docházet ke vzniku tepelných kapes a to je jedním z dalších rizik. Místa s vyšší lokální teplotou jsou vlivem nucené cirkulace lépe ochlazována a tím se eliminuje riziko lokálního přehřátí.

Vzhledem k požadavku na maximální životnost přístrojů je vhodné v rozvaděči udržovat teplotu v rozmezí +10 až +40°C a relativní vlhkost 30 až 90%. Povrchová teplota vnitřní výbavy rozvaděče by neměla klesnout pod teplotu rosného bodu.

Výhodou tohoto větrání je nízká ekonomická náročnost, nevýhodou je propojení vnějšího a vnitřního prostoru rozvaděče a nutnost použít prachové filtry na vstupu i výstupu do rozvaděče.

Tepelné výměníky vzduch/vzduch - pracují na principu tepelné výměny v mezní vrstvě stěn výměníku. Jedná se o zařízení s velkou povrchovou plochou na které dochází k výměně tepla mezi teplým vzduchem v rozvaděči a chladnějším vzduchem vně rozvaděče. Jejich účinnost je poměrně nízká, ale v některých případech se dají velice dobře použít. Velkou výhodou je jejich spolehlivost a nenáročnost na údržbu - omezuje se jen na čištění plochy, která slouží k tepelné výměně. Dokonale oddělují vnitřní a venkovní prostor rozvaděče a dokonale mohou nahradit ventilaci.

Tepelné výměníky vzduch/voda - poskytují v porovnání s předchozími řešeními vyšší účinnost při nezvětšené velikosti (oproti výměníkům vzduch/vzduch). Vyžadují však vyšší nároky a to na vodní hospodářství. Chladící výkon je závislý na množství a teplotě protékající vody. Umožňují dosáhnout vysokého stupně krytí a dokonale oddělují vnitřní a venkovní prostor rozvaděče. Jejich údržba je velice jednoduchá a nenáročná.

Chladící jednotky vzduch/chladící médium/vzduch - klimatizace - použitelné při teplotách okolí, které jsou vyšší nežli požadované teploty v rozvaděči, maximálně však do 55° C. Tyto výkonné jednotky se vyznačují vyšší ekonomickou náročností, ovšem při vysoké účinnosti a velni nenáročné údržbě. Při jejich použití může docházet na vnitřních stranách rozvaděče ke kondenzaci vodních par a tak musí být zajištěn i odvod kondenzátu z rozvaděče ven. Použití těchto jednotek spolehlivě odděluje vnitřní a venkovní prostor a mají vysoký stupeň krytí.

Způsoby návrhu účinného chlazení

Prvním, a bohužel nejčastějším způsobem návrhu je prostý odhad. Mnohdy se nejedná o odhad kvalifikovaný a proto bývá nepřesný. Díky nepřesným odhadům dochází v rozvaděčích k nadměrnému zahřívání instalovaných zařízení a jejich nevratnému poškození.

Druhým způsobem návrhu je výpočet. Toho dosáhneme matematickým postupem, který je formulován patřičnými vzorci a vychází z údajů o ztrátových výkonech zařízení instalovaných do rozvaděče, povrchové plochy rozvaděče, která je schopna ztrátové teplo do okolí odvést a nebo i z okolního prostředí absorbovat dovnitř rozvaděče, koeficientu tepelného prostupu tepla materiálem rozvaděče, za splnění minimálních a maximálních teplot v rozvaděči a v porovnání s minimálními a maximálními teplotami okolí, ovlivněnými relativní vlhkostí vzduchu a teplotou rosného bodu. (Kdo dočetl tuto větu až do konce a ještě si vzpomíná co bylo v ní uvedeno na začátku, tak ten ví o co jde.)

Třetím způsobem návrhu je použití programu určenému pro výpočet tepelných poměrů v rozvaděči za pomoci programu PSSwin, který je velice jednoduchý a přesný. Přesného výsledku se dosáhne jen prostým zadáváním údajů, které máme k dispozici z výpisu materiálu. Obsahuje databáze rozvaděčů, včetně jejich rozměrů, koeficientů tepelné prostupnosti, můžeme zvolit způsob montáže, automaticky pak přepočítá aktivní chladící plochy. Dále obsahuje databáze nejběžnějších prvků používaných v rozvaděčích, včetně konstant ztrátových výkonů. Obsahuje i rozšiřitelnou databázi, do které je možno ukládat další prvky, které se v projektech objevují. Po zadání požadovaných a zjištěných teplot, relativní vlhkosti, koeficientech souběhu jednotlivých skupin prvků se dostaneme k přehlednému výsledku, který nám určí ztrátový výkon a navrhne i optimální řešení pro aktivní chlazení. Program pracuje i v českém jazyce, ovšem není problém pracovat i v jiných jazycích jako je angličtina, němčina, italština, a další. Stejně tak je možné projekt vytvořený v jednom jazyce převést do jazyka jiného. Bezplatná instalace byla již provedena u více než 100 projektantů a v montážních firmách a to k naprosté spokojenosti uživatelů a to je jeho cílem.

Chcete-li se ke spokojeným přidat, stačí poslat Váš požadavek na e-mail: p.jahoda@schrack.cz.