Шкафы и щитовое оборудование, выпускаемые российской Производственной группой REMER, хорошо известны на нашем рынке, во многом благодаря их высокому качеству. Как и положено современной компании такого уровня, ПГ «Ремер» имеет собственную лабораторию для испытания образцов продукции. О том, как она работает, мы расскажем на примере всепогодных шкафов серии ШТВ.
Продукт, о котором пойдет речь, — укомплектованные шкафы, которые должны работать на улице даже в сложных климатических условиях. Поэтому шкафы серии ШТВ — это изделия с повышенными требованиями к оболочке и предустановленному внутри оборудованию. Оболочка должна надежно защищать оборудование и не подвергаться коррозии долгие годы. Для обеспечения работоспособности установленных внутри сложных систем необходимо поддержание нужных температуры и влажности в шкафу при любых погодных условиях. При разработке такого рода шкафов необходимо проводить серьезные испытания. Проверяется работоспособность всепогодного шкафа при заявленных условиях окружающей среды (температура, влажность).
Испытания проводятся в собственной термокамере компании. Во время их шкаф находится в различных режимах: вентиляция, нагрев, нагрев при минусовых температурах (работа климат-системы), охлаждение при повышенных температурах (работа климат-системы). При этом происходит проверка, находится ли температура внутри шкафа в заданных пределах.
Вентиляция
В процессе испытаний на перегрев при значениях температуры 30, 40 и 50 °С шкафы подвергаются тестируются без дополнительной тепловой нагрузки, а также с установленными нагревателями различной мощности.
Практически вся потребляемая оборудованием мощность переходит в тепло (за исключением батарей и аналогичных устройств), поэтому можно считать такую тепловую нагрузку полноценной имитацией аналогичного по мощности оборудования потребителя.
Для каждой из моделей шкафов с вентилятором в процессе испытаний должны быть определены следующие параметры:
- максимальная мощность установленного оборудования, которая позволит обеспечить повышение температуры воздуха внутри шкафа не более чем на 5 °С по сравнению с температурой окружающей среды (Токр). Кроме того, такие испытания позволяют определить оптимальный размер вентилятора;
- максимальная мощность установленного оборудования, которая позволит обеспечить повышение температуры воздуха внутри шкафа не более чем на 5 °С по сравнению с Токр, но с дополнительно установленным на выдув вентилятором. По результатам таких испытаний в паспорте указывается мощность установленного оборудования, при превышении которой требуется установка дополнительного вентилятора.
Нагрев
При испытаниях в условиях пониженных температур имитируются условия, когда установленное оборудование не выделяет тепла либо греется незначительно без дополнительной тепловой нагрузки. В шкафу включается только штатный нагреватель, управляемый установленным термо-регулятором. Это — наиболее сложный режим для холодного времени года.
Целью таких испытаний является получение следующих данных:
- необходимой мощности нагревателя, обеспечивающей повышение температуры внутри шкафа не менее чем на 5 °С при Токр= -30 °С. По этому параметру вычисляют, сколько и каких нагревателей потребуется установить штатно. Температура -30 °С выбрана исходя из того, что оборудование потребителя, как правило, также выделяет тепло;
- необходимой мощности дополнительного нагревателя, который требуется установить, чтобы компенсировать падение температуры на 10 °С при Токр= -40 °С. Эта информация будет приведена в паспорте для принятия потребителем решения о необходимости установки дополнительного нагревателя, исходя из мощности размещенного в шкафу оборудования.
Нагрев при минусовых температурах (работа климат-системы)
Все шкафы с установленной климат-системой проверяются при самых низких заявленных температурах. Например, шкафы с климат-системой должны обеспечивать повышение температуры внутри шкафа не менее чем на 5 °С при Токр= -40 °С, что обязательно подтверждается испытаниями.
Охлаждение при плюсовых температурах (работа климат-системы)
Самые продолжительные испытания шкафов — это проверка климат-системы при 30, 40 и 50 °С. При каждой из этих температур производятся испытания с дополнительной тепловой нагрузкой:
- для климат-систем мощностью 1000 Вт: +400, +500, + 600, +800, +1000 Вт;
- для климат-систем мощностью 1500 Вт: +800, +1000, +1200, +1400, +1500 Вт;
- для климат-систем мощностью 2000 Вт: +1000, +1400, +1600, 1800, +2000 Вт.
Температура на кондиционере выставляется 25 °С. По итогам испытаний строятся графики зависимости температуры внутри шкафа от мощности нагрева.
При этом важно определить точку, после которой кондиционер уже не сможет обеспечивать внутри шкафа заданную температуру, и она поднимется выше указанного значения.
Например, климат-система может отвести 1000 Вт тепла. При наружной температуре 50 °С и выделяемой установленным оборудованием теплоте 1000 Вт данный кондиционер обеспечит внутри шкафа температуру 50 °С (с отклонением в два-три градуса). То есть он забирает все выделяемое оборудованием тепло, но на отвод тепловой нагрузки от окружающей среды мощности уже не остается.
При тепловой нагрузке внутри шкафа 400 Вт и Токр=50 °С этот же кондиционер забирает все тепло от нагрузки (400 Вт), и его остаточной мощности хватает на то, чтобы понизить часть внешней тепловой нагрузки до требуемых 25 °С.
Необходимо учитывать, что 50 °С — это предельные условия эксплуатации шкафа. На широтах европейской части России, а также в Беларуси температура окружающей среды, как правило, не поднимается выше 39 °С. Но следует иметь запас для компенсации перегрева от внешней среды. По итогам испытаний нужно определить, какой запас по мощности охлаждения требуется для уменьшения температуры внутри шкафа до 25 °С при температуре окружающей среды 50 °С.
Много полезной информации для специалистов дают графики изменения температуры внутри шкафа во времени для разных мощностей нагрева.
Расчет коэффициента теплопередачи
Для шкафов моделей ШТВ-1/ШТВ-2 коэффициент теплопередачи (Q шкафа) можно рассчитать следующим образом.
Берем формулу Q = 1/R, где R – теплосопротивление (м2·К/Вт), R = d/λ; d – толщина материала (м); λ – теплопроводность (Вт/м·К).
Стенки шкафа изготовлены из стального листа толщиной 2 мм, покрытого слоем пенофола толщиной 1 см.
λстали=58 Вт/м·К; λпенофола=0,039 Вт/м·К; Rстали=0,002/58=0,000035 м2·К/Вт; Rпенофола=0,01/0,039=0,256 м2·К/Вт; Rшкафа=Rпенофола+Rстали= 0,256+0,000035=0,256 м2·К/Вт;
Qшкафа=1/0,256~3,9 Вт/м2·К.
«Холодный пуск»
В термокамере проверяется и работоспособность оборудования в условиях так называемого «холодного пуска». Шкаф помещается в камеру с отрицательной температурой, производится выдержка оборудования для доведения его до температуры, установленной в камере, после чего подается напряжение на оборудование и проверяется его правильная работа. По результатам испытаний холодный пуск осуществляется в штатном режиме при температуре до -35 °С в шкафах как с цифровым термостатом (шкафы в комплектации с контроллером), так и с климат-системой (шкафы с кондиционером). Первоначально происходит включение нагревателя, и только после достижения установленной температуры (например, -5 °С) подается напряжение на все оставшееся оборудование. Если потребителю необходимо запускать шкаф в условиях окружающей среды ниже -35 °С, рекомендуется установить дополнительный нагреватель с термореле на -20 °С, что обеспечит первоначальный прогрев шкафа и оборудования до штатного срабатывания цифрового термостата.
Окраска для установки в парках
Более чем за 10 лет производства всепогодных шкафов компания накопила большой массив данных о потребностях клиентов. В частности, известно, что такие шкафы часто устанавливают в парках, и их нужно сделать незаметными на фоне окружающей растительности. Немаловажным параметром для такого вида использования является вандалоустойчивость. Для удовлетворения потребностей таких клиентов был разработан специальный всепогодный полимер цвета «зеленый мох» с эффектом металлик. Эта полимерно-порошковая краска обладает антивандальным и антистатическим эффектом, а также низкой поверхностной адгезией, благодаря чему поверхность уличного шкафа меньше загрязняется, а граффити, как правило, смываются без особых усилий. Современная тенденция к благоустройству парков в российских городах делает данный вид продукции чрезвычайно актуальным.
