Конденсат в электротехническом шкафу

14.07.2017

В средах, где температура со стороны внутренней поверхности стенки шкафа падает ниже температуры точки росы окружающего воздуха, возникает явление поверхностной конденсации. В результате неё на поверхности стенок шкафа скапливается такое количество воды, которое не может содержаться в воздухе в форме испарений. Поверхностная конденсация зависит не только от температуры окружающей среды и ее относительной влажности, а и от температуры внутренней поверхности стенки шкафа. Она также сильно зависит от степени теплоизоляции, которую обеспечивает стенка шкафа, поскольку для среды с заданными термогигрометрическими характеристиками (температура и влажность воздуха), формирование конденсата зависит от температуры вокруг внутренней поверхности стенки шкафа.

Для предотвращения формирования конденсата требуется сохранять внутреннюю температуру стенок шкафа выше температуры точки росы окружающего воздуха. В предыдущей статье мы рассматривали образование конденсата и вычисляли точку росы. Значение температуры точки росы можно получить из диаграммы Молье для влажного воздуха (где окружающая температура и относительная влажность известны), тогда для расчета температуры поверхности потребуется определить тепловой баланс стенки шкафа.

Если максимальной температуры поверхности недостаточно для предотвращения формирования конденсата, используется обогреватель воздуха для поддержания температуры воздуха в помещении, а, следовательно, и воздуха у поверхности. Для определения мощности обогревателя применяется формула:

P = k · A · ∆T [Ватт], где:

• k [Вт/м² K] - коэффициент теплоотдачи

• A [м²] - эффективная площадь электротехнического шкафа

• ∆T [K] - разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа

Коэффициент теплоотдачи - мощность излучения на 1 м² площади поверхности. Является постоянной величиной и зависит от материала:

Материал	Коэффициент теплоотдачи
Листовая сталь	5,5 Вт/м2 K
Нержавеющая сталь	5,5 Вт/м2 K
Алюминий	12,0 Вт/м2 K
Пластмасса	3,5 Вт/м2 K

Эффективная площадь шкафа измеряется в соответствии со спецификациями VDE 0660, часть 500, расчет зависит от расположения шкафа:

• один свободно стоящий шкаф A = 1,8 · H · (W + D) + 1,4 · W · D

• один шкаф, монтируемый на стену A = 1,4 · W · (H + D) + 1,8 · D · H

• крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,4 · D · (H + W) + 1,8 · W · H

• крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · H · (W + D) + 1,4 · W · D

• не крайний шкаф свободно стоящего ряда A = 1,8 · W · H + 1,4 · W · D + D · H

• не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену A = 1,4 · W · (H + D) + D · H

• не крайний шкаф в ряду, монтируемом на стену, под козырьком A = 1,4 · W · H + 0,7 · W · D + D · H, 

где: W — ширина шкафа, H — высота шкафа, D — глубина шкафа, измеряемые в метрах.

Разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа ∆T, измеряется в градусах Кельвина. При этом не следует забывать, что разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях.

Так же, для определения примерной мощности нагревателя можно воспользоваться следующим графиком:

На графике эффективная площадь шкафа (или оболочки) откладывается по оси X, а точка пересечения с кривой ΔT обозначает нужную тепловую мощность по оси Y. Возьмём отдельно стоящий шкаф с размерами 1600х800х800 мм (ВхШхГ), расчетная эффективная площадь А=5,5м². При разнице температур ∆T = 10^оK, для поддержания теплового баланса с целью предотвращения выпадения конденсата потребуется применить нагреватель или набора нагревателей с суммарной мощностью нагрева P = 300 Вт. Отметим, что расчеты произведены без учета тепловыделения оборудования установленного в шкафу.

Таким образом, можно применить два нагревателя Stego серии CS 028 с мощностью нагрева 150 Вт каждый и питающим напряжением 230VAC. Этот нагреватель оборудован вентилятором с воздушным потоком 13,8 м³/ч. Наличие вентилятора создает принудительную конвекцию для быстрого и равномерного нагрева всего объема шкафа. В качестве управления следует применить термостат, к примеру, биметаллический термостат Stego серии STO 011 с установкой температуры срабатывания от 0°C до +60°C. Установку температуры поддержания в шкафу следует выбрать немногим выше токи росы для конкретного региона. Для большинства регионов Беларуси, исходя из диаграммы Молье, подойдет поддержание температуре на уровне +15°C.

Отметим, что добавление изоляционного материала надлежащей толщины помогает предотвратить формирование конденсата на поверхности, поскольку изоляция поднимает температуру поверхности стенки шкафа до значений выше точки росы.