Chłodzenie szaf sterowniczych – wskazówki

Szafy sterownicze, szafy automatyki – niezwykle ważny, lecz jakże niedoceniany element procesu produkcyjnego. Pozostają w cieniu innych, bardziej efektownych maszyn i urządzeń. Ten metaforyczny cień nie daje im jednak ochłody, której tak bardzo potrzebują. Tym już muszą się zająć specjaliści.

Elektronika nadzorująca przebieg całego procesu produkcyjnego jest bardzo wrażliwa na warunki otoczenia, jej wrogiem jest w szczególności wysoka temperatura. „Każde najmniejsze przegrzanie elektronicznych zespołów sterujących może się okazać fatalne w skutkach, wydłużyć przerwy produkcyjne, spowodować problemy dostawcze lub nawet doprowadzić do całkowitej awarii” – przestrzega Marek Cyniak, dyrektor techniczny firmy ACS Serwis Klimatyzacji. Już podwyższenie temperatury eksploatacji o 10°C w odniesieniu do maksymalnej dopuszczalnej temperatury eksploatacji skraca żywotność półprzewodników o połowę.

Unikanie skrajności

Postępująca miniaturyzacja oraz idące z nią w parze poszerzanie zakresu funkcji sterowniczych powierzanych elektronice lokowanej w szafach sterowniczych pociągają za sobą wzrost emisji ciepła. Temperatura w szafie sterowniczej bez systemu chłodzenia może przekroczyć 60ºC. W sytuacji gdy układ chłodniczy szwankuje lub jest źle dobrany, przetwornice, komputery, sterowniki czy kondensatory ulegają przeciążeniu, co prowadzi do awarii i kosztownych przestojów. Dla bezawaryjnego działania elektroniki niezbędne jest zatem stworzenie w mieszczących ją szafach sterujących właściwego klimatu.

Wbrew pozorom nie oznacza to dążenia do uzyskania arktycznego chłodu. Optymalna temperatura pracy szafy sterującej to mniej więcej 35ºC. W zbyt niskich temperaturach występuje bowiem inne groźne dla delikatnej elektroniki zjawisko. „Niska temperatura powoduje kondensację wody na elementach automatyki – tłumaczy Marek Cyniak. – Co więcej, obniżenie temperatury panującej we wnętrzu szafy sterowniczej o każdy kolejny stopień pociąga za sobą dodatkowe koszty, dlatego staramy się osiągnąć temperaturę nie niższą niż 20ºC”. Uzyskuje się ją poprzez wyposażenie szafy w nowoczesny, automatycznie (mechanicznie bądź elektronicznie) sterowany system odprowadzania ciepła.

Właśnie w projektowaniu, realizacji i serwisowaniu takich układów wyspecjalizowała się firma ACS Serwis Klimatyzacji z podłódzkiego Rzgowa.

Ważny wybór lokalizacji szaf sterowniczych

Zwiększanie wydajności instalacji chłodzącej szafę sterowniczą może wydawać się rozwiązaniem najprostszym, nie zawsze jest to jednak również rozwiązanie najkorzystniejsze. Pierwsze starcie z problemem utrzymania właściwej temperatury następuje bowiem już na etapie projektowania oraz doboru jej lokalizacji.

W idealnym świecie wszystkie urządzenia wymagające chłodzenia należałoby umieścić w chłodnym, suchym i niezapylonym pomieszczeniu, a rozmieszczenie ich wnętrza dokładnie zaplanować pod kątem swobody przepływu powietrza. Życie pisze jednak inne scenariusze. Lokalizacja szaf sterowniczych jest często dziełem przypadku, dążenia do wygody lub spełnienia wymogów technicznych. Umiejscowienie ich zbyt blisko siebie, zasłanianie otworów wentylacyjnych lub lokowanie obok maszyn i urządzeń wydzielających duże ilości ciepła – wszystko to wpływa ujemnie na zdolność chłodzenia szaf.

Szafy sterujące znajdują się też często w miejscach, w których powietrze jest mocno zanieczyszczone kurzem, a nawet drobinami oleju. Ta ostatnia sytuacja dotyka często zakłady produkujące wyroby gumowe, wymagające natłuszczania olejem, którego niewidoczne drobiny unoszą się w powietrzu, pokrywając z czasem tłustą warstwą newralgiczne elementy m.in. systemów wentylacyjnych. Pociąga to za sobą konieczność częstszego ich serwisowania. „Jeden z naszych klientów po raz ostatni serwisował u nas układy chłodnicze dwa lata temu i oceniam, że miną jeszcze co najmniej dwa kolejne lata, zanim znów się do nas zgłosi. Wynika to po prostu z dużej czystości, która musi być zachowana podczas produkcji wytwarzanych komponentów.

W tym zakładzie z kolei – Marek Cyniak wskazuje mocno zabrudzoną obudowę klimatyzatora – zawartość drobin oleju w powietrzu jest tak duża, że dla zapewnienia właściwego działania urządzeń serwisujemy je dwa razy do roku, choć przydałoby się jeszcze częściej”. Wybór właściwej lokalizacji szafy może więc ochronić przed koniecznością wzmożonego serwisowania systemów chłodzących. Jest to tym bardziej istotne, że choć konserwacja układów chłodzących „w ruchu”, nocą lub w weekendy jest możliwa, często zdarzają się przypadki wymagające dłuższego unieruchomienia szaf sterujących, a w konsekwencji części lub całości zakładu.

Nieprzesuwalne szafy sterownicze

Niestety, najczęściej bywa tak, że szafa sterownicza stanowi element maszyny lub większego układu i z tego względu jest nieprzesuwalna. Wówczas jedyną możliwością jest optymalizacja układu chłodzenia… lub samej szafy.

„Pewnego razu jeden z naszych partnerów biznesowych skierował do nas klienta, u którego trzeba było wymienić system chłodzenia z freonowego na system woda–powietrze (wymienniki wodne), ponieważ szafy obsługujące linie technologiczne znajdowały się zbyt blisko źródła ciepła, generującego dosyć wysokie temperatury. Tymczasem freonowe układy chłodzenia narzucają ograniczenie temperatury otoczenia, która nie może przekraczać 55ºC”, mówi dyrektor techniczny ACS Serwis Klimatyzacja.

Układy wodne budzą u niektórych inwestorów opór emocjonalny – wszakże wiadomo nie od dziś, że elektronika i woda nie idą w parze. Jedynym sposobem na uniknięcie wysokich kosztów awarii wydaje się więc wybór renomowanej firmy legitymującej się odpowiednim doświadczeniem. Chęć oszczędzenia, skutkująca wyborem firmy najtańszej, korzystającej z materiałów niskiej jakości, może się odbić czkawką w postaci częstszych awarii i przestojów. „Właściwie wykonana instalacja wodna charakteryzuje się wysoką niezawodnością i wydajnością”, podkreśla Marek Cyniak. Nie zawsze jednak dostępna jest instalacja wody lodowej, a jej wykonanie wyłącznie na potrzeby klimatyzacji szaf sterowniczych może być bardzo drogie. Częściowym rozwiązaniem jest więc chłodzenie powietrzem za pomocą radiatorów lub wentylatorów, w praktyce ma to jednak sens tylko wtedy, gdy temperatura otoczenia szafy jest znacząco niższa niż temperatura jej wnętrza i gdy zachowana jest jego odpowiednia czystość.

Przyczyny obniżonej wydajności systemów klimatyzacyjnych szaf sterowniczych bywają też często prozaiczne. Błędem bywa nieprzywiązywanie wagi do szczelności szafy. „Klimatyzacja szafy sterowniczej ma sens, jeśli szafa jest hermetyczna – tłumaczy Marek Cyniak.

Jeśli ktoś chce skutecznie schłodzić szafę, powinien ją najpierw uszczelnić

Zawory Belimo

Drugą obok systemów chłodzenia szaf sterowniczych specjalnością spółki ACS Serwis Klimatyzacji jest projektowanie, wykonanie i serwis systemów klimatyzacyjnych budynków, łącznie z automatyką sterującą. Spółka od 2006 r., a więc w zasadzie od początku swojego istnienia, korzysta z siłowników i zaworów renomowanej firmy Belimo. Właściwie dobrane zawory, uzupełnione o siłowniki umożliwiające swobodne sterowanie przepływem czynnika chłodniczego są ważnym elementem instalacji chłodniczych. „Jesteśmy autoryzowanym serwisem i partnerem firmy Belimo, producenta siłowników i zaworów do instalacji wentylacyjnych, klimatyzacyjnych i grzewczych – mówi Marek Cyniak. – Zdecydowaliśmy się na wybór produktów tej marki, ponieważ jest ona jedną z najbardziej rozpoznawalnych w branży. Trudno mówić o wentylacji i klimatyzacji bez Belimo; jej siłowniki znajdują się w większości klap przeciwpożarowych oraz w licznych elementach central klimatyzacyjnych różnych producentów”.

Atutem firmy Belimo jest jednak coś jeszcze: dystrybucja produktów Thermokon, włącznie z jej systemem urządzeń bezprzewodowych EnOcean Alliance, nowatorskiego systemu komunikacyjnego niewymagającego zasilania przełączników. Przyciśnięcie włącznika samo generuje energię niezbędną do przesłania drogą radiową impulsów decydujących np. o włączeniu klimatyzacji lub oświetlenia. Do systemu EnOcean Alliance należą m.in. różnego rodzaju sterowniki, detektory kart hotelowych czy kontaktrony montowane w oknach. System ten ma dwa główne atuty. Po pierwsze, pozwala obniżyć koszty eksploatacji w postaci zużycia energii elektrycznej. Po drugie, przełączniki niewymagające zasilania i komunikujące się drogą radiową nie wymagają doprowadzenia kabli, co daje większą swobodę montażu, np. na szklanej ścianie, lub umożliwia wykorzystywanie ich w budynkach zabytkowych objętych ochroną konserwatorską.

„To całkowita nowość, nie zrealizowaliśmy więc dotąd żadnego takiego systemu, choć przygotowywaliśmy m.in. projekty rozwiązań hotelowych – zapala się Marek Cyniak. – Kontaktrony bezprzewodowe automatycznie wyłączają klimatyzację w pomieszczeniu, jeśli zostanie w nim otwarte okno, co pozwala zaoszczędzić mnóstwo energii, a to tylko jedno z wielu zastosowań tej nowej technologii”.

Nie myśleć sezonowo

Wymieniliśmy szereg czynników decydujących o należytym chłodzeniu zarówno szaf sterujących, jak i całych budynków. Pozostał jednak jeszcze jeden element, równie istotny pod względem ekonomicznym. „Najważniejsze, by o klimatyzacji myśleć zimą – uśmiecha się Marek Cyniak. – Przytłaczająca większość ludzi przypomina sobie o niej dopiero wtedy, gdy nadejdzie fala letnich upałów. A przecież kolejne lata będą raczej cieplejsze niż chłodniejsze”. Latem liczba zamówień wzrasta, przez co wydłużają się terminy realizacji.

W dodatku znaczna część komponentów układów klimatyzacyjnych pochodzi z Włoch, gdzie sierpień jest miesiącem urlopów i wiele tamtejszych zakładów po prostu zawiesza produkcję. Warto więc, mimo marcowych i kwietniowych chłodów, już wtedy pomyśleć o letnim skwarze. To się naprawdę opłaci.