ЖУРНАЛ «СТА» №2/2006

88 СТА 2/2006 www.cta.ru О ПРОБЛЕМЕ ВЛАЖНОСТИ ВНУТ - РИ ШКАФА Неизбежным побочным эффектом использования холодильного агрегата (кондиционера) или теплообменника для охлаждения шкафа является осу- шение воздуха. В процессе выхода на заданный тепловой режим воздух в шкафу постепенно остывает, и часть водяного пара конденсируется на змейке испарителя или теплообмен- ника. Образующийся конденсат необ- ходимо удалять из шкафа, все средства для этого входят в комплект поставки оборудования. Количество образую- щегося конденсата зависит от относи- тельной влажности воздуха, темпера- туры и объёма воздуха в шкафу, темпе- ратуры змейки испарителя. Количество конденсата, который выделится, можно вычислить с помо- щью простой формулы и диаграммы Мольера hx. Диаграмма предназначе- на для определения содержания водя- ного пара в воздухе и изображена на рис. 6. Количество выделившегося конден- сата вычисляется по следующей фор- муле: М = V · ρ · Δ x (5) Здесь М — масса выделившейся во- ды, г, V — объём воздуха в шкафу, м 3 , ρ — плотность воздуха, кг/м 3 , Δ x — разность массовых долей воды на кг сухого воздуха, г/кг. Пример После закрытия двери хорошо зна- комого нам шкафа (2,0 × 0,6 × 0,5 м; V ≈ 0,6 м 3 ) холодильный агрегат начи- нает охлаждать воздух внутри шкафа при следующих начальных условиях: температура воздуха +35°С, относи- тельная влажность 70%. Воздух, содержащий x 1 грамм воды на килограмм сухого воздуха, прохо- дит вблизи змейки испарителя с тем- пературой поверхности +18°С (хлад- агент R134a испаряется при этой тем- пературе), охлаждается до точки росы и осушается до содержания x 2 г воды на кг сухого воздуха. По диаграмме определяем Δ x = 24 – 13 = 11 г/кг. Пусть ρ = 1,2 кг/м 3 , тогда М = 0,6 м 3 × × 1,2 кг/м 3 · 11 г/кг = 7,9 г. Другими словами, если шкаф полностью герме- тичен, то при выходе на режим выде- лится всего около 8 мл воды, и больше конденсат выделяться не будет! Есте- ственно, шкаф с защитой IP55 не мо- жет быть полностью герметичен, по- этому внутрь шкафа бу- дет поступать свежий воздух и осушаться, что будет сопровождаться постоянным выделени- ем конденсата. Плохо уплотнённые кабельные вводы, повреждённые уплотнители дверей, уплотнители индикато- ров, смонтированных на поверхностях шкафа, приводят к излишнему поступлению свежего воздуха. Например, для рассмотрен- ного примера утечка воздуха в объёме 5 м 3 /ч приведёт к выделению конден- сата в объёме 80 мл/ч, который нужно будет отводить и утилизировать. Кроме того, диаграмма Мольера на- глядно поясняет очень важное явле- ние: выпадение конденсата на содер- жимом охлаждаемого шкафа при его открытии. Пусть установившаяся тем- пература воздуха внутри шкафа равна +30°С, допустим, что такую же темпе- ратуру имеют большинство элементов оборудования шкафа. Пусть условия окружающей среды таковы: +40°С при относительной влажности 60%. При открытии шкафа без предварительно- го повышения температуры в нём про- изойдёт поступление свежего воздуха и его резкое охлаждение на поверхно- стях установленного в шкафу обору- дования с выпадением конденсата. Именно во избежание выпадения конденсата холодильные агрегаты в практических применениях часто ра- ботают в режимах типа «А35/А35», то есть не охлаждают воздух в шкафу до температуры ниже наружной, а только отводят избыток тепла от внутреннего оборудования. Только при таких ре- жимах можно гарантировать, что от- крытие шкафа в любой момент време- ни не приведёт к выпадению конден- сата на его внутренних поверхностях. Казалось бы, чем суше воздух в шка- фу, тем лучше — электроника не терпит воды. Однако излишнее осушение воз- духа тоже таит в себе опасность: на де- талях оборудования происходит накоп- ление статических электрических заря- дов. При обычной влажности заряды стекают через воздух на заземлённые элементы, а в очень сухом воздухе мо- жет произойти разряд, выводящий из строя электронные компоненты. По- этому в критических приложениях, на- пример в биллинговых системах, дру- гих системах реального времени, ис- пользуют централизованные системы кондиционирования серверных поме- щений с поддержанием температуры и влажности в заданных пределах. Иногда по условиям задачи не тре- буется обогрев шкафа в холодное вре- мя года: устанавливаемое в шкаф обо- рудование работает в расширенном температурном диапазоне. Тем не ме- нее для предотвращения выпадения конденсата при охлаждении шкафа следует установить нагревательный элемент, снабдив его гидростатом или термостатом. Возможен другой подход к этой проблеме: использовать шкафы большого объёма, двустенные, с до- полнительной теплоизоляцией, то есть любым способом повысить теп- ловую инертность системы. Важные выводы: ● всегда старайтесь максимально гер- метизировать шкаф; ● никогда не устанавливайте контрол- лер кондиционера или теплообмен- ника на поддержание внутри шкафа температуры ниже реально необхо- димой; ● используйте концевые выключатели для отключения холодильного агре- гата (теплообменника) при откры- той двери шкафа; ● при необходимости поддерживать внутри шкафа температуру ниже на- ружной обязательно используйте автоматику, чтобы дверь шкафа можно было открыть только после отключения холодильного агрегата (теплообменника) и повышения температуры внутри шкафа; ● используйте комплексные автома- тизированные системы мониторин- га и управления микроклиматом шкафа. З АКЛЮЧЕНИЕ Несколько простых рекомендаций, следование которым поможет избежать сложных проблем и больших затрат. В З АПИС Н УЮ К НИЖК У ИНЖЕ Н Е РА Рис. 6. Диаграмма Мольера h-x