Choix Du Systeme De Refroidissement

Climatisation

CHOIX DU SYSTEME DE REFROIDISSEMENT
Pour identifier le système de refroidissement le plus approprié il faut tout d’abord effectuer le calcul de l’échange thermique.

CALCUL DE L’ECHANGE THERMIQUE
Le calcul de la charge thermique à éliminer est le point fondamental pour le choix du système de refroidissement meilleur et doit tenir en compte 4 facteurs: la chaleur dissipée par les appareillages dans le tableau, la température ambiante du lieu où le tableau est monté, la température que l’on désire maintenir à son intérieur et les dimensions et conditions d’installation du tableau même.
En ce qui concerne la quantité de chaleur produite par les composants internes, il faut vérifier et évaluer les données de la fiche technique de chaque composant. Il va sans dire que dans l’exécution de ce calcul il est important de considérer les conditions effectives de travail des divers appareils.
En outre, comme déjà dit, il faut également évaluer soigneusement la température ambiante du milieu où le tableau se trouve. En effet, les surfaces du tableau échangent chaleur avec l’environnement.
Pour cette raison, si la température externe est inférieure à celle interne, la chaleur est dégagée dès l’intérieur vers l’extérieur, et donc elle doit être soustraite à la charge thermique produite par les composants; au contraire, si la température externe est supérieure à celle interne, on aura l’effet contraire, et il faudra donc sommer la chaleur absorbée à celle
dissipée par les appareils.
Les surfaces inox transmettent 5,5 W/m2K par mètre carré.
Le calcul de la sur-température dans l’armoire doit être fait conformément à la norme CEI 17/43 selon les conditions d’emploi de l’armoire même.
Pour faciliter le calcul de l’échange thermique selon la norme susdite il est disponible, sur demande, le tableur format Microsoft® Excel.
Pour un calcul approximatif on peut cependant suivre la trace suivante

TYPE D’INSTALLATION (données tirées de la Norme CEI 17/43)

LEGENDE

Isolé, exposé tous côtés

Panneau arrière contre paroi

Côté gauche arriére contre paroi

Côté droite contre paroi

Côté gauche et panneau arrière contre paroi

Côté droite et panneau arrière contre paroi

Côté gauche et droite arriére contre paroi

Encastré avec côtés latéraux et panneau

arrière contre paroi

Complètement encastré avec toit couvert

Pour calculer la puissance de refroidissement ou de chauffage il faudra utiliser la formule suivante:

Pe = PV –( k x Ae x Δt)

où Ae est la surface effective de l’armoire déduite de la table 1 dont ci-dessus, Δt est la valeur algébrique de la différence entre la température interne requise et la température à l’extérieur de l’armoire, k est le coefficient de transmission de la chaleur (environ 5.5 W/K m2), PV est la puissance effective dissipée par les appareils à l’intérieur tandis que Pe est la puissance frigorifique ou de chauffage nécessaire.

Pour un calcul approximatif de la puissance PV il est possible de se référer à la table “CHALEUR PRODUITE PAR RAPPORT A LA PUISSANCE EXPLOITEE

Valeurs moyennes, à vérifier par rapport aux appareils effectivement utilisés.

Pour une meilleure compréhension, voila un exemple:

Dans un tableau électrique ayant une surface totale de 5.3 m2 on a installé un transformateur 15000 W fonctionnant en régime de pointe, une lampe 1000 watt, un PLC et un convertisseur 20000 W fonctionnant à 80%. D’après la table on aura la charge totale suivante:

Trasformateur                15000 x   5      = 750 W

100

Lampe                 100 x  95     =    95 W         Total de puissance transformée en chaleur PV = 1795 =1795 W

100

PLC                                                    = 150 W

Inverter   2000 x   80    x   5                        = 800 W

100      100

Si on suppose que le tableau susdit soit monté dans un environnement où la température est égale à 40°C et qu’on désire maintenir la température interne à 30°C (-10°C), on doit rapporter ces données à la surface totale du tableau même.

Le calcul de la puissance thermique en intérieur du tableau sera obtenu par la formule:

5.5 x 5.3 x -10 = -291.5 W

La charge thermique totale sera donc égale à

Pe = 1795- (-291.5)= 2086.5 W

Lorsque la surface rayonnante de l’armoire ne réussit pas a dissiper la charge thermique produite par les appareils installés à l’intérieur, il faut choisir le système de refroidissement le plus convenable entre climatisation et ventilation.

Climatisation

Ce système de refroidissement est indiqué lorsque il y ait nécessité de maintenir une température à l’intérieur du tableau égale ou inférieure à celle extérieure. Pour éviter de compromettre la fiabilité de l’équipement, il est conseillable d’évaluer soigneusement la dimension du climatiseur, de forme à choisir un modèle suffisant à maintenir la température dans des limites acceptables même dans les conditions les plus difficiles, tout en évitant de le surdimensionner. Il faut donc rapporter la température ambiante avec celle en intérieur du tableau, de façon à obtenir ce qu’on appelle “facteur de correction”, donnée nécessaire pour définir le rendement nominal d’un climatiseur. Pour faciliter la recherche de ce facteur, se référer au diagramme suivant:

Où:

• Sur l’axe des abscisse est portée la température ambiante Te
• Sur l’axe des ordonnées le facteur de correction F
• Les courbes se rapportent à la température interne au tableau Ti, la partie hachurée indique la zone pouvant être atteinte par le climatiseur seulement pour de courtes périodes,
• Les nombres cerclés indiquent des conditions de travail limite, fonction du pourcentage d’humidité externe:

1 – 80 %

2 – 60 %

3 – 40 %

4 – 30 %

5 – 20 %

Si on affiche la température interne du tableau au dessous des valeurs indiquées, de la buée va se former sur les composants électrique lors de l’ouverture des portes, du fait que le point de rosée a été atteint.

Exemple de correction sur le rendement:

Pour une température externe 35°C et interne 30°C le facteur de correction est 0,9. Pour obtenir 1.000 W dans ces conditions il faut donc un climatiseur  ayant un rendement nominal (L35L35) de 1.000 / 0,9 = 1,112 W. Au contraire, un climatiseur de 1.000 W nominaux, dans ces conditions rend 900 W.

Une fois cette valeur déterminée, on peut fixer le rendement effectif d’un climatiseur en se basant sur la formule suivante:

Puissance nominale climatiseur = Puissance de Refroidissement Nécessaire

                                                         Facteur de Correction

Par exemple, pour une température externe de 45°C et interne de 35°C, le facteur de correction est égal à 0.85. Cela signifie que, dans ces conditions, un climatiseur 1000 W nominaux rend 850 W et que si on désire un rendement de 1000 W il faut un climatiseur ayant un rendement nominal 1176 W (1000 W / 0.85).

Lorsqu’on décide d’utiliser des climatiseurs refroidis par air, il faut toujours bien considérer que:

• Aucun obstacle ne doit être présent sur l’extérieur du climatiseur, pour éviter un rendement insuffisant ou bien l’arrêt d’urgence du climatiseur en conséquence de l’intervention de la protection.
• Le climatiseur standard peut fonctionner à une température externe minimum de 20°C et maximum de 55°C.
• La température interne du tableau doit être maintenue entre 25°C et 45°C. Des températures supérieures peuvent être dangereuses soit pour le climatiseur soit pour les composants internes au tableau, alors que des températures inférieures peuvent causer la formation de buée sur les composant à la suite de l’ouverture des portes.
• Certains valeurs de tensions et de fréquence sont indiquées pour chaque climatiseurs, avec les respectives tolérances admises.

On recommande de jamais ne dépasser ces tolérances, pour éviter de compromettre la fiabilité et le bon fonctionnement des appareils.

• Toujours vérifier la présence éventuelle dans l’air de substances particulières qui pourraient abîmer les matériaux composant le climatiseur. Il est également toujours conseillable de contrôler s’il y a des sources de chaleur proche de l’appareil réfrigérant, la possible exposition aux agents atmosphériques et la présence éventuelle de courants vagabonds qui peuvent causer des phénomènes de corrosion. Enfin, il est conseillable de s’assurer que dans l’air il n’y a pas de brouillards d’huile ou de solvants, qui pourraient endommager les filtres polyuréthane standard.
• Un certain pourcentage de vapeur d’eau est toujours présent dans l’air, donc la vapeur dans l’air à l’intérieur du tableau à conditionner se condense sur la batterie froide du climatiseur même. Si l’armoire est étanche vers l’extérieur, une fois éliminée presque toute cette vapeur, il n’y a plus aucune formation d’eau de condensation. Si, au contraire, l’armoire est ouvert (même s’il s’agit de petites ouvertures), on a une production continue d’eau qui doit être éliminée à travers le tuyau monté sur le climatiseur. Ce tuyau doit être gardé libre d’obstructions et il ne doit pas y avoir des siphons pour éviter, après quelque temps, le débordement de condensation à l’intérieur du tableau électrique. Il est également conseillable de prévoir un micro-interrupteur sur la porte du tableau, pour couper automatiquement le fonctionnement du climatiseur, évitant ainsi que la plupart de la puissance frigorifique soit dissipée pour faire condenser la vapeur. Il est cependant conseillable éviter de ouvrir et fermer trop souvent la porte, ou la protection interne du conditioneur pourrait en compromettre le fonctionnement.

VENTILAZIONE

Ventilazione

VENTILATION

Système de refroidissement conseillé lorsque la température externe soit toujours inférieure à celle interne. Pour bien dimensionner le ventilateur il faut connaître la puissance à dissiper  (voire fiche CALCUL THERMIQUE), l’écart entre la température interne et externe et puis extrapoler du diagramme la valeur du débit d’air minimum du ventilateur.

Il faut toujours coupler une grille avec ventilateur avec une sans ventilateur.

L’emploi de ce système de refroidissement offre de nombreux avantages: facilité d’installation (il suffit de trouer l’armoire selon le schéma fourni), entretien limité et coût bien plus convenable par rapport aux autres systèmes de réfrigération.

Pour éviter tous problèmes et endommagements, on conseille toujours de:

• Vérifier que la température externe soit toujours inférieure à celle interne.
• Nettoyer périodiquement les filtres et les remplacer, le cas échéant (cette opération peut se faire même avec le ventilateur en marche).
• Choisir un ventilateur un peu surdimensionné par rapport aux calcules techniques: un débit d’air supérieur à celui indiqué ne peut causer aucun dommage, en même temps qu’il assure un certain marge de sûreté.

Pe = Puissance thermique dissipée Watt

V  = Débit d’air (m³h)

• Définir au préalable:

– La puissance thermique dissipée par les dispositifs électriques.

– La température maximum consentie à l’intérieur de l’armoire

– La température maximum prévisible à l’extérieur de l’armoire.

• Calculer ΔT comme écart entre les deux températures.
• Croiser la ligne horizontale correspondant à la Puissance thermique dissipée avec la diagonale de la différence de température (ΔT). La verticale qui coupe le point de croisement des deux variables identifie le débit d’air en m³/h nécessaire pour la dissipation désirée .
• Identifier le ventilateur approprié.

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