Progettazione del quadro elettrico rispettosa del clima - È possibile far funzionare un quadro elettrico tutto l'anno in modo efficiente dal punto di vista energetico, senza rischiare guasti dovuti alla temperatura?

La risposta è sì, con un cablaggio privo di canaline, un sistema di ventole ed un eventuale raffreddamento supplementare basato sulle esigenze. Lo studio mostra il potenziale della combinazione di vari meccanismi di raffreddamento con un sistema di controllo intelligente e in quale modo questo potenziale possa essere sfruttato per generare efficienza energetica.

Il sistema di cablaggio AirSTREAM per un raffreddamento climatico del quadro elettrico

I quadri elettrici, con i relativi componenti, sono ampiamente utilizzati negli ambienti industriali. Esistono molti modelli standardizzati per quanto riguarda i componenti utilizzati e gli scopi applicativi così come esistono anche molte configurazioni possibili. Inoltre, la distribuzione della temperatura può variare anche in quadri elettrici che sembrano avere componenti identici. Anche fattori come la posizione di un componente possono avere un enorme impatto sulla temperatura individuale a cui è esposto il prodotto.

Non esiste un meccanismo di raffreddamento universale ed efficiente dal punto di vista energetico che garantisca un funzionamento regolare per tutte le applicazioni ed eventualità. Pertanto, è essenziale pensare alla climatizzazione del quadro elettrico durante la fase di progettazione. Gli errori commessi in questa fase si ripercuotono sull'intero ciclo di vita del sistema e sono difficili e costosi da riparare in seguito.

Efficienza energetica nell'industria

Nell'ambito di un accordo di collaborazione di lunga data, Friedrich Lütze GmbH e l'Istituto per l'energia residenziale, termica e l'accumulo di energia (IGTE) dell'Università di Stoccarda stanno lavorando a un concetto di raffreddamento per quadri elettrici basato sulle esigenze e rispettoso dell'ambiente. Oggi c'è una richiesta di maggiore efficienza energetica nell'industria e altri requisiti, come la prevenzione di guasti indotti dalla temperatura stessa, stanno diventando sempre più importanti per gli operatori di sistema.

In seguito alla trasformazione digitale e alla relativa interconnessione di tutte le fasi di produzione, anche il malfunzionamento di un quadro elettrico può avere gravi conseguenze. Si registra inoltre una maggiore pressione politica e pubblica per ridurre le emissioni in ogni fase della produzione. Il calcolo completo dell'impronta di CO2 di un prodotto industriale comprende anche le emissioni generate durante la produzione.

Il seguente esempio mostra come un concetto di raffreddamento stagionale e basato sulle esigenze possa portare a una riduzione del consumo energetico e delle emissioni.

La climatizzazione del quadro elettrico

La maggior parte delle considerazioni sulla climatizzazione nel settore dei quadri elettrici si concentra sui quadri singoli, ma in realtà anche nelle batterie di quadri senza separazioni interne sono altrettanto comuni. Da un punto di vista termodinamico, la posizione di installazione e la separazione spaziale di un quadro elettrico hanno un enorme impatto sul suo clima interno. Se si considerano le combinazioni convenzionali, i sistemi di raffreddamento attivo (unità di condizionamento o scambiatori di calore) sono spesso montati solo su un quadro elettrico ogni due o tre. Se ci si limita a considerare, ad esempio, la perdita di potenza per quadro e la massima potenza frigorifera utile, il funzionamento degli armadi appare possibile. Tuttavia, nella realtà, le cose sono molto diverse.

Il seguente esempio pratico mostra quale potenziale di risparmio energetico spesso non viene sfruttato. Se diversi quadri elettrici condividono un sistema di raffreddamento attivo (unità di condizionamento o scambiatore di calore), spesso si verifica un problema di distribuzione. Ciò può essere chiaramente dimostrato da una simulazione CFD.

Figura 1

La Figura 1 mostra la distribuzione della temperatura in una combinazione di due quadri elettrici senza separazioni interne. Entrambi sono stati progettati con il sistema di cablaggio AirSTREAM di Lütze, privo di canaline. Il quadro a destra è dotato di raffreddamento attivo, quello a sinistra no.

Figura 2

La soluzione migliore sarebbe quella di migliorare la distribuzione dell'aria fredda tra i quadri elettrici. La Figura 2 mostra come si può ottenere questo risultato. In questa situazione ottimizzata, in ogni quadro è presente un AirBLOWER (ventilatore di circolazione del sistema di cablaggio AirSTREAM) in grado di generare un flusso d’aria mirato intorno al telaio di cablaggio.

Figura 3

Figura 4

Telestar ha pubblicato anche un articolo su questa soluzione all'interno della rivista Automazione Integrata. Puoi leggere l'articolo completo QUI

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