Szafa sterownicza ustawiona na zewnątrz pracuje w znacznie trudniejszych warunkach niż zabudowa wewnętrzna. Nie wystarczy dobrać szczelną obudowę i zamontować aparaturę. Na trwałość układu wpływa deszcz, pył unoszony przez wiatr, nagrzewanie od słońca, wilgoć oraz skoki temperatury między dniem i nocą. Jeśli już na etapie doboru pominiesz któryś z tych tematów, szybko pojawią się problemy z przegrzewaniem, kondensacją i spadkiem niezawodności urządzeń.
Sama szczelność nie rozwiązuje wszystkiego
Przy szafach outdoorowych łatwo skupić się wyłącznie na stopniu ochrony IP albo typie NEMA. To potrzebny punkt wyjścia, ale nie koniec doboru. IEC 60529 opisuje odporność obudowy na pył i wodę, a UL/NEMA rozróżnia też warunki takie jak deszcz, wiatr z pyłem, lód czy korozja. W praktyce oznacza to, że jedna obudowa poradzi sobie z kurzem i opadami, a inna lepiej zniesie jeszcze mycie wodą pod ciśnieniem albo środowisko korozyjne. Jeśli szafa sterownicza stoi przy drodze, w oczyszczalni, na terenie przemysłowym lub w pobliżu wybrzeża, sam wysoki numer IP nie wystarczy do trafnego wyboru.
Deszcz i pył wymagają szczelności dopasowanej do miejsca montażu
Deszcz często uderza pod kątem, a silny wiatr wciska wilgoć i drobiny pyłu w okolice drzwi, przepustów i uszczelek. Przy takim montażu liczy się nie tylko klasa obudowy, ale też jakość wykonania całej zabudowy, prowadzenie kabli, uszczelnienie dławnic i odporność zamków oraz zawiasów. Dobrze dobrana szafa outdoorowa powinna chronić aparaturę przed pyłem, opadami i wodą kierowaną z różnych stron, a w trudniejszym środowisku także przed korozją.
Słońce potrafi podnieść temperaturę szybciej niż sama elektronika
W szafach zewnętrznych problemem bywa nie tylko ciepło generowane przez falowniki, zasilacze czy sterowniki. Duży wpływ ma też promieniowanie słoneczne. Obudowa wystawiona na pełne słońce nagrzewa się od zewnątrz, a temperatura wewnątrz rośnie nawet wtedy, gdy urządzenia pracują z umiarkowanym obciążeniem. Z tego powodu układ chłodzenia trzeba dobierać z uwzględnieniem temperatury otoczenia i dodatkowego zysku ciepła od nasłonecznienia. Trzeba przy tym pamiętać, że wentylacja z użyciem powietrza zewnętrznego nie schłodzi wnętrza poniżej temperatury otoczenia. Jeżeli wokół szafy panuje wysoka temperatura, samo filtrowanie i wymiana powietrza może okazać się niewystarczające.
Wahania temperatury sprzyjają kondensacji
Przy szafach zewnętrznych duże zagrożenie pojawia się nocą i nad ranem. W dzień obudowę nagrzewa słońce, a po zmroku temperatura spada. Gdy powietrze wewnątrz osiąga punkt rosy, para wodna skrapla się na chłodniejszych powierzchniach. Kondensacja to realne zagrożenie dla elektroniki, zarówno w lokalizacjach wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Dotyczy to szczególnie szczelnych obudów, w których różnice temperatur i ciśnienia potrafią sprzyjać zasysaniu wilgoci przez okolice uszczelek.
Dlatego przy doborze szafy outdoorowej trzeba myśleć szerzej niż tylko o chłodzeniu w upale. Czasem równie ważne okazują się:
- grzałka antykondensacyjna,
- właściwie ustawiony punkt pracy układu chłodzenia,
- kontrola wilgotności i temperatury,
- odpowietrzniki lub rozwiązania wyrównujące ciśnienie,
- dobry układ odprowadzania kondensatu.
Jak dobrać sposób chłodzenia szafy sterowniczej outdoorowej?
Nie ma jednego schematu, który pasuje do każdej instalacji. Jeśli obciążenie cieplne jest niewielkie, a otoczenie pozostaje chłodne i czyste, czasem wystarcza prostszy układ wymiany powietrza. Gdy jednak szafa stoi na zewnątrz w zapylonym miejscu albo przy wysokiej temperaturze otoczenia, lepiej sprawdzają się rozwiązania zamknięte, które oddzielają powietrze wewnętrzne od zewnętrznego. To ważne zwłaszcza tam, gdzie elektronika nie może mieć kontaktu z kurzem, wilgocią czy agresywnym środowiskiem.
Przy doborze warto odpowiedzieć sobie na kilka prostych pytań.
Czy szafa pracuje w pełnym słońcu?
Czy otoczenie jest zapylone?
Czy urządzenia oddają dużo ciepła?
Czy zimą pojawiają się silne spadki temperatury i wilgoć?
Dopiero po takiej analizie sens ma wybór klimatyzatora, wymiennika, wentylacji filtrowanej albo układu grzania antykondensacyjnego. Sam dobór „na wszelki wypadek” często kończy się przewymiarowaniem albo pozorną oszczędnością, która może skutkować awarią.
Materiał obudowy i detale montażowe mają duże znaczenie
W środowisku zewnętrznym liczy się też materiał wykonania. Tam, gdzie pojawia się wilgoć, zasolenie albo chemia, trzeba patrzeć na odporność korozyjną obudowy i osprzętu. Równie ważne są pozornie drobne decyzje montażowe: ustawienie szafy względem słońca, daszek osłonowy, wolna przestrzeń dla przepływu powietrza, prawidłowy montaż przepustów oraz regularna kontrola stanu uszczelek i filtrów. Bez tych działań nawet dobrze dobrane urządzenie chłodzące nie wykorzysta swojego potencjału.
Dobrze zaprojektowana szafa zewnętrzna musi radzić sobie jednocześnie z wodą, pyłem, słońcem i wilgocią. Jeśli dobierzesz obudowę, chłodzenie i zabezpieczenie przed kondensacją jako jeden spójny układ, instalacja będzie pracować stabilniej i dłużej. W szafach outdoorowych właśnie takie podejście daje najlepszy efekt.