מדריך מעשי: אוורור לוח חשמל ויעילות אנרגטית

בפרק הקודם סקרנו את השפעת המוליכים, פסי הצבירה והמפסקים על ההפסדים בתוך לוח החשמל לכן במאמר זה נדון בחשיבות של אוורור לוח חשמל.

מיקום הרכיבים ומסלול הזרם 

מיקום התקנת המוליכים ופסי הצבירה משפיע ישירות על הפסדי ההספק בתוך לוח החשמל.
ככלל ברזל בתכנון ובחיווט לוחות, המפסק של הצרכן בעל הזרם הגבוה ביותר נדרש לעבור את המסלול הקצר ביותר.

הסיבה לכך היא הפחתת הפסדי החום (הפסדי ג'אול) בלוח. התקנת מפסק זה במרחק רב מנקודת הזינה מאלצת את הזרם הגבוה לעבור דרך מקטעים ארוכים של פסי הצבירה.
זרם זה, המתווסף לזרמי הצרכנים האחרים, גורם להתחממות יתר של הפסים ויוצר הפסדי הספק נוספים – הן במפסק עצמו והן בציוד הסובב אותו.

"מיקום חכם ומסלול קצר – הדרך ליעילות אנרגטית גבוהה"

• תצורה מיטבית: התקנת המפסק של הצרכן הגדול קרוב ככל הניתן לכניסת ההזנה וליציאה אל השטח.

• תצורה לקויה: התקנת המפסק של הצרכן הגדול במרחק רב מכניסת ההזנה ומיציאת השטח.

באיור זה ניתן לראות את השפעת הזרם המקסימלי על פסי הצבירה (האיור אינו משקלל את התחממות המוליכים, המפסקים והחיבורים שבין המפסק לפס הראשי).

פיזור החום ותצורת המבנה של הלוח

לאחר שהגדרנו את מקורות ההפסדים המייצרים חום בלוח החשמל (עקרון זהה תקף גם ללוחות פיקוד ובקרה, על אף השוני בסוגי הציוד), נבחן כיצד ניתן לייעל את פיזור החום.
כאשר לוח החשמל סגור ואטום, פינוי החום מתבצע באמצעות הולכה והסעה פנימית אל מעטפת הלוח, ומשם נפלט החום אל האוויר שמחוץ ללוח.
כדי לייעל את התהליך ולפזר את החום באופן אקטיבי, משלבים פתחי אוורור המאפשרים כניסת אוויר צח ויציאת האוויר החם.
צעד זה מפחית את הטמפרטורה הפנימית בלוח במספר מעלות ובכך את התנגדות המוליכים שגורמים לחימום וחוזר חלילה, והשגנו בכך ירידה משמעותית בחו המופק ובהפסדי האנרגיה.

בכדי להבטיח סירקולציה יעילה, קביעת מידות הפתחים מתבצעת על פי תקן IEC/TR 60890 (להערכת עליית טמפרטורה במכלולי מיתוג ובקרה למתח נמוך).
התקן קובע כי עבור מארזים בהם שימוש באוורור טבעי, שטח החתך של פתחי יציאת האוויר חייב להיות גדול ב-10% (פי 1.1) משטח החתך של פתחי הכניסה.

לדוגמה, בחישוב  מעברי האוויר ללוח החשמל נדרשת 180 סמ"ר (סנטימטר בריבוע) ביציאה נדרש להכפעל 180*1.1 = 198 סמ"ר.
אם נבחר להתקין הן עבור הפתח התחתון והן עבור הפתח העליון רשתות סטנדרטיות בשטח של 200 סמ"ר אנחנו עומדים בדרישת התקן.

דרישה זו נשענת על חוקי התרמודינמיקה: נפחו של אוויר חם (הנמצא מחלקו העליון של הלוח) גדול יותר מנפחו של אוויר קר (הנכנס מלמטה).
אי-יישום הנחיה זו ימנע ניצול מלא של שטח כניסת האוויר, יגרום למערבולות של אוויר חם בתוך המארז וייצור "חסימה אווירודינמית" המעכבת את קירור הרכיבים.

דגשים למיקום פתחי האוורור בלוח חשמל:

1. מאחר שאוויר חם עולה למעלה ואוויר קר (וכבד יותר) נשאר למטה, יש למקם את פתחי הכניסה בחלקו התחתון של הלוח ואת פתחי היציאה בחלקו העליון.
   מיקום הפתחים באותו המפלס ישבש לחלוטין את סירקולציית האוויר. יש להתקין את הפתחים בדפנות מנוגדות (זה מול זה) כדי לאלץ את זרם האוויר לעבור במסלול אלכסוני קבוע ולקרר את הרכיבים השונים בדרכו.
   התקנת פתח הכניסה ופתח היציאה באותה הדופן (זה ישירות מעל זה) תפגע משמעותית ביעילות הקירור: האוויר החם והנפלט מפתח היציאה העליון עלול לצנוח לאורך דופן הלוח ולהישאב ישירות בחזרה אל פתח הכניסה התחתון.
   תופעה זו מייצרת חוג סגור של מחזור אוויר חם, המונע כניסת אוויר צח ומעלה את הטמפרטורה הפנימית במארז.

2. פריסת הציוד: יש לשמור על מרווחים מותרים בין הרכיבים בתוך הלוח כדי לאפשר מעבר חופשי וסחרור של האוויר.
   חסימת נתיב הזרימה על ידי רכיבים צפופים מדי תפגע ביעילות האוורור.

3. התחשבות בפתחי הציוד עצמו: רכיבים גדולים המייצרים חום רב (כגון מתנעים רכים, משני תדר או ספקי כוח) כוללים פתחי אוורור מובנים משלהם.
   יש לוודא כי פתחים אלו אינם חסומים וכי זרם האוויר בלוח עובר דרכם, כדי למנוע כשל ברכיב עקב התחממות יתר.