Ventilazione quadro: immissione o espulsione?

[venexian]

Esistono multinazionali che si occupano esclusivamente di refrigerazione attiva di cabinet per quadri elettrici, quindi il mercato c'è, e il mercato è conseguenza della necessità. Nessun dubbio sull'efficacia della soluzione.
Al cliente è comunque necessario offrire alternative (per evitare di essere tagliati fuori al primo preventivo) e il cliente alla fine sceglierà la soluzione più economica. E' allora fondamentale proporre un buon sistema di ventilazione e questo thread potrebbe fornire le informazioni necessarie.

Nessuno di voi ha disegnato l'interno di un quadro con setti separatori destinati esclusivamente all'incanalamento dell'aria di raffreddamento?

[tonnoto]

E' una questione di lana caprina, ovvero dipende dall'applicazione.
Secondo le Mil-handbook la ventilazione in pressione é da preferire a quella in aspirazione.
Dipende dal fatto che la sovratemperatura di un oggetto che emette potenza ha due componenti;
una é funzione della quantità d'aria e della potenza precedentemente incontrata prima di investire
l'oggetto, l'altra é funzione della pressione dell'aria sull'oggetto medesimo.
Quindi, se la parte da raffreddare é a vista, come generalmente capita, é conveniente spendere la
prevalenza del ventilatore, (quindi la pressione), per ottenere una sovratemperatura globale dell'oggetto
più bassa. Questo anche perché il tasso di guasto degli oggetti secondo la legge di arrhenius é
funzione esponenziale della loro temperatura assoluta, quindi é meglio controllarla direttamente invece
che indirettamente per mezzo di una generica portata d'aria.
Tuttavia c'é anche il caso che gli oggetti da raffreddare non siano a vista; per esempio una scatola stagna
dentro un armadio ventilato; in questo caso può essere conveniente favorire il passaggio dell'aria per ogni
dove attorno alla scatola per aumentare la superficie ventilata: dunque, l'aspirazione potrebbe essere
più conveniente.

[venexian]

Visto che la capra regna sul thread, cercherò di non dire cavolate ( ), ma... sia che che l'aria sia forzata alla porta di ingresso, sia essa sia aspirata a quella di uscita, a me risulta che la distribuzione di pressioni (relative) e velocità all'interno del cabinet sia esattamente la stessa. L'analogo elettrico è la posizione di un generatore in un circuito serie o quello di una pompa in un circuito idraulico.

Concordo sul differente approccio nel caso in cui si debba raffreddare un apparecchio scatolato oppure un dissipatore alettato, ma non mi pare che questo dipenda dalla posizione della ventola alla porta di ingresso o a quella di uscita.

Dato che stiamo dicendo due cose diverse, proviamo a vedere dove sta l'inghippo?

P.S. hai il numero della Mil Std alla quale fai riferimento?

[NSE]

No, non puoi fare una analogia elettrica.
Se no tutti gli studi sull'aereodinamica vanno a farsi benedire.
Devi tener presente che da dove l'aria entra ha un andamento particolare, poi diventa uniforme, e poi quando esce riprende un po' l'andamento dell'ingresso.
In pratica nella zona di depressione ha delle pressioni più uniformi, nella zona di sovrappressioni (zona di lancio del ventilatore) si compora un po' come la corrente in un fiume.
Più forte al centro, più lenta sugli argini.

[venexian]

Io partivo dal presupposto di flusso turbolento in tutto il volume del cabinet.
Mi pare non si possa considerare laminare in nessun punto, a meno che non si prenda in esame un cabinet praticamente vuoto, cosa che mi pare da escludere fin dall'inizio.

Vedo se riesco a trovare uno studio sull'andamento dell'aria all'interno di un quadro (cosa che stavo effettivamente facendo).

Purtroppo i documenti più interessanti e autorevoli, di origine militare, trattano quasi sempre i sistemi rack 19" e sono quindi poco utili alla questione.

[Pepito]

Ciao a tutti.
Faccio che dire anche io la mia.
Tendenzialmente ho anche io sempre preferito la ventilazione in pressione del quadro, ovvero ventilatore che immette aria nel quadro dalla parte bassa e fuoriuscita nella parte alta dal lato opposto.
I filtri ce li metto da entrambi i lati, anche se ovviamente quello importante è quello che impedisce al ventilatore di aspirare polvere e sporcizia.
Per quanto riguarda l'uniformità del flusso d'aria non mi sono mai posto troppi problemi, in quanto tendenzialmente la "zona di lancio" del ventilatore finisce sulle morsettiere che ci sono solitamente in basso nei quadri, quindi senza effetti particolari.
Bisogna poi tenere conto anche che i componenti attivi particolarmente "caldi" (ad esempio azionamente) ormai hanno quasi tutti una loro ventolina che incanala il flusso d'aria nel dissipatore, quindi l'importante è avere una certa portata all'interno del quadro. Anzi, ho sempre pensato che a questi componenti una corrente d'aria esterna possa in certi casi nuocere se in qualche modo disturba l'operato del loro sistema di raffreddamento.
Ciao

PSQ

[venexian]

Ho appena dato un'occhiata ad un documento Schneider, quindi affidabile per definizione, che mostra solo la configurazione con cabinet in pressione e ventola in basso. Ho visto velocemente un disegno con due ventole, una anche in uscita, ma sembra sia utilizzata solo per aiutare la prevalenza di un camino di protezione in uscita.

Ciò che dice pepito è confermato da molti dei disegni nel documento, nei quali compaiono i dispositivi con ventola propria.

All'inizio c'è la parte teorica che richiede un po' di tempo per la lettura, intanto passo il link.

http://www2.schneider-electric.com/documents/interactive-publications/thermal-management-solution/control_panel_technical_guide/files/docs/all.pdf

Adesso complichiamo le cose: cosa si intende con 'ventola'? Quello che in inglese si chiama 'fan' oppure quello che si chiama 'blower'? Sembra che si usino i blower all'ingresso e i fan all'uscita, ma io ho visto tante ventole-fan all'ingresso. Sempre più complicata la questione, e sempre più interessante.

P.S. i due tipi di ventole danno ragione a NSE per quanto ha detto in [14] anche se, altri studi che appaiono più che autorevoli, affermano l'opposto:

https://www.electronics-cooling.com/1995/10/fan-cooled-enclosure-analysis-using-a-first-order-method/

[venexian]

Per chi vuole togliersi ogni dubbio, avere tutte le formule, le dimostrazioni, i disegni e quant'altro c'è la soluzione:

Dave S. Steinberg, Cooling Techniques for Electronic Equipment, Second Edition, ISBN 0-47 1-5245 1-4
Capitolo 6: Forced-Air Cooling for Electronics

Sono 45 pagine, dense come il burro di arachidi.

Rispondendo all'OP: la ventola va in basso, e deve soffiare dentro. Dovrebbe essere un 'blower' come lo sono le ventole tangenziali. Se è una ventola assiale, dovrebbe avere un tubo all'ingresso, lungo almeno quanto il raggio della ventola, meglio se leggermente svasato all'ingresso.

[tonnoto]

P.S. hai il numero della Mil Std alla quale fai riferimento?

Mil-hdbk251 9.2.1.1 p.132

come vedi, e come ricordavo, fan e blower sono sinonimi, il blower é un fan in pressione se
aspirasse sarebbe un exauster. Come dicevo i fan in pressione (blowers) sono raccomandati
secondo la MIL-B-2307A.

[venexian]

Trovata, grazie.

Comunque, Turner, Rotron et al. danno una definizione diversa della differenza tra fan e blower:

Types of Fans and Blowers
Air moving devices are generally described as being either a type of fan (Fig. 1a) or a centrifugal blower
(Fig. 1b). The main difference between fans and blowers is in their flow and pressure characteristics.
Fans deliver air in an overall direction that is parallel to the fan blade axis and can be designed to deliver
a high flow rate, but tend to work against low pressure. Blowers tend to deliver air in a direction that is
perpendicular to the blower axis at a relatively low flow rate, but against high pressure.

Figure 1 (a) A typical fan.png (119.89 KiB) Osservato 7824 volte

Figure 1 (b) A typical blower.png (47.67 KiB) Osservato 7824 volte

Credo che dipenda dagli anni passati tra la stesura dei vari documenti: oggi le definizioni hanno un significato leggermente diverso. L'importante è capirsi e quei testi sono comunque chiari.