Choisir l'indice selon les conditions météorologiques
Les types NEMA 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X, 6 et 6P sont définis pour une utilisation en intérieur ou en extérieur ; les types 1, 2, 5, 12, 12K et 13 sont réservés à l'intérieur. Les définitions propres à NEMA distinguent les types extérieurs selon les éléments entrants et le comportement face à la glace :
| Type | Poussière | Eau | Glace | Corrosion |
|---|---|---|---|---|
| 3R | Poussières en suspension uniquement | Pluie, grésil, neige | Non endommagé par la glace externe | Test extérieur standard |
| 3 | Poussières en suspension et poussières transportées par le vent | Pluie, grésil, neige | Non endommagé par la glace externe | Test extérieur standard |
| 3S | Poussières en suspension et poussières transportées par le vent | Pluie, grésil, neige | Les mécanismes externes continuent de fonctionner lorsqu'ils sont recouverts de glace | Test extérieur standard |
| 4 | Poussières en suspension et poussières transportées par le vent | Pluie, grésil, neige, éclaboussures et projections d'eau au jet | Non endommagé par la glace externe | Test extérieur standard |
| 4X | Poussière poussée par le vent | Comme le type 4 | Non endommagé par la glace externe | Protection supplémentaire contre la corrosion |
Le tableau de NEMA note que les coffrets de type 3R peuvent être ventilés, c'est pourquoi le 3R convient aux équipements nécessitant de l'air mais pas de jet d'eau. La différence de corrosion est un test, pas une étiquette : NEMA 250 expose chaque coffret extérieur à 600 heures de brouillard salin contre un échantillon en acier galvanisé G90, et le type 4X subit 200 heures supplémentaires par rapport à un échantillon en acier inoxydable 304. Pour la comparaison complète pluie contre jet d'eau, voir NEMA 3R vs NEMA 4, et pour ce que le X ajoute, voir NEMA 4 vs 4X vs IP66.
Dans les installations aux États-Unis, la norme NEC 110.28 stipule que les indices IP ne remplacent pas les indices de type de coffret ; ainsi, une spécification pour l'extérieur exigeant un type 3R ou 4X nécessite le type NEMA, et non uniquement un code IP. Vérifiez l'édition appliquée par votre autorité compétente.
Soleil : la plus grande charge thermique en extérieur
Un coffret étanche évacue la chaleur uniquement par ses parois, et à l'extérieur, le soleil chauffe ces mêmes parois. Le guide thermique d'un fabricant de coffrets indique ces valeurs de conception :
- Rayonnement solaire de pointe d'environ 97 W/pi² (environ 1,040 W/m²) sur une grande partie des États-Unis, avec une température ambiante allant jusqu'à 104 °F (40 °C).
- Environ 111 W/pi² (environ 1,195 W/m²) et de l'air au-dessus de 104 °F dans le Sud-Ouest chaud et sec. L'altitude, l'humidité et la pollution de l'air influencent ces valeurs plus que la latitude.
- La réflexion du sol et des surfaces avoisinantes peut augmenter l'exposition radiante jusqu'à 30 %.
- Le vent aide, mais comme il ne peut pas être garanti, il est généralement exclu d'une vérification au pire cas.
Le même guide cite Telcordia GR-487, une procédure de test pour la charge solaire sur les coffrets électriques et électroniques : trois faces sont exposées à 70 W/pi² avec l'équipement en marche, et l'élévation mesurée au-dessus de la température ambiante est ajoutée à 115 °F (46 °C). Le total ne doit pas dépasser l'indice déclaré par le fabricant du composant le moins résistant à l'intérieur. Son exemple montre l'échelle : un coffret de 24 × 20 × 12 po en gris ANSI 61, sans équipement à l'intérieur, doit dissiper environ 196 W pour être maintenu à la température ambiante au soleil. Le guide de calcul thermique des coffrets montre comment ajouter ce gain solaire à la chaleur de l'équipement.
Couleur et finition
La quantité de rayonnement solaire absorbée par le coffret dépend de sa couleur, de sa finition et de sa texture, et le guide indique que cette absorption augmente à mesure que la finition vieillit. Son tableau indique l'élévation de température au-dessus de la température ambiante causée par le soleil seul, sans la chaleur des équipements :
| Finition | Élévation au-dessus de la température ambiante |
|---|---|
| Noir | environ 50 °F (28 °C) |
| Gris (ANSI 61) | environ 40 °F (22 °C) |
| Couleur claire | environ 28 °F (16 °C) |
| Métallique | environ 15 °F (8 °C) |
| Blanc | environ 11 °F (6 °C) |
La leçon est simple : les surfaces claires restent plus fraîches au soleil que les surfaces sombres, et chaque finition absorbe davantage avec le vieillissement. Si vous choisissez de l'acier au carbone thermolaqué pour un coffret sur mesure extérieur, notre couleur standard est le gris clair RAL 7035 (autres couleurs sur demande). C'est également la couleur des coffrets utilisés dans le test de protection ci-dessous. Évitez les couleurs sombres sur les coffrets exposés en plein soleil.
Ombrage et pare-soleil
Le même fabricant décrit le blindage comme une méthode efficace et peu coûteuse pour réduire le gain de chaleur solaire. Dans son test des coffrets RAL 7035 gris clair exposés au soleil, le coffret non blindé atteint 119 °F (48 °C). Un blindage sur le dessus le porte à 114 °F (46 °C), et un blindage sur le dessus et les côtés à 110 °F (43 °C), ce qu'il rapporte comme une réduction d'environ 25% et 46% de l'augmentation de température par rapport à l'ambiante. Un test séparé d'un blindage mural, qui couvre le dessus, les côtés et le dos, réduit l'augmentation de 16.8 °F à 7.3 °F, soit environ 56%. Un cas en situation réelle, surcharge thermique du disque dans un coffret Type 3R exposé au soleil, montre l'ordre des solutions : consulter le journal des pannes du disque, fonctionner avec la porte ouverte en test, puis ajouter de l'ombre ou une ventilation filtrée.
En pratique :
- Montez sur un mur ombragé si vous avez le choix, et maintenez le coffret à l'écart des surfaces qui réfléchissent le soleil.
- Maintenez les écrans et les fenêtres HMI à l'abri du soleil direct si possible : ils augmentent l'éblouissement et la chaleur.
Si une configuration sur mesure nécessite un écran, une casquette anti-goutte ou des trous de montage pour ces éléments, demandez-le dans votre demande de devis ; ce que nous pouvons fabriquer ou percer est confirmé sur le plan du devis.
Pluie, neige et glace
Les types 3, 3R, 4 et 4X ne doivent pas être endommagés par la formation de glace à l'extérieur. Seul le type 3S (et 3SX) exige également que les mécanismes de commande externes, tels qu'une poignée de sectionnement, continuent de fonctionner lorsqu'ils sont recouverts de glace. Si un opérateur doit pouvoir éteindre l'équipement à travers une couche de glace, c'est le type à demander ; NEMA4 Enclosure ne propose pas le type 3S.
L'eau pénètre dans les coffrets d'extérieur par les ouvertures, et non par les parois. La règle NEMA veut que le classement d'un ensemble installé soit limité par son composant le moins bien classé, et que les raccords doivent être testés à un indice de type au moins égal à celui du coffret. Ainsi :
- Faites entrer les câbles par la face inférieure si possible, afin que l'eau s'écoule à l'opposé des entrées (notre recommandation).
- Utilisez des presse-étoupes, des moyeux et des bouchons présentant au moins l'indice de type du coffret.
- Gardez le joint de porte propre et intact, et fermez et verrouillez la porte après chaque intervention.
Nuits froides et condensation
NEMA 250 ne couvre pas les conditions telles que la condensation se produisant à l'intérieur du coffret, et la norme IEC 60529 l'exclut également. En extérieur, la cause habituelle est une journée chaude et humide suivie d'une nuit froide : les parois refroidissent en dessous du point de rosée de l'air intérieur et de l'eau s'y forme. Le guide de chauffage d'un fabricant de coffrets ajoute qu'un système peut fonctionner toute la journée, puis, lorsqu'il s'arrête pour la nuit, la chute rapide de température peut provoquer condensation et corrosion.
Un petit réchauffeur commandé par thermostat, ou un drain de ventilation dont l'indice correspond au type de coffret, convient dans la plupart des cas. Les deux méthodes de dimensionnement des réchauffeurs que nous avons examinées doublent approximativement le terme de perte de chaleur du calcul pour un coffret installé à l'extérieur dans de l'air en mouvement. Les basses températures constituent également une raison d'installer un réchauffeur lorsque les composants ont une température de fonctionnement minimale. Le guide sur la condensation dans les coffrets traite du point de rosée, du dimensionnement des réchauffeurs et des drains.
Matériaux durables en extérieur
- Acier inoxydable : 304 pour la plupart des sites à l'intérieur des terres ; 316L pour l'air côtier et marin, les sels de déverglaçage et les usines chimiques. Voir 304 vs acier inoxydable 316L.
- Acier au carbone peint par poudrage : robuste et économique ; le revêtement assure la protection contre la corrosion, veuillez donc retoucher les éraflures.
- Aluminium : plus léger que l'acier ; spécifiez la finition pour le site.
- Polycarbonate et polyester renforcé de fibres de verre (PRV) : vérifiez la résistance aux rayons du soleil. La norme UL 746C classifie un plastique comme « f1 » pour un usage extérieur lorsqu'il a satisfait à la fois à un essai d'exposition aux ultraviolets (720 heures dans un intempéromètre à arc au carbone à double enceinte ou 1,000 heures dans un intempéromètre à arc au xénon) et à une immersion dans l'eau à 7-day °C pendant 70 heures sans perte significative d'inflammabilité, de résistance aux chocs ou de propriétés mécaniques.
Montage en extérieur : murs, poteaux et ouvertures
La FAQ de NEMA note que NEMA 250 exige qu'un certain nombre de coffrets classés par type disposent d'un moyen de montage à l'extérieur de la cavité électrique, sauf si un support ou un pied intermédiaire est utilisé. C'est la réponse de NEMA à une question sur le perçage de la paroi arrière du coffret et l'étanchéification des trous au silicone ; l'installation finale est toujours soumise à l'autorité compétente. Utilisez les pieds de montage externes ou un support, aussi bien pour le montage mural que sur poteau. Le guide de montage des coffrets couvre les kits pour poteaux, les ancrages et le débattement de porte.
Les insectes et autres nuisibles ne font pas partie du code IP : la norme IEC 60529 laisse la question de la vermine aux normes de produits. Un coffret de type 4 ou 4X étanche, dont chaque ouverture est fermée par un raccord classé, ne laisse aucun passage ouvert. Sur un coffret de type 3R ventilé, nous recommandons de demander des évents avec grille.
Nos indices et nos fabrications sur mesure. Les coffrets muraux NEMA4 Enclosure en acier inoxydable 304 et 316L se fixent sur quatre pattes de fixation murale externes et possèdent l'indice NEMA 4X / IP66 déclaré par le fabricant ; non homologué UL. Les coffrets sur mesure sont disponibles en acier inoxydable 304 ou 316L, en acier au carbone peint par poudrage (RAL 7035 ; autres couleurs sur demande), en aluminium, en polycarbonate et en polyester renforcé de fibres de verre (PRV) (les matériaux non métalliques sont proposés dans des dimensions moulées standard découpées selon votre plan), conçus selon les types NEMA 1, 3R, 4, 4X, 6P, 12 ou 13 (indices déclarés par le fabricant pour la conception spécifiée), d'un seul tenant, et livrés en 10 jours ouvrés partout dans le monde, à compter de l'approbation du plan. Nous découpons les ouvertures pour les presse-étoupes, les drains et les raccords que vous spécifiez. La NEMA ne teste, ne certifie et n'endosse aucun coffret.
Foire aux questions
De quel indice NEMA ai-je besoin pour un coffret électrique d'extérieur ?
Au moins le type NEMA 3R pour la pluie, le grésil et la neige. Choisissez le type 4 si le coffret doit être lavé au jet ou s'il est exposé à de la poussière transportée par le vent, et le type 4X près de la côte, en cas d'utilisation de sel de déverglaçage ou dans les usines chimiques et de traitement des eaux usées.
Le NEMA 3R est-il étanche à l'eau ?
Non. Le type 3R protège contre la pluie, le grésil et la neige et peut être ventilé. Il n'est pas testé contre les projections d'eau au jet. Pour un nettoyage au jet ou une exposition aux projections d'eau dues au vent, utilisez le type 4 ou 4X.
Quelle est la température d'un coffret exposé au soleil ?
Cela dépend de la couleur, de la taille et de la chaleur interne. Le tableau d'un fabricant montre que le soleil seul peut élever la température d'un coffret noir d'environ 50 °F au-dessus de la température ambiante, et d'environ 11 °F pour un coffret blanc. Ajoutez à cela l'élévation de température due aux équipements internes.
Les pare-soleil sont-ils vraiment utiles ?
Oui. Un fabricant rapporte des réductions de l'élévation de température au-dessus de la température ambiante d'environ 25% avec un écran supérieur et d'environ 46% avec des écrans supérieur et latéraux, et une réduction de 56% de l'élévation de température solaire avec un écran mural couvrant le dessus, les côtés et l'arrière.
Pourquoi y a-t-il de l'eau à l'intérieur de mon coffret d'extérieur étanche ?
En général, de la condensation, pas une fuite. L'air humide à l'intérieur du coffret condense sur les parois lorsqu'elles refroidissent en dessous de son point de rosée la nuit. Un petit chauffage ou une vidange d'aération classé pour le type de coffret résout généralement le problème.
Puis-je monter un coffret NEMA 4X en le perçant par l'arrière ?
NEMA 250 exige que de nombreux coffrets classés par type disposent d'un moyen de montage à l'extérieur de la cavité électrique, tel que des pieds ou un support. Utilisez ces derniers plutôt que de percer à travers la paroi arrière, et vérifiez auprès de votre autorité compétente.
Sources
- NEMA, « NEMA Enclosure Types » (définitions des types 3, 3R, 3S, 3X, 4, 4X ; 3R ventilé ; mécanismes soumis au givre ; la norme IEC 60529 ne couvre ni la vermine ni la condensation)
- NEMA, « FAQ NEMA : Coffrets » (Q14 brouillard salin, Q15 maillon faible, Q16 montage externe, Q19 NEC 110.28)
- ANSI/NEMA 250-2020, contenu et portée (la condensation à l'intérieur du coffret n'est pas couverte)
- nVent HOFFMAN, Spec-00488, gestion thermique (valeurs de rayonnement solaire, réflexion, nuancier, GR-487, test de pare-soleil)
- nVent HOFFMAN, Spec-01113, test d'écran solaire mural
- Hammond Manufacturing, sélection de produits de chauffage (condensation nocturne, facteur de chauffage extérieur)
- Rittal, Catalogue technique du système de contrôle climatique, résistances chauffantes pour coffrets (double puissance pour installation en extérieur)
- UL Prospector, « Outdoor Suitability - UL 746C » (indices f1 et f2, tests UV et d'immersion dans l'eau)
- IEC 60529 Ed. 2.2, Degrés de protection procurés par les enveloppes (portée : vermine, condensation, rayonnement solaire et givrage exclus)
