Calculadora térmica do gabinete
Insira o calor interno, a temperatura ambiente mais alta e o limite do seu equipamento: a elevação de temperatura e o resfriamento de que um gabinete selado precisa.
Resultado
Insira o tamanho, o calor interno e ambas as temperaturas.
Selado, parece suficiente nesta estimativa: cerca de 60 °C interno a 35 °C ambiente, – abaixo do seu limite. Considere a incidência solar, ar parado e componentes adicionados posteriormente.
Marginal: selado, cerca de 60 °C interno a 35 °C ambiente, exatamente no seu 45 °C limite. Considere a incidência solar, ar parado e componentes adicionados posteriormente, e planeje um pequeno trocador de calor ar-ar ou um tamanho maior.
44.5 W mais do que as paredes escoam no seu limite 45 °C: selado, chegaria a cerca de 60 °C.
- Trocador de calor ar-ar (circuito fechado, mantém a vedação): pelo menos 4.4 W/K (2.47 W/°F). Funciona apenas enquanto o ar externo estiver mais frio que o interno.
- Ar-condicionado para gabinete (circuito fechado, mantém a vedação): pelo menos 44.5 W de resfriamento.
- Ventilador e filtro (circuito aberto): cerca de 23 m³/h (13 CFM) ao nível do mar. Ele traz ar externo para dentro, portanto o gabinete deixa de ser NEMA 4X, a menos que a própria unidade de ventilação seja classificada pelo fabricante como 4X.
- Um tamanho maior: o menor de nossos tamanhos de sobrepor (montagem em parede) em aço inoxidável que dissipa essa carga de forma selada é 42 × 36 × 8 in.
- Tamanho maior: nenhum de nossos tamanhos padrão suporta esta carga selada; um tamanho personalizado com mais superfície, ou resfriamento.nem o maior tamanho personalizado que o fabricante faz (72 × 60 × 24 pol), então planeje o resfriamento.
- Ou mova uma fonte de calor, como uma fonte de alimentação, para fora do gabinete.
A temperatura ambiente está no limite ou acima dele, portanto, apenas um ar-condicionado de circuito fechado pode mantê-la: pelo menos 44.5 W (os 74.1 W no interior mais – entrando pelas paredes).
Pico de sol na frente adiciona até –, um limite superior antes de o acabamento refletir parte dele. Selado cobre até esse pico nesta estimativa: as paredes dissipam 29.6 W no seu limite de 45 °C, – a mais do que a carga de projeto 74.1 W com o pico de sol. Considere ar parado, sol refletido em superfícies próximas e peças adicionadas posteriormente.
Pico de sol na frente adiciona até –, um limite superior antes de o acabamento refletir parte dele. Marginal mesmo no pico: selado, as paredes dissipam 29.6 W no seu limite de 45 °C, cerca de 74.1 W da carga de projeto com o pico de sol. Considere ar parado e peças adicionadas posteriormente, e planeje sombreamento ou um pequeno trocador de calor ar-ar.
Pico de sol na frente adiciona até –, um limite superior antes de o acabamento refletir parte dele. Selado, as paredes dissipam 29.6 W no seu limite de 45 °C, 44.5 W a menos do que a carga de projeto 74.1 W com esse pico, portanto planeje sombreamento ou resfriamento dimensionado para esse pico.
Dimensionado com base no pico solar, um limite superior; uma sombra corta a maior parte.
- Trocador de calor ar-ar (circuito fechado, mantém a vedação): pelo menos 4.4 W/K (2.47 W/°F). Funciona apenas enquanto o ar externo estiver mais frio que o interno.
- Ar-condicionado para gabinete (circuito fechado, mantém a vedação): pelo menos 44.5 W de resfriamento.
- Ventilador e filtro (circuito aberto): cerca de 23 m³/h (13 CFM) ao nível do mar. Ele traz ar externo para dentro, portanto o gabinete deixa de ser NEMA 4X, a menos que a própria unidade de ventilação seja classificada pelo fabricante como 4X.
- Um tamanho maior: o menor de nossos tamanhos de sobrepor (montagem em parede) em aço inoxidável que dissipa essa carga de forma selada é 42 × 36 × 8 in.
- Tamanho maior: nenhum de nossos tamanhos padrão suporta esta carga selada; um tamanho personalizado com mais superfície, ou resfriamento.nem o maior tamanho personalizado que o fabricante faz (72 × 60 × 24 pol), então planeje o resfriamento.
- Ou mova uma fonte de calor, como uma fonte de alimentação, para fora do gabinete.
Para fins de escala, medido: em tabela de um fabricante, apenas o sol, sem nada dentro, eleva um gabinete preto em cerca de 50 °F (28 °C) acima da temperatura ambiente e um branco em cerca de 11 °F (6 °C).
O ambiente está no seu limite ou acima dele, portanto, apenas um ar-condicionado de circuito fechado pode mantê-lo: pelo menos 44.5 W (a carga de projeto 74.1 W, até – de sol de pico, mais – entrando pelas paredes). Dimensionado com base no sol de pico, um limite superior; uma sombra reduz a maior parte disso.
Para fins de escala, medido: em tabela de um fabricante, apenas o sol, sem nada dentro, eleva um gabinete preto em cerca de 50 °F (28 °C) acima da temperatura ambiente e um branco em cerca de 11 °F (6 °C).
Próxima etapa
Abra a 42 × 36 × 8 in página do produto com esses númerosConstrua este tamanho no construtor de gabinetesConstrua este tamanho com um trocador de calor ar-a-arConstrua este tamanho com um ar-condicionadoEnvie esses números com uma solicitação de orçamento
Nenhum tamanho padrão suporta essa carga selada. O construtor abre nesse tamanho com a unidade de refrigeração adicionada; sua carga térmica e temperaturas vão para as anotações do orçamento. Dimensione a unidade com base nos dados do fabricante.
- Superfície efetiva, A
- 0.801 m² (8.62 ft²)
- Transferência de calor, k × A
- 2.96 W/K
- Pico de sol na frente
- –
- Carga térmica de projeto
- 74.1 W
- Elevação de temperatura, selado, sem sol
- 25.0 K (45.0 °F)
- Interno, selado, sem sol
- 60 °C / 140 °F
- As paredes dissipam no seu limite
- 29.6 WNenhum: o ambiente está em ou acima do seu limite, então o calor entra pelas paredes.
- Superfície que deve permanecer selada
- 2.00 m²Nenhum tamanho é suficiente nesse ambiente: apenas um ar condicionado consegue mantê-lo.
- Com o menor k publicado
- k = 1.94 W/m²K: elevação 47.7 K, sem sol
Uma estimativa, não uma classificação do fabricante: ar parado, sem incidência de sol, a menos que você marque a opção, uma temperatura interna média. Escolha o resfriamento com margem e com base nos dados do fabricante da unidade de resfriamento.
Esta calculadora de calor do gabinete calcula quanto calor um gabinete selado pode dissipar e qual a temperatura interna. Escolha um de nossos tamanhos ou insira o seu, informe como ele é montado e de que material é feito, então insira o calor interno, a temperatura ambiente mais alta e a temperatura máxima permitida pelo seu equipamento. Ela fornece a superfície efetiva e a elevação de temperatura e, quando as paredes não forem suficientes, o trocador de calor, o ar-condicionado ou o ventilador de que a carga necessita. As fórmulas e um exemplo prático estão abaixo.
Como o cálculo é realizado
As fórmulas, de forma clara
| Step | Fórmula | Notas |
|---|---|---|
| Superfície efetiva, de sobrepor (montagem em parede) | A = 1.4 · W · (H + D) + 1.8 · D · H | IEC/TR 60890, um único gabinete em uma parede: a parte traseira não dissipa calor. |
| Superfície efetiva, exposta em todos os lados | A = 1.8 · H · (W + D) + 1.4 · W · D | Em um braço, pedestal ou autoportante. A, L e P em metros. |
| Calor dissipado pelas paredes | Q = k · A · ΔT | ΔT = ar interno menos ar externo, em K (o mesmo que uma diferença de °C). |
| Elevação de temperatura, selado | ΔT = Q / (k · A) | Temperatura interna = ambiente + ΔT. |
| Trocador de calor ar-ar | qw = (Q − k · A · ΔT) / ΔT | Saída específica em W/K; apenas enquanto o ar externo estiver mais frio que o interno. |
| Ar-condicionado para gabinete | QK = Q − k · A · (Ti − Ta) | Saída de resfriamento em W; quando a sala estiver mais quente que o interior, as paredes adicionam calor. |
| Ventilador e filtro | V = 3.1 · Q / ΔT (m³/h) · CFM = 3.16 · Q / ΔT(°F) | Fator 3.1 até 100 m de altitude, 3.5 em 750–1,000 m; ignora as paredes, portanto apresenta um erro para cima. |
| Material | k usado aqui | Menor valor publicado |
|---|---|---|
| Aço inoxidável, sem pintura | 3.7 W/m²K | 1.94 W/m²K |
| Chapa de aço pintada | 5.5 W/m²K | 4.26 W/m²K |
| Plástico ou não metálico | 3.5 W/m²K | Igual |
Os coeficientes publicados para aço inoxidável sem pintura diferem por um fator de cerca de dois, pois o aço inoxidável sem revestimento irradia menos calor do que a pintura. A calculadora utiliza 3.7 W/m²K, assim como nossas páginas de produtos, e mostra o aumento com o menor valor publicado como uma verificação. De onde vem cada número.
Exemplo prático
24 × 20 × 8 pol, 74.1 W, sala a 35 °C, limite de 45 °C
- Carga térmica. O painel de exemplo do guia de calor dissipa 59.3 W (fonte de alimentação, CLP, switch, pequeno PC, relés). Com a margem de 25%:
59.3 × 1.25 = 74.1 W. - Elevação permitida. O dispositivo com a menor classificação do fabricante permite 50 °C; projetamos para 45 °C no interior em um dia de 35 °C:
ΔT = 45 − 35 = 10 K(18 °F). - Superfície efetiva. O gabinete de 24 × 20 × 8 pol em uma parede, A, L, P = 0.610, 0.508, 0.203 m:
A = 1.4 × 0.508 × (0.610 + 0.203) + 1.8 × 0.203 × 0.610 = 0.801 m². - O que as paredes dissipam.
k × A = 3.7 × 0.801 = 2.96 W/K; na elevação permitida,2.96 × 10 = 29.6 W. - Selado, chegaria a.
ΔT = 74.1 / 2.96 = 25.0 K, então cerca de 60 °C interno: acima do limite, 44.5 W mais do que as paredes dissipam. - Resfriamento. Trocador de calor:
(74.1 − 29.6) / 10 = 4.4 W/K. Ar-condicionado mantendo 45 °C: pelo menos 44.5 W; mantendo 35 °C internamente em uma sala 45 °C:74.1 + 2.96 × 10 = 104 W. Ventilador e filtro:3.1 × 74.1 / 10 = 23 m³/h(13 CFM), circuito aberto. - Ou um tamanho maior. Para permanecer selado, as paredes precisam de
A = 74.1 / (3.7 × 10) = 2.00 m², 2.5 vezes este gabinete. O menor de nossos tamanhos com tanta superfície é o 42 × 36 × 8 in (2.02 m²).
O guia de cálculo térmico aplica o mesmo exemplo com a área de superfície simples (0.764 m², as cinco faces que não estão contra a parede); a superfície IEC/TR 60890 usada aqui e nas páginas de produtos resulta em 0.801 m², dentro de 5%.
Premissas
O que os números assumem
- Estado estacionário, ar parado, ambientes internos, sem sol. Em uso externo, adicione o ganho solar à carga térmica: o guia térmico mostra como fazer, e o guia de uso externo aborda proteções e acabamentos.
- Uma temperatura interna média. Um dispositivo que produz muito calor, ou que fica próximo a um, opera em uma temperatura mais alta: meça próximo aos dispositivos mais quentes.
- Selado: sem ventilações ou aberturas. A linha de ventoinha é a alternativa de malha aberta e anula a classificação NEMA 4X, a menos que a unidade da ventoinha seja classificada como 4X.
- k dos catálogos de climatização dos gabinetes; o valor de verificação mais baixo de um guia de seleção de trocador de calor. Nossos tamanhos padrão são em aço inoxidável; o alumínio está disponível como um projeto personalizado no construtor de gabinetes. O calculador não dá k para alumínio nu porque os valores publicados para ele variam amplamente.
- Um gabinete isolado, em uma parede ou exposto em todos os lados. Gabinetes parafusados lado a lado dissipam menos calor, e a IEC/TR 60890 possui fatores próprios para eles.
- Sem margem de segurança, a menos que você a selecione; o guia térmico de um fabricante de gabinetes recomenda 25% para aplicações críticas.
- Uma estimativa, não uma classificação. Escolha unidades de resfriamento com margem, com base nos dados do fabricante e considerando a classificação de tipo do gabinete.
Por tamanho
Calor, nossos tamanhos, dissipação, selado
| Tamanho | Superfície efetiva | Abrigo em uma parede, 10 K | Abrigo em uma parede, 20 K | Abrigo exposto em todos os lados, 10 K |
|---|---|---|---|---|
| 12 × 10 × 6 in | 0.25 m² | ≈ 9 W | ≈ 18 W | ≈ 10 W |
| 16 × 12 × 8 in | 0.41 m² | ≈ 15 W | ≈ 30 W | ≈ 17 W |
| 20 × 16 × 8 in | 0.59 m² | ≈ 22 W | ≈ 44 W | ≈ 25 W |
| 24 × 20 × 8 in | 0.80 m² | ≈ 30 W | ≈ 59 W | ≈ 34 W |
| 30 × 24 × 10 in | 1.22 m² | ≈ 45 W | ≈ 90 W | ≈ 52 W |
| 36 × 30 × 12 in | 1.80 m² | ≈ 67 W | ≈ 133 W | ≈ 77 W |
| 10.1" Invólucro de HMI em um braço | 0.20 m² | – | – | ≈ 8 W |
| 15.6" Invólucro de HMI em um braço | 0.36 m² | – | – | ≈ 13 W |
| 21.5" Invólucro de HMI em um braço | 0.54 m² | – | – | ≈ 20 W |
Cada tamanho, com seu interior, placa e profundidade: a tabela de tamanhos do gabinete.
Guia
Cálculo térmico
Carga térmica, elevação de temperatura permitida, dissipação por área de superfície, ganho solar e dimensionamento de resfriamento, detalhado em um gabinete com os cálculos demonstrados.
Leia o guiaGuia
Condensação
Tabela de ponto de orvalho, por que caixas seladas 'respiram', dimensionamento de aquecedor com um exemplo prático, drenos de ventilação classificados pelo fabricante, dessecante e condensado de ar-condicionado.
Leia o guiaGuia
Gabinetes para uso externo
Qual tipo NEMA para chuva, mangueira e sal, quanto calor o sol adiciona, cor e protetores solares, noites frias, UV e montagem.
Leia o guiaGuia
Dimensionando um gabinete
Envelope do componente, placa de montagem, espaço de reserva, espaço para curvatura de fios, profundidade, calor e folga da porta, com um exemplo prático e CAD.
Leia o guiaParedes não são suficientes?
Mais superfície, ou o resfriamento embutido
O fabricante do gabinete constrói o tamanho com a superfície que sua carga precisa, e adiciona um trocador de calor ar-ar, um condicionador de ar, um ventilador e filtro, um aquecedor ou uma cobertura contra o sol, em 3D. Desenhado para sua aprovação e entregue em 10 dias úteis.
Perguntas e respostas
Calculadora de calor do gabinete: perguntas
Como calculo a dissipação de calor do gabinete?
Multiplique o coeficiente de transferência de calor k pela área de superfície efetiva A e pelo aumento de temperatura permitido: Q = k × A × ΔT. Um gabinete de aço inoxidável de 24 × 20 × 8 em uma parede tem A = 0.801 m², portanto, com k = 3.7 W/m²K e um aumento de 10 K, ele dissipa cerca de 30 W.
Como calculo o aumento de temperatura dentro de um gabinete?
Divida a carga térmica por k × A: ΔT = Q / (k × A). 74.1 W nesse gabinete resulta em 74.1 / 2.96 = 25 K, portanto cerca de 60 °C no interior em um dia de 35 °C.
Qual coeficiente de transferência de calor devo usar para aço inoxidável?
Os valores publicados para aço inoxidável sem pintura diferem: catálogos de controle climático de gabinetes indicam cerca de 3.7 W/m²K, e um guia de seleção de trocadores de calor indica cerca de 1.94. Ambos são menores que o aço pintado (cerca de 5.5), pois o aço inoxidável sem revestimento irradia menos calor do que a pintura. A calculadora utiliza 3.7, assim como nossas páginas de produtos, e mostra o aumento com 1.94 como uma verificação.
A montagem altera a quantidade de calor que um gabinete dissipa?
Sim. Em uma parede, a parte traseira não dissipa nada; exposto em todos os lados, o mesmo gabinete tem uma superfície efetiva maior. Para o gabinete de 24 × 20 × 8 pol, o IEC/TR 60890 fornece 0.801 m² em uma parede e 0.925 m² exposto em todos os lados.
Quando um gabinete selado precisa de um trocador de calor ou de um ar-condicionado?
Quando as paredes não conseguem dissipar a carga na elevação de temperatura que você pode permitir. Um trocador de calor mantém o gabinete selado, mas só funciona enquanto o ar externo estiver mais frio que o interno; um ar-condicionado pode manter o interior abaixo da temperatura ambiente. Um ventilador e filtro é mais barato, mas é um circuito aberto: o gabinete não será mais NEMA 4X, a menos que a unidade do ventilador seja classificada como 4X.
