Leer in één middag het programma Therm. De nieuwe IEC 61439 gaat eind 2014 van kracht. Hierin staat voorgeschreven dat het gebouwde paneel niet te warm mag worden en dit moet onderbouwt zijn. Hierbij is Therm een handige tool. De tijdrovende berekening van de klimaatiseringsbehoefte wordt volledig door de kosteloze software Therm overgenomen. De eenvoudig te bedienen software zorgst snel voor de juiste klimaatbeheersingscomponenten. Met een goede klimatisering in uw paneel, verbeterd u de levensduur van uw componenten en zorgt u voor minder storingen in uw proces. Tijdens deze workshop laten we alle mogelijkheden van het programma zien en gaat u zelf aan de slag. Na afloop van de workshop bent u in staat zelf berekeningen uit te voeren en een document hiervan te genereren.

1. Workshop
Klimatisering in de praktijk
zelf aan de slag met Therm 6.2
Najaar 2015

2. Workshop Therm 6.2
NBD / Edgar Hoogakker / 2015
1
1/25

3. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
2/25

4. - Alle elektrische systemen hebben een rendement kleiner dan 100%
- Hetgeen wat overblijft is dus onbruikbaar
Warmte
Workshop Therm
Rendement 5 - 10%
- Temperatuurverhoging
Resultaat
Workshop Therm
3/25

5. De geschiedenis heeft ons geleerd dat:
Workshop Therm
- De industriële apparatuur steeds complexer wordt
- Het aantal functies per volume-eenheid toeneemt
- De warmteontwikkeling per volume-eenheid toeneemt
- Gedurende definitieve productie
€ 10.000.000,-
- Gedurende testproductie
€ 1.000.000,-
- Gedurende procesplanning
€ 100.000,-
- Gedurende testen ontwerp
€ 10.000,-
- Gedurende ontwerp
€ 1000,-
Klimatiseringskosten
Workshop Therm
4/25

6. - Geleiding
- Convectie:
- Natuurlijke convectie
(basis temperatuursverschil ΔT in K)
- Geforceerde convectie
(basis stroming m/s)
- Straling
Warmteoverdrachtsmethoden
Workshop Therm
Warmteoverdrachtscoëfficient (K) wordt bepaald door:
Workshop Therm
K-factor
Geleiding Stroming Straling
5/25

7.  5 [W/m2 . K] binnenopstelling bij actieve recirculatie
 10 [W/m2 . K] buitenopstelling bij storm exclusief zoninvloed
K-factor plaatstaal (enkelwandig)
Workshop Therm
Opstellingsaard
Workshop Therm
6/25

8. - Bescherming tegen de omgeving
- Veiligheid
Waarom elektrische toestellen in een schakelkast
Workshop Therm
- Warmtenesten, hot spots
- Hoge componenttemperatuur met als gevolg het verkorten van
levensduur en vermindering van de betrouwbaarheid vooral bij:
- IC’s
- Halfgeleiders
- Electrolytische componenten
- (backup) batterijen
- Condensatoren
Nadelen van het beschermen
Workshop Therm
7/25

9. Regen
Stof
Wind
Zon
Corrosie
Temperatuur
Vandalisme
Seismisch
Transport
EMC
Externe invloeden schakelkast
Workshop Therm
Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
8/25

10. - Versnelde veroudering
- Storingen (directe en op lange termijn)
- Productieonderbreking
- Ontevredenheid
- Voortijdige afschrijven
Niet klimatiseren betekend vaak
Workshop Therm
- Verlenging van de levensduur
- Verhoging van de betrouwbaarheid
Klimatisering is:
Workshop Therm
9/25

11. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
- Temperatuur
- Omgeving (schoon of vuil)
- Beschikbare middelen (bv. water)
De methode is afhankelijk van:
Workshop Therm
10/25

12. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
P = K x A x ΔT
P = af te voeren vermogen [W]
ΔT = temperatuursverschil Ti – Tu [K]
K = warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/m2 . K]
A = effectieve oppervlakte [m2]
Eigen convectie
Workshop Therm
11/25

13. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
- Lage omgevingstemperatuur
- Geringe vermogensverliezen
- Groot effectief schakelkastoppervlak
- Grote ventilatieopeningen
- Beschermklasse ?
Natuurlijke ventilatie (schone omgeving)
Workshop Therm
12/25

14. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
Warmte die een ventilator kan afvoeren
P = V x ΔT
3,1
P = af te voeren vermogen [W]
V = volumestroom van de ventilator [m3/h]
ΔT = temperatuursverschil Ti – Tu [K]
Ventilatoren (schone omgeving)
Workshop Therm
13/25

15. Meters boven N.A.P. f (m³ K/Wh )
0 - 100 (NL) 3,1
100 - 250 3,2
250 - 500 3,3
500 - 750 3,4
750 - 1000 3,5
1000 - 1250 3,6
1250 - 1500 3,8
1500 - 2000 4,0
Correctiefactor (f)
Workshop Therm
Ventilatoren
Workshop Therm
14/25

16. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
Qw = Qv – (K x A x ΔT) [W/K]
ΔT
Qw = specifieke warmtecapaciteit [W/K]
Qv = vermogensverlies [W]
ΔT = temperatuursverschil Ti – Tu [K]
K = warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/m2 . K]
A = effectieve oppervlakte [m2]
Lucht/lucht warmtewisselaar (licht vervuilde omgeving)
Workshop Therm
15/25

17. Lucht/lucht warmtewisselaar
Workshop Therm
Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
16/25

18. Qk = Qv ± (K x A x ΔT) [W]
Qk = benodigd koelvermogen [W]
Qv = vermogensverlies [W]
ΔT = temperatuursverschil Ti – Tu [K]
K = warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/m2 . K]
A = effectieve oppervlakte [m2]
Koelaggregaat (licht vervuilde omgeving)
Workshop Therm
- Vermogensverliezen hoog tot zeer hoog
- Koelvermogen van 225 tot 4050 W (L35/L35)
Tu = Omgevingstemperatuur (°C)
Qk = Continu nuttig koelvermogen (W)
Ti = Schakelkastbinnentemperatuur
(°C)
Koelaggregaat (licht vervuilde omgeving)
Workshop Therm
17/25

19. Koelaggregaat
Workshop Therm
Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
18/25

20. Het Peltier-effect is de directe omzetting van een elektrische stroom in een
temperatuursverschil, die optreedt op het grensvlak tussen twee verschillende
metalen of halfgeleiders. Het is het omgekeerde van het Seebeck-effect,
waarmee de omzetting van een temperatuursverschil naar een elektrische
spanning wordt beschreven. In feite zijn deze twee processen hetzelfde, alleen
verlopen zij in omgekeerde richting. Daarom worden zij tezamen ook wel het
Peltier-Seebeck effect of thermo-elektrisch effect genoemd.
Het Peltier-effect werd ontdekt in 1834 en is genoemd naar zijn
ontdekker Jean Peltier. Het wordt toegepast in het zogenaamde
Peltier-element
Thermoelectric Cooling / Peltier-effect:
Workshop Therm
Blokjes sterk gedoteerd bismut-telluride
zijn aan uiteinde met koperen bruggen
verbonden. Als de elektronen van het
P-materiaal naar het N-materiaal gaan
dan krijgen ze een hogere energie waarde
waardoor ze thermische (warmte) energie
absorberen (koude zijde).
Als ze daarna weer van het N-materiaal
naar het P-materiaal gaan komen ze in
een lagere energie waarde waardoor ze
thermische energie vrijgeven (warme
zijde).
p-gedoteerd
p-gedoteerd
n-gedoteerd
n-gedoteerd
+ −
Hoe is een Peltier-element opgebouwd?
Workshop Therm
19/25

21. N-gedoteerd bismut-
telluride
P-gedoteerd bismut-
telluride
DC spanning
Warmte
opname
Warmte
opname
Warmte
afgifte
Warmte
afgifte
Elektronen stroom Gaten stroom
N-gedoteerd bismut-
telluride
Warmte
opname
Warmte
afgifte
Peltier-brug in werking:
Workshop Therm
Thermoelectric Cooler
Scheidingwand
Omgeving
Schakelkast/Behuizing
De warme lucht uit de behuizing wordt
door middel van een ventilator langs
het koude gedeelte (binnencircuit) van
het peltier-element geleid.
De afgekoelde lucht wordt daarna
weer de behuizing ingeblazen.
De warmte zijde (buitencircuit) van het
peltier-element wordt gekoeld door de
omgevingslucht.
Hoe wordt het Peltier-effect toegepast:
Workshop Therm
20/25

22. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
- Oliehoudende lucht, chemisch verontreinigde lucht
- Sterk vervuilde omgeving (Stof, vuil en vocht)
- Beschermklasse IP55 (IP65 op aanvraag)
- Hoge en lage omgevingstemperatuur
- Vermogensverliezen hoog tot zeer hoog
Lucht/water warmtewisselaar (vervuilde omgeving)
Workshop Therm
21/25

23. Qk = Qv ± (K x A x ΔT) [W]
Qk = benodigd koelvermogen [W]
Qv = vermogensverlies [W]
ΔT = temperatuursverschil Ti – Tu [K]
K = warmteoverdrachtscoëfficiënt [W/m2 . K]
A = effectieve oppervlakte [m2]
Lucht/water warmtewisselaar (vervuilde omgeving)
Workshop Therm
Capaciteit is afhankelijk van:
- Koelmedium
- Temperatuur (°C)
- Flow (l/h)
- Gewenste
kasttemperatuur (°C)
Tw = Koelwatertemperatuur(°C)
Qk = Nuttig koelvermogen (W)
Ti = Schakelkasttemperatuur
(°C)
Lucht/water warmtewisselaar
Workshop Therm
22/25

24. Lucht/water warmtewisselaar
Workshop Therm
Het koelvermogen van de Rittal
producten zijn uitgelegd op een
watertemperatuur van 10°C.
Lucht/water warmtewisselaar
Workshop Therm
23/25

25. Topics:
• Warmte
• Waarom schakelkastklimaatbeheersing
• Methoden:
– Eigenconvectie
– Natuurlijk ventilatie
– Ventilatoren
– Lucht/lucht warmtewisselaar
– Koelaggregaat
– Thermo Electric Cooler (Peltier)
– Lucht/water warmtewisselaar
• Therm 6.2
Workshop Therm
- Windows geschikt
- Netwerk geschikt
- Technische info files komen overeen met HB
- Therm 6.2 Gratis te downloaden op www.rittal.nl
Therm 6.2
Workshop Therm
24/25

26. Berekenen met Therm 6.2
Workshop Therm
Workshop Therm
25/25