Paneļa siltuma izkliedes un ventilācijas aprēķins
Termovadība ir visbiežāk ignorētais KNX paneļu projektēšanas aspekts. Pārkarsis panelis neatsakās uzreiz — tas klusi degradējas, uz pusi samazinot komponentu kalpošanas laiku par katriem 10°C virs normas, līdz pēc dažiem gadiem sabojājas KNX izpildmehānisms vai barošanas bloks.
Kāpēc siltums ir svarīgs KNX paneļos
Arrēnija termiskās novecošanās likums nosaka: komponenta kalpošanas laiks samazinās uz pusi par katriem 10°C virs nominālās darba temperatūras. KNX izpildmehānismi parasti ir paredzēti maksimāli 55°C temperatūrai paneļa iekšpusē. Vasarā tehniskajā telpā temperatūra var sasniegt 35°C — atliek tikai 20°C rezerve iekšējai siltuma ražošanai.
Komponentu jutība pret temperatūru
- Elektrolītiskie kondensatori — visjutīgākie: kalpošanas laiks 70°C temperatūrā ir 20 reizes īsāks nekā 40°C
- KNX barošanas bloku kondensatori — parasti paredzēti 85°C; neventilētā panelī vasarā tie sasniedz šo temperatūru
- Releju kontakti — mazāk jutīgi pret temperatūru, bet kontaktu pretestība palielinās atkārtotu termociklu dēļ
- Automātslēdžu bimetaliskie elementi — termiskās atslēgšanas slieksnis mainās paaugstinātā apkārtējā temperatūrā
Tipisks atteices veids
KNX panelis ar 60 W iekšējo siltuma izkliedi mazā korpusā bez ventilācijas karstā vasaras dienā var sasniegt 50–60°C iekšējo temperatūru. KNX barošanas bloks sabojājas pēc 3–5 gadiem, nevis paredzētajiem 10–15 gadiem. Atteice šķiet nejauša, bet cēlonis ir termiskā aprēķina kļūda, ko var novērst dažu minūšu laikā.
Siltuma avotu uzskaite: komponentu zudumi
Katrs komponents panelī izkliedē siltumu. Termiskais aprēķins sākas ar visu individuālo zudumu summēšanu. Izmantojiet ražotāja datu lapu vērtības, ja pieejamas; zemāk esošajā tabulā ir tipiskas vērtības bieži sastopamiem KNX paneļu komponentiem:
| Komponents | Tipisks zudums | Nosacījums |
|---|---|---|
| MDT STV-0320.01 KNX PSU | 4 W | Pie 640 mA nominālās izejas |
| MDT STV-0640.01 KNX PSU | 6 W | Pie 640 mA nominālās izejas |
| MDT AKD-0802.01 releju izpildmehānisms (8 kanāli) | 2 W gaidīšanas režīmā / 3,5 W ar visiem relejiem aizvērtiem | Uz vienu izpildmehānisma moduli |
| MDT AKD-0816.02 dimmera izpildmehānisms (8 kanāli) | 8 W | Pilna slodze, 8 kanāli × 1 A, dimmera zudums 12% |
| ABB 63A RCD | 2,5 W | Pie nominālās strāvas |
| MCB 16A | 1,5 W | Pie nominālās strāvas (samazinājums daļējai slodzei) |
| WAGO 750-893 Modbus vārteja | 3 W | Nepārtraukta darbība |
| Weinzierl 770 KNX IP maršrutētājs | 2W | Nepārtraukta darbība |
Pieņemtā slodze automātslēdžiem: Automātslēdži reti darbojas ar nominālo strāvu. Dzīvojamo māju sadalēm pieņemiet 50% no nominālās strāvas kā aprēķina slodzi termiskajiem aprēķiniem — 16A automātslēdzis ar 50% slodzi rada aptuveni 0.4W, nevis 1.5W pie nominālās strāvas. Komercobjektu sadalēm izmantojiet 100%, jo ķēžu slodze ir lielāka un mazāk prognozējama.
Korpusa termiskā pretestība: dabiskā konvekcija
Hermētisks tērauda korpuss izkliedē siltumu ar dabisko konvekciju no ārējām virsmām. IEC 61439-1 D pielikums sniedz vienkāršotu termisko modeli šim aprēķinam. Dabiskās konvekcijas dzesēšanas jauda ir atkarīga no korpusa virsmas laukuma un pieļaujamā iekšējās temperatūras paaugstinājuma virs apkārtējās vides temperatūras.
Dabiskās konvekcijas aprēķins — vienkāršots modelis saskaņā ar IEC 61439-1 D pielikumu
Cooling capacity (W) ≈ 3 × A_eff × delta_T
Where:
A_eff = effective cooling surface area (m²)
delta_T = permitted internal temperature rise above ambient (°C)
Example — small enclosed steel panel 600mm × 400mm × 200mm:
A_eff ≈ 0.5m² (walls + partial top and bottom)
For delta_T = 10°C:
Capacity = 3 × 0.5 × 10 = 15W
For 50W internal dissipation:
Required delta_T = 50 / (3 × 0.5) = 33°C
→ Internal temp 35°C ambient + 33°C = 68°C ✗ (exceeds 55°C component limit)
Conclusion: natural convection is inadequate for panels
above approximately 30W in a small enclosure.
Solution: ventilation louvres, fan-filter kit, or larger enclosure.Dabiskā ventilācija ar žalūzijām
Sadalēm ar iekšējo siltuma izkliedi 30–50 W, ventilācijas žalūziju uzstādīšana var nodrošināt pietiekamu dzesēšanu bez ventilatora. Aukstais gaiss ieplūst caur apakšējām žalūzijām, paceļas caur sadali un izplūst caur augšējām žalūzijām. Šis skursteņa efekts ir vienkāršs un bezapkopes.
Žalūziju izmēru noteikumi
- Apakšējā ieplūde: vismaz 50 cm² brīvas platības
- Augšējā izplūde: vismaz 100 cm² brīvas platības (2× ieplūde)
- Brīvā platība = kopējā žalūziju platība × 0.5 (lameļu aizēnošanas koeficients)
- IP40 žalūzijas sausām iekštelpu vidēm
Ventilatora-filtra komplekts (IP54)
- Apakšējais aksiālais ventilators + augšējais izplūdes filtrs ar termostatu
- Ventilatora ieslēgšanās pie 35°C iekšā, histerēze 5°C
- Īkšķa noteikums: 30 m³/h uz katriem 50 W iekšējā siltuma
- Saglabā IP54 aizsardzības pakāpi (Rittal SK 3105 sērija vai analogs)
Piespiedu ventilācija: gaisa plūsmas aprēķins
Sadalēm ar iekšējo siltuma izkliedi virs 50 W nepieciešama piespiedu ventilācija ar ventilatora komplektu. Nepieciešamo gaisa plūsmu aprēķina, pamatojoties uz siltuma slodzi un maksimāli pieļaujamo temperatūras paaugstinājumu:
Piespiedu ventilācijas gaisa plūsmas aprēķins
Required airflow:
Q (m³/hr) = P_loss (W) / (0.34 × delta_T_allowed)
Where:
0.34 = rho × Cp in SI units at standard conditions
(air density × specific heat, simplified for m³/hr and W)
delta_T_allowed = maximum permitted temperature rise (°C)
Example — 80W loss, 15°C temperature rise allowed:
Q = 80 / (0.34 × 15) = 15.7 m³/hr
Select fan with rated flow above 20 m³/hr (1.3× safety factor).
Fan noise — axial fans at 20 m³/hr:
Typical: 35–45 dBA
Acceptable: plant rooms, electrical rooms
Avoid in: living spaces, home cinemas (use centrifugal fan — slower,
quieter, but larger; suitable for AV equipment panels)Specifisku KNX komponentu termiskā pārvaldība
Komponentu novietojums sadalnē ietekmē vietējo temperatūru, kādā katrs komponents darbojas. Siltums ceļas augšup, tāpēc sadalnes augšdaļa vienmēr ir siltāka nekā apakšdaļa. Novietojiet pret karstumu jutīgus komponentus vēsajā zonā, bet komponentus ar lielu siltuma izkliedi — vietās, kur siltums var viegli izplūst.
| Komponents | Ieteicamā zona | Iemesls |
|---|---|---|
| KNX dimmeru izpildmehānismi | Augšējā puse — vismaz 50 mm brīvas vietas augšā un apakšā | Siltums ceļas augšup; dimmeri rada lielu siltuma izkliedi. Nekad nemontējiet sadalnes apakšā, kur siltums uzkrājas. |
| KNX barošanas bloki | Apakšējā trešdaļa (vēsā zona) | Pret karstumu jutīgie kondensatori gūst labumu no zemākās apkārtējās temperatūras. |
| 230V RCD (liela strāva) | Vidējā līdz augšējā zona | Paaugstināta apkārtējā temperatūra samazina termiskās atslēgšanas rezervi pie nominālās strāvas. |
| Modbus vārteja (WAGO 750-893) | Jebkurā vietā | Low dissipation < 3W; not thermally critical. |
| Sadalnes temperatūras sensors | Izpildmehānismu līmenis (vidējā zona) | Visreprezentatīvākā komponentu apkārtējā temperatūra. |
Temperatūras uzraudzība caur KNX: WAGO 750-893 Modbus vārteja atbalsta 750-467 analogo ieejas moduli ar NTC vai PT100 sensoru. Uzstādiet sensoru skapja iekšpusē izpildmehānismu līmenī un publicējiet izmērīto temperatūru KNX grupas adresē, izmantojot Modbus kartēšanu. Tas ļauj ēkas vadības sistēmai signalizēt par skapja pārkaršanu.
IEC 61439-1 termiskā pārbaude: 1. metode (aprēķins)
IEC 61439-1 nosaka termisko pārbaudi visām sadales skapju komplektācijām. Individuāliem KNX skapjiem standarta pieeja ir 1. metode (aprēķins saskaņā ar D pielikumu). Šis dokuments ir jāizstrādā un jāsaglabā kā daļa no skapja tehniskās dokumentācijas:
Termiskā aprēķina dokumenta obligātais saturs
1. Component schedule with individual power losses (W) 2. Total internal power loss (W) 3. Enclosure type, dimensions, and surface area (m²) 4. Assumed ambient temperature (°C) — design case 5. Calculated internal temperature rise (°C) 6. Conclusion: natural convection adequate / forced ventilation required 7. Ventilation solution specified (louvre size or fan model and flow) This document is required for: - IEC 61439-1 compliance (custom assemblies) - Insurance purposes for commercial panels - CE marking of the panel assembly
2. metode (tipa testēšana) prasa fizisku termisko testu ar visiem komponentiem pie nominālās slodzes kontrolētā vidē. Tas ir nepieciešams sertificētiem tipveida skapju dizainiem, kas tiek ražoti sērijveidā. Vienreizējiem pasūtījuma KNX skapjiem 1. metode (aprēķins) tiek pieņemta visās Eiropas sertifikācijas iestādēs.
Piemērs: KNX skapis 200 m² birojam
KNX skapis 200 m² birojam. Korpuss: tērauda 800×600×250 mm, virsmas laukums aptuveni 1,5 m². Pieņemtā apkārtējā temperatūra: 35°C (tehniskā telpa vasarā). Maksimālā pieļaujamā iekšējā temperatūra: 55°C. Pieļaujamais temperatūras pieaugums: 20°C.
Komponentu zudumu inventarizācija
6× MDT AKD-0802.01 relay actuators @ 2W each = 12W
2× MDT AKD-0816.02 dimmer actuators @ 8W each = 16W
1× WAGO 750-893 Modbus gateway = 3W
1× MDT STV-0640.01 KNX PSU = 6W
1× Weinzierl 770 KNX IP Router = 2W
20× MCB 16A @ 50% load → 0.4W each = 8W
4× MCB 32A @ 50% load → 0.6W each = 2.4W
2× 63A RCD @ 2.5W each = 5W
─────────
Total internal dissipation ≈ 54W
Natural convection check (IEC 61439-1 Annex D):
Capacity at 20°C rise = 3 × 1.5 × 20 = 90W
54W < 90W → natural convection is adequate in this example.
However, louvres are still recommended because the simplified
model assumes free air circulation on all surfaces — an enclosure
in a packed services room has reduced effective surface area.
Conservative approach: specify fan-filter kit with 35°C thermostat.Praktisks secinājums šim skapim: uzstādiet ventilatora-filtra komplektu (aksiālais ventilators apakšā, izplūdes filtrs augšā, termostats 35°C). Ventilators ar jaudu 40 m³/h nodrošina gaisa plūsmu, kas ievērojami pārsniedz aprēķināto minimumu 16 m³/h 54 W un 10°C temperatūras pieaugumam. Ventilators ieslēdzas tikai tad, kad iekšējā temperatūra pārsniedz 35°C, pagarinot tā kalpošanas laiku un novēršot troksni normālos apstākļos.
Nepieciešams KNX skapis ar termisko aprēķinu atbilstoši jūsu projektam?
Mēs projektējam KNX sadales skapjus ar pilnu IEC 61439-1 termisko aprēķinu, pareizu komponentu izvietojumu, ventilācijas specifikāciju un pilnu tehnisko dokumentāciju — piegādājam gatavus, pārbaudītus un sertificētus uz jūsu objektu.
Pieprasīt piedāvājumu →