V současné době existuje několik způsobů, jak toto teplo odvádět, ovšem každé má své nevýhody a je zde snaha najít lepší možnosti. Tým výzkumníků z VUT v Brně přispěl novým zajímavým řešením.

Rozvodové skříně obsahující elektroniku v místě, kde není nucené proudění (např. tunely), můžou mít vnitřní teplotu až 60 °C, a to pouze díky teplu produkovaného elektronikou. Přitom za limitní hodnotu bývá považována už teplota 50°C. Proto je nutné rozvodové skříně chladit. To je možné pomocí otvorů pro přívod vnějšího chladného vzduchu a odvod ohřátého vzduchu. Těmito otvory však bohužel vstupuje do skříně i prach a vlhkost, které elektroniku poškozují. Druhou možností chlazení jsou Peltiérovy články, které na jedné straně topí a na druhé chladí. Nevýhodou těchto článků však je poměrně nízká účinnost, která klesá s rostoucím teplotním rozdílem. Snahou taky je nedělat tyto rozvodové skříně příliš konstrukčně náročné a nákladné. Proto se chlazení neřeší pomocí speciálního chladícího zařízení s nuceným oběhem chladicí kapaliny. Otázkou tak je, jak dostatečně ochladit elektroniku bez vnějšího přívodu vzduchu pro její delší životnost?

Odpověď na tuto otázku našel výzkumný tým z Laboratoře přenosu tepla a proudění, Vysokého učení technického v Brně, pod vedením prof. Ing. Miroslava Raudenského, CSc. Jednu stěnu skříně nahradili vertikálním žebrováním. Toto žebrování je může být doplněno o šest malých ventilátorů z každé strany připevněných ve spodní části žebrování, které mohou být zapnuty podle aktuální potřeby.

Obr. 1: Schéma rozvodové skříně s vertikálním žebrováním

Při testech bylo prokázáno, že při tepelném výkonu 100 W v rozvodové skříni a vnější teplotě 30 °C nelze elektronické zařízení provozovat bez účinného chlazení, jak lze vidět v grafu na obr. 2, kdy se jako limitní teplota, která nesmí být překročena, bere 50 °C. Jestliže se však implementovalo žebrování do rozvodové skříně, tak při venkovní teplotě 30 °C byla teplota jen pár stupňů nad 50 °C. Limitní teplota byla bezpečně splněna pro konfiguraci s nucenou konvekcí (zapnuté ventilátory) vně skříně (plech 0-1) a pro konfiguraci s nucenou konvekcí vně i uvnitř skříně (plech 1-1), kdy bylo dosaženo snížení teploty na 44 °C. Plast a plech v grafu uvádí, z jakého materiálu byla skříň zhotovena. Konfigurace plech 0-0 znamená použití žebrování pro chlazení bez zapnutých ventilátorů. Při srovnání s předchozími teplotami měřenými v rozvodových skříních bez žebrování, lze vidět výrazný pokles teploty při použití rozvodové skříně s vertikálním žebrováním.

Obr. 2: Změřené teploty v rozvodové skříni při různých chlazeních

Rozvodová skříň s vertikálním žebrováním a přidanými ventilátory je chráněna užitným vzorem pod názvem Rozvodová skříň s úpravou pro odvod tepla do venkovního prostředí. Její hlavní výhoda oproti současným řešením spočívá v uzavřenosti skříně, takže do ní nevstupuje vzduch z okolí, s kterým by byla na elektroniku přinášena i vlhkost a prach. Elektronické součástky se tak nezanáší a nejsou ohroženy vlhkostí. Tím je prodloužena jejich životnost.

Foto: archiv Laboratoře přenosu tepla a proudění, Fakulta strojního inženýrství, VUT v Brně