Les appareils électriques et électroniques installés dans une armoire peuvent supporter certaines variations de chaleur, au-delà desquelles leur fiabilité de fonctionnement peut être compromise. Pour cette raison, il est important de connaître comment la température affecte leur fonctionnement et quelles sont les conditions thermiques qu’ils peuvent supporter, et la question doit se poser au moment de la conception de l’armoire.
Mais ce n’est pas tout : le fonctionnement des appareils en lui-même absorbe de l’énergie, qui est partiellement transformée en chaleur (effet Joule). Cette chaleur s’accumule dans l’armoire, se déplace d’un point à un autre, et peut se retrouver bloquée à certains endroits, ce qui peut poser problème aux appareils situés dans cette zone.
Comment la chaleur se déplace-t-elle à l’intérieur d’une armoire électrique ?
Pour entrer dans le détail, il y a trois différentes possibilités de transfert de chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement.
- Conduction: L’énergie thermique est directement transmise par contact direct entre un corps solide ayant une température plus haute, vers un autre ayant une température plus basse, jusqu’à ce qu’un équilibre soit atteint.
- Convection: Le passage de l’énergie thermique se produit grâce au mouvement de l’air qui, lorsqu’il est plus chaud, a une densité plus faible et se déplace donc vers le haut. Lorsqu’il y a transfert thermique sur la seule base des déplacements d’air dus aux différences de densité nous parlons de convection naturelle. Si par contre le mouvement est induit et accéléré, par exemple en utilisant un ventilateur, alors nous parlons de convection forcée.
- Rayonnement : par échange thermique par rayonnement, nous entendons le transfert d’énergie thermique par l’intermédiaire d’ondes électromagnétiques, sans prendre en compte la transmission par l’intermédiaire d’un moyen de transmission, comme c’est le cas pour la conduction (surface) ou la convection (air). Rayonner signifie « émettre un rayonnement ». Tous les corps solides émettent et absorbent des rayonnements électromagnétiques et, vu que ces rayonnements transportent de l’énergie, lorsqu’ils heurtent un corps solide et sont absorbés, ils peuvent créer une hausse de l’énergie cinétique des molécules et donc générer une hausse conséquente de la température. Un exemple facile et courant : Le soleil !
Applications en extérieur
Pour les applications en extérieur, même l’environnement extérieur à l’armoire peut représenter un danger pour le transfert de chaleur. Le rayonnement solaire peut provoquer la hausse de la température moyenne à l’intérieur de l’armoire. De même, dans une zone froide et ventée cela peut se traduire par une déperdition de chaleur par convection.
La stratification de la chaleur
Compte tenu de la dynamique de la transmission de chaleur et de toutes les sources potentielles que nous avons à l’intérieur et à l’extérieur de l’armoire, il est donc nécessaire de prendre en compte le phénomène de stratification. En l’absence d’une ventilation contrôlée, l’air chaud et sec a tendance à s’accumuler dans le haut, alors que l’air froid et humide reste en bas.
Un bon dimensionnement de la gestion thermique doit donc prendre en compte à la fois le niveau moyen de température et l’humidité, ainsi que les conditions opérationnelles admissibles des différents appareils. Ceci afin d’éviter d’entraîner des problèmes de fiabilité sur ces derniers.
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