1. INTRODUCCIÓN:

Todos los equipos electrónicos requieren algún tipo de refrigeración para evitar el sobrecalentamiento y las fallas. En la práctica, el equipo electrónico generalmente se coloca en una oficina con aire acondicionado con un simple ventilador que lo atraviesa para evitar el sobrecalentamiento. Sin embargo, un simple ventilador no puede proporcionar suficiente enfriamiento. Este es especialmente el caso cuando la electrónica se utiliza en áreas móviles o remotas, lejos de la red eléctrica, donde los ventiladores o los acondicionadores de aire tradicionales no funcionan.

Los dispositivos electrónicos a menudo se colocan en un recinto para protegerlos de la lluvia y el barro. El equipo electrónico en el interior necesita un sistema de refrigeración para garantizar que la carcasa no se sobrecaliente y provoque un apagado o un daño permanente. Cuando la temperatura ambiente es alta, el enfriamiento activo puede proporcionar suficiente enfriamiento para enfriar el equipo electrónico.

Hasta 2008, la mayoría de los pequeños sistemas de refrigeración utilizados para enfriar instrumentos electrónicos y de precisión se basaban en tecnología termoeléctrica. Desafortunadamente, los sistemas termoeléctricos consumen de 4 a 6 veces más electricidad que los sistemas de compresión de vapor equivalentes, lo que los hace muy costosos de operar. Además, los módulos termoeléctricos están fabricados con materiales semiconductores delicados y requieren estructuras grandes y pesadas. Los módulos termoeléctricos son grandes, consumen grandes cantidades de electricidad y tienen un índice de eficiencia energética mucho más bajo que los sistemas de refrigeración por compresor.

Por lo tanto, los únicos sistemas de enfriamiento para el enfriamiento de gabinetes electrónicos son sistemas termoeléctricos grandes, pesados e ineficientes.

En 2010, RIGID desarrolló y puso en producción un compresor de refrigeración en miniatura (como se muestra en la Figura 1 ), que es 10 veces más pequeño y 10 veces más liviano que un compresor de CA convencional de capacidad equivalente. Al año siguiente, RIGID logró desarrollar un micro aire acondicionado de CC para aplicaciones de refrigeración electrónica. El sistema de microcompresor más pequeño y liviano del mundo fue desarrollado y puesto en producción por RIGID Technology utilizando este microcompresor avanzado. Esta unidad de aire acondicionado de CC ( como se muestra en la Figura 2 ) se usa ampliamente en la refrigeración de espacios confinados pequeños (<2 m³).

Figura 1, compresor CC en miniatura RÍGIDO.

Figura 2, aire acondicionado RIGID Micro DC.

Para 2020, se enviaron más de 10 000 microunidades de aire acondicionado a los Estados Unidos y países de Europa y Medio Oriente para su uso en entornos locales hostiles, sucios y hostiles. Este es el beneficio de la alta eficiencia de las unidades de micro aire acondicionado RIGID.

En la actualidad, RIGID tiene una línea de sistemas de enfriamiento en miniatura ( como se muestra en la Figura 3 ) que son altamente confiables y la tecnología de microcompresión de vapor empleada se utiliza para proteger los sistemas informáticos y de comunicaciones de misión crítica. Se está utilizando una nueva tecnología de compresión de vapor para proteger los sistemas informáticos y de comunicaciones de misión crítica por primera vez.

Más de 10000 de estos sistemas han estado en uso en electrónica y baterías de litio durante más de 2 años. Con un diseño libre de mantenimiento y un tiempo promedio entre fallas de más de 100 000 horas, los sistemas de enfriamiento por compresión de vapor en miniatura RIGID demuestran confiabilidad y efectividad.

En una evaluación preliminar, RIGID comparó el tamaño básico, el peso y la capacidad de enfriamiento del sistema de compresor en miniatura y el enfriador TE, así como las condiciones características nominales. En las pruebas de comparación, la carga térmica interna ha ido cambiando y se midió la potencia consumida para mantener la temperatura interna de la electrónica. Los datos de la Tabla 1 muestran que la microunidad de aire acondicionado DV3220E-AC ocupa menos espacio y pesa menos que el enfriador TE. El DV3220E-AC proporciona una capacidad de enfriamiento de 550 W, mientras que el enfriador TE tiene una capacidad de enfriamiento de solo 303 W. Los resultados son claros: el sistema de compresor en miniatura tiene casi el doble de capacidad de enfriamiento que el enfriador TE.

Figura 3, sistemas de refrigeración en miniatura RÍGIDOS.

2. Opciones de enfriamiento de la caja de tránsito

El enfriamiento por compresor en miniatura y el enfriamiento termoeléctrico son las dos únicas opciones tecnológicas para lograr la refrigeración de cajas de transporte y otros instrumentos electrónicos de precisión. Dado el éxito de los productos Micro DC Aircon en las operaciones de campo, las unidades de refrigeración en miniatura RIGID son la mejor opción. Ahora, para que los fabricantes desarrollen la solución de enfriamiento óptima para sus aplicaciones, deben comprender cómo difieren estas tecnologías en el rendimiento.

Para evaluar de manera justa el tamaño, el peso, la capacidad de enfriamiento, la eficiencia y el costo relativo de las tecnologías de microcompresores y termoeléctricas, RIGID llevó a cabo pruebas de evaluación térmica del aire acondicionado Micro DC de 24 V CC, número de modelo DV3220E-AC, y el enfriador TE. El DV3220E-AC, que se muestra en la Figura 4 , es un acondicionador de aire de compresión de vapor compacto y resistente con una potencia nominal de 550 W (1875 Btu) para gabinetes electrónicos de transporte enfriados por aire. Se seleccionó un enfriador TE de la competencia con clasificaciones similares y rendimiento militar resistente para comparar. Este enfriador TE tiene una potencia nominal de 1500 Btu (440 W).

Figura 4, Dibujo RIGID Micro DC Aircon.

La metodología de evaluación de Rigid examinó cada producto bajo las mismas condiciones ambientales, utilizando la misma instalación de caja de envío y cámara térmica. Se generó una serie de datos de rendimiento utilizando una fuente de calor eléctrica común para determinar la capacidad de refrigeración y el consumo de energía a diferentes temperaturas ambientales y de transporte interno. Los resultados de estas pruebas se enumeran a continuación, y podemos ver claramente las limitaciones del sistema termoeléctrico y la alta eficiencia energética de los productos de unidades de aire acondicionado micro de RIGID. Para el último análisis, RIGID asumió un escenario de misión de sistema de comunicación móvil militar para aplicaciones de refrigeración electrónica.

3. Comparación de rendimiento de referencia

En una evaluación preliminar, RIGID comparó el tamaño básico, el peso y la capacidad de enfriamiento del sistema de compresor en miniatura y el enfriador TE, así como las condiciones características nominales. En las pruebas de comparación, la carga térmica interna ha ido cambiando y se midió la potencia consumida para mantener la temperatura interna de la electrónica. Los datos de la Tabla 1 muestran que la microunidad de aire acondicionado DV3220E-AC ocupa menos espacio y pesa menos que el enfriador TE. El DV3220E-AC proporciona una capacidad de enfriamiento de 550 W, mientras que el enfriador TE tiene una capacidad de enfriamiento de solo 303 W. Los resultados son claros: el sistema de compresor en miniatura tiene casi el doble de capacidad de enfriamiento que el enfriador TE.

Tabla 1, *Condiciones de prueba 120 °F ambiente/120 ° interno

Además, consumía mucha menos energía que 550 Watts para enfriar la carga térmica, 303 Watts versus 550 Watts, respectivamente. En comparación con la tecnología termoeléctrica, la compresión de vapor tiene ventajas significativas.

Para evaluar de manera justa las características de los sistemas de microcompresores y los sistemas termoeléctricos, y para seleccionar la solución de enfriamiento óptima, RIGID ha normalizado las características requeridas para la capacidad de enfriamiento requerida en la aplicación en pruebas comparativas. Así, como ejemplo, normalizamos las características por 100 W de capacidad de enfriamiento y evaluar su eficiencia económica en un escenario de tarea de enfriamiento de dispositivos electrónicos a una potencia nominal específica. Consulte la Tabla 2 para ver los datos que muestran los resultados de la comparación normalizada. Los sistemas de compresión RIGID Vapor son 3 veces más pequeños, más de 4 veces más eficientes y 5 veces más livianos que los enfriadores termoeléctricos.

Tabla 2, el enfriamiento por compresión de vapor es 3 veces más liviano, 4 veces más eficiente y 5 veces más liviano que el termoeléctrico.

Si necesita un sistema de micro refrigeración para su instrumentación de precisión o refrigeración de equipos electrónicos, no dude en ponerse en contacto con info@rigidhvac.com

4. Ventaja del costo del ciclo de vida

Probablemente el error más grande sobre las dos tecnologías, el enfriamiento por compresor en miniatura y el enfriamiento termoeléctrico, es que los enfriadores TE tienen una ventaja en términos de costos operativos. Sin embargo, también debemos considerar que la tecnología de enfriadores TE es inherentemente 6 veces menos eficiente que los sistemas enfriados por compresor. Los integradores de sistemas también deben considerar los mayores requisitos de energía de los enfriadores TE. Además, el índice de eficiencia energética de los enfriadores TE es solo 1/3 del de los sistemas de compresor. Por lo tanto, el costo total de un sistema compresor es menor en términos de operar el sistema durante todo su ciclo de vida.

Además, en términos de ruido de funcionamiento, RIGID ha desarrollado con éxito un minicompresor de dos cilindros con un nivel de ruido de 36 dB, que es excelente en la industria. Además, los compresores bicilíndricos de RIGID son capaces de soportar altas temperaturas de hasta 55 °C. Actualmente, son ampliamente utilizados en estaciones base de equipos de comunicación al aire libre como la base telectom en áreas tropicales. Figura como se muestra en la Tabla 3 , se requiere más del doble de unidades de refrigeración TE para cumplir con los requisitos de la tarea. La unidad de refrigeración TE es mucho más pesada y de mayor tamaño en comparación con el minisistema de refrigeración del compresor RIGID. Al mismo tiempo, se consume más energía que en un sistema de compresor. Entonces, al principio, los usuarios pueden creer erróneamente que el costo inicial de un sistema compresor es más alto.

Tabla 3, Puesto de mando de campo con requisitos de refrigeración de 6 KW.

Sin embargo, al considerar la necesidad de más enfriadores TE en la misma aplicación y el mayor costo de la electricidad para operar estas unidades durante una misión, las ventajas significativas de un sistema de microenfriamiento por compresor son obvias. El costo de una tarea de 1000 horas se ilustra en la Figura 8. Si bien el sistema de microenfriamiento del compresor tiene un costo de capital de 650 USD en términos de costos de capital normales, sus costos operativos ahorran aproximadamente 10 000 USD durante 1000 horas. Esta estimación se basa en un costo de combustible doméstico de $14.33 por galón entregado por energía móvil ordinaria. Si bien los costos de combustible de la misión pueden variar, los beneficios del sistema de microenfriamiento de RIGID son claros. En este caso, se eliminó una desventaja de costos de capital de $650 en costos de combustible estimados en solo 4 horas de operaciones de campo. (Consulte la tabla 4, Micro DC Aircon, DV3220E-AC . Obtenga una muestra en línea )

Tabla 4, Condiciones de prueba 120 °F Ambiente-120 ℃ Interno.

5. Conclusiones

Los experimentos de prueba comparativos han demostrado que la tecnología de compresión de vapor del compresor ofrece ventajas significativas en términos de tamaño, peso, consumo de energía y también en términos de costo. Por supuesto, la estructura termoeléctrica del semiconductor es más simple y funciona con menos ruido. Cuando se tienen en cuenta los costes totales y una mejor refrigeración, los sistemas de refrigeración en miniatura de RIGID son una mejor opción.

Además, las microunidades de aire acondicionado de RIGID son miniaturizadas y robustas para su uso en entornos hostiles de alta temperatura. El aire acondicionado RIGID Micro DC ha demostrado su alta confiabilidad y durabilidad para la operación de campo (MTBF de más de 100,000 horas). Utiliza un microcompresor inversor de CC con R134a o R290 respetuoso con el medio ambiente para una excelente capacidad de refrigeración. Cuando se expone a ambientes hostiles, garantiza una ventilación suave y una disipación de calor sin mantenimiento, excepto por la limpieza ocasional de las bobinas del condensador.

Este artículo describe las muchas razones por las que la refrigeración por compresión de vapor es tan utilizada en todo el mundo. Además, los sistemas de enfriamiento en miniatura RIGID tienen una excelente eficiencia y eficacia para proporcionar enfriamiento por debajo de la temperatura ambiente, especialmente para aplicaciones LBP. Los enfriadores termoeléctricos tienen un papel en aplicaciones de nicho, simplemente no son adecuados para el enfriamiento de masas activas a largo plazo. Para requisitos de refrigeración superiores a 100 vatios, la refrigeración por compresión de vapor del compresor es la mejor opción.

APLICACIONES

Enfriadores de recirculación de compresores de vapor y gestiones térmicas