Le plein été à l'extérieur. Un refroidissement passif à l'intérieur

L'armoire de commande d'une machine haute performance essentiellement sans climatisation - cela peut fonctionner. Dans tous les cas avec un câblage AirSTREAM sans goulotte. Un client a confirmé cela avec des séries de mesure, même à des températures ambiantes supérieures à 30 °C.

Les armoires de commande, en particulier pour les machines ou les installations, impliquent avant tout pour les exploitants un encombrement et des coûts de fonctionnement pour l'énergie de refroidissement nécessaire.

L'exemple d'une machine d'emballage à formats multiples du groupe BEUMER démontre comment réduire ces deux aspects de façon notable, avec un système de câblage AirSTREAM de LÜTZE dans l'armoire de commande. Au siège de l'entreprise à Beckum, NRW, dans le cadre d'un projet, trois techniciens ont observé l'armoire de commande de très près : des séries de mesures fastidieuses ont permis de comparer les températures dans deux armoires de commande : le tableau de montage vs. le châssis de câblage AirSTREAM – on frémit d'impatience. 

Mais prenons les choses dans l'ordre : avec 5 500 employés, le groupe BEUMER est un fabricant leader international dans le domaine des installations et systèmes intralogistiques. C'est-à-dire tout ce qui concerne le transport, le chargement, la palettisation, le conditionnement ou le tri - et ce pour de grandes capacités. 

Le projet a été lancé suite à des questionnements du type : ne faudrait-il pas opter pour un design d'armoire de commande innovant pour nos machines innovantes et modularisées ? Quelles performances peuvent être obtenues avec un AirSTREAM sans goulotte ? Pourrions-nous utiliser un refroidissement passif, même avec des températures ambiantes élevées ?

Les mesures ont été réalisées dans l'armoire de commande d'une machine BEUMER stretch hood^® : elle recouvre d'un film hautement flexible des palettes complètes, avec des sacs de ciment par exemple, afin de les conditionner de façon sécurisée pour le transport et de permettre leur stockage. Dans l'armoire de commande correspondant à la machine avec climatisation, un modèle de 2.000 x 1.800 (h x l) est monté actuellement. Grâce à de bonnes relations de longue date, les questions posées ont également suscité l'intérêt de l'ingénieur commercial de LÜTZE, Rudolf Killmann. En collaboration avec le responsable produit Bernd Hütter, il a contribué au projet de refroidissement passif de l'armoire de commande avec un châssis AirSTREAM individuel et des capteurs de température. A l'aide de l'outil en ligne AirTEMP 2.0, les premières simulations le démontrent : oui, c'est possible. 

Il était alors temps de passer à la pratique. Le plus passionnant était à venir : "En effet, nous avons pu concevoir une armoire dans laquelle la climatisation peut être supprimée jusqu'à une température ambiante de 35 °C", raconte Marc Hilgenstock, expert senior en recherche et développement chez Beumer. En supprimant la climatisation, les coûts d'exploitation de ce type de machine ont été réduits de 24 pour cent, ainsi que l'empreinte carbone. "Aucune opération d'économie d'énergie au monde peut permettre d'exploiter un tel levier", affirme Marc Hilgenstock avec conviction après avoir accompagné les trois jeunes techniciens dans leur projet. 

Il peut aussi confirmer la deuxième qualité d'AirSTREAM : "Jusqu'à présent, l'armoire de commande mesurait 1 800 mm de largeur. A présent, un format de 1 200 mm est suffisant. La taille de l'armoire a été réduite d'un tiers." D'après le client final, il s'agit d'un aspect essentiel pour la question du lieu d'installation. En termes de design du produit et de capacité d'innovation, la solution offre aussi de grands avantages. En outre, il y a encore suffisamment de réserves pour une extension, à peu près comme dans une armoire conventionnelle plus grande. 
Un autre atout de l'armoire fine : le volume de transport est nettement moins important, car l'absence de climatisation encombrante permet de réduire également la profondeur de l'armoire, ce qui réduit les coûts logistiques comme le poids réduit de 520 à 320 kg. 

Till Jagusch du service Electrical Engineering chez Beumer a réalisé les séries de mesure. Dans le cadre de sa formation de technicien, il a réalisé ce projet conjointement avec d'autres étudiants dans le cadre d'un travail de recherche semestriel. 

Comment et où se forment les points chauds avec et sans climatisation ? La recherche était bloquée sur ce point. La machine d'emballage BEUMER stretch hood® a été mise sous contrainte pour augmenter la température dans l'armoire de commande. Normalement, la machine étire un film étirable sur une palette avec des marchandises. Il aurait donc fallu retirer à nouveau le film pour chaque mesure. De façon ingénieuse, la force d'étirement du film a été simulée à l'aide de bandes de caoutchouc solides, afin de correspondre à la charge en fonctionnement normal chez le client sur place.

Afin d'augmenter la température ambiante aux 30, 35 et 40 °C souhaités à l'aide de chauffages soufflants, l'équipe avait installé une grande caisse en bois comme chambre climatique et placée sur l'armoire de test respective. Les mesures ont d'abord été réalisées sur l'armoire de commande conventionnelle, respectivement avec et sans climatisation, aux trois niveaux de température. La même procédure a ensuite été reproduite pour l'armoire de commande plus petite avec châssis AirSTREAM : une fois avec des ventilateurs AirBLOWER pour la circulation de l'air interne, puis sans ces derniers. Au total donc 12 mesures, pour lesquelles 9 capteurs de température ont systématiquement été placés dans l'armoire de commande. Une caméra thermique a en outre enregistré les points chauds. 

Voici un bref récapitulatif du résultat de toutes les séries de mesure documentées avec soin : avec AirSTREAM, la température intérieure dans l'armoire de commande est nettement homogénéisée, les points chauds sont évités. Un exemple de l'une des douze séries de mesure : jusqu'à une température extérieure de 35 °C, l'armoire de commande peut évacuer suffisamment d'air chaud par les parois extérieurs sans utiliser de climatisation, malgré le faible volume de l'armoire. 

Étant donné que le châssis AirSTREAM est particulièrement compact, cela offre des avantages dès la production de l'armoire chez Beumer : il est possible de placer les écrans et éléments de commande de façon plus avantageuse dans la paroi latérale, ce qui permet de réaliser une sorte de préfabrication, d'équipement partiel, et de finaliser ensuite l'installation à gauche ou à droite selon les préférences du client, ce qui est une bonne chose pour une installation plus flexible sur la machine. Un autre point réjouissant pour le client : le serrage simplifié des câbles sur le terrain, car les borniers tiennent parfaitement en place. Pour un électrotechnicien expérimenté, Marc Hilgenstock parle d'un "véritable régal pour les yeux". Tous les câbles de puissance sur le terrain peuvent être raccordés facilement sans bricoler. 

Les auteurs :
Rudolf Killmann, Ingénieur commercial, Friedrich Lütze GmbH
Bernd Hütter, Responsable du marché produit, Friedrich Lütze GmbH