在石油、化工、天然气、制药等存在易燃易爆气体或粉尘的危险场所，防爆正压柜作为关键的电气控制设备，承担着保护内部元器件安全运行的重要任务。然而，在密闭或半密闭的防爆环境中，电气元件（如PLC、变频器、接触器等）长时间运行会产生大量热量，若不能有效散热，极易导致柜内温度升高，影响设备寿命甚至引发故障。

那么，防爆正压柜是如何实现散热的？它的散热原理又是什么？本文将从结构设计、气流循环、正压系统协同等方面深入剖析防爆正压柜的散热机制。

一、防爆正压柜的基本结构特点

防爆正压柜并非传统意义上的“完全密封”柜体，而是通过向柜内持续通入清洁气体（如压缩空气或氮气），使内部压力略高于外部环境，从而阻止可燃气体进入，实现“正压防爆”。

这种动态气压平衡机制，恰恰为散热提供了天然条件——它不是靠被动隔热，而是借助气体流动带走热量，形成一种“主动式散热”模式。

二、核心散热原理：利用保护性气流进行强制对流散热

防爆正压柜的散热主要依赖于以下原理：

>通过持续输入的清洁气体，在柜体内形成稳定的气流循环，利用气体的比热容吸收并带走电气元件产生的热量，再通过泄压装置将热气排出柜外，实现持续降温。

这一过程可分解为三个关键环节：

1.气体输入——冷却介质的引入

外部洁净、干燥的压缩空气或惰性气体经减压过滤后，从柜体底部或侧下方的进气口进入。

输入气体温度通常接近环境温度，具备良好的吸热能力。

气体流量由控制系统根据柜内压力自动调节，确保既满足防爆要求，又能维持足够气流用于散热。

2.气流组织——热量交换的核心过程

设计合理的内部风道引导气流自下而上或横向流过发热元件（如变频器、电源模块等）；

利用“烟囱效应”（热空气自然上升）增强对流效率；

部分高端正压柜还会在内部加装导流板或均流结构，避免出现“死区”或局部过热。

这种方式类似于空调房间中的送风系统，只不过这里的“冷风”是用于防爆的保护气体，同时兼有冷却功能。

3.热气排放——维持热平衡的关键

受热后的气体密度降低，向上聚集；

当柜内压力超过设定值时，多余的热气通过自动泄压阀或微差压排气装置缓慢排出；

排出高温气体的同时，新冷气体不断补充，形成连续的“气幕+散热”双重作用。

三、正压系统与散热系统的协同工作机制

防爆正压柜的散热并非独立功能，而是与其防爆机制高度集成：

可以说：正压是手段，散热是副产物；但科学设计下，两者相辅相成，共同保障设备安全运行。

四、影响散热效果的关键因素

尽管正压系统自带散热能力，但在实际应用中仍需注意以下几点，以优化散热性能：

1.气源质量与温度

使用高温或潮湿的压缩空气会削弱冷却效果；

推荐使用经过干燥处理、温度低于40℃的仪表级气源。

2.气体流量与压力匹配

流量过小：散热不足；

流量过大：能耗高，且可能导致柜体振动或噪音；

一般建议换气次数为5–10次/小时，具体根据发热量计算。

3.柜内元件布局

发热元件应分散布置，避免集中堆叠；

大功率设备应靠近气流通道，提升散热效率。

4.环境温度与安装位置

若现场环境温度过高（如夏季户外），应考虑增加遮阳设施或选用带辅助散热设计的型号；

避免阳光直射或靠近高温设备安装。

五、特殊场景下的强化散热方案

对于高发热负载（如多台变频器、伺服驱动器），仅靠正压气流可能不足以控温，此时可采用以下增强措施：

1.内置风扇辅助循环（非爆炸性区域允许）

在柜内加装防爆等级认证的轴流风扇，促进内部空气流动；

注意风扇本身也需符合防爆标准。

2.热交换器集成

加装气气热交换器：利用外部冷空气间接冷却柜内循环气体；

或采用水冷壁结构（适用于特定工业场合）。

3.双回路正压系统

一路用于防爆保护，另一路专用于冷却；

提高系统灵活性与可靠性。

六、常见误区澄清

误区一：正压柜完全密封，无法散热

→实际上，正压柜是“动态密封”，通过持续换气实现散热。

误区二：只要有正压就不怕高温

→错！电子元件有工作温度上限（通常≤60℃），超温会导致误动作或损坏。

误区三：用车间普通气源即可

→普通气源含油、含水、含尘，不仅影响散热，还可能腐蚀元件或堵塞节流孔。

七、总结：正压即散热，安全与稳定并重

防爆正压柜的散热原理本质上是一种基于气体动力学的强制对流散热技术，它巧妙地将防爆保护与温度控制融为一体。通过持续引入清洁气体、合理组织气流路径、及时排出热气，实现了在危险环境中对电气设备的有效热管理。

>良好的散热=延长设备寿命+提高系统可靠性+保障本质安全

因此，在选型、安装和维护防爆正压柜时，不仅要关注其防爆等级和控制逻辑，更要重视气源质量、通风设计和散热能力的综合评估。