Зачем нужен клапан выравнивания давления или как гибнут светильники
Содержание
Предыстория: IP67 не означает "герметично раз и навсегда"
На написание этой статьи нас сподвигли сразу два события, произошедшие практически одновременно. Всё началось с того, что к нам обратился один из наших клиентов с просьбой подыскать замену вышедшему из строя светильнику Фокус УСС 36. Прибор проработал под солнцем, дождём и ветром около 5 лет, после чего навсегда сломался (и достался нам – на память). На посту его сменил Свет НН ССдУ 02 Бриз 50, который с собой принёс второй повод для статьи – это один из первых оказавшихся в наших руках светильников этого производителя, в котором штатно установлен клапан выравнивания давления.
Но начнём всё же с Фокуса. Серия светодиодных светильников УСС производится уже далеко не первый год и успела показать себя с положительной стороны. Цены на неё никогда не были особо демократичными, что компенсируется высоким качеством используемых компонентов и пятилетней гарантией. Компоновка светильника совершенно стандартная для современных светодиодных решений – в основе корпуса лежит алюминиевый профиль, с торцов закрытый пластиковыми крышками. На лицевой стороне размещены светодиодные линейки с защитным стеклом из поликарбоната. В комплекте у нашего экземпляра – крепление-скоба. Есть варианты для консоли, троса и накладного монтажа. Согласно паспорту, прибор имеет степень защиты IP67 и климатическое исполнение УХЛ1, то есть без ограничений может использоваться на открытом воздухе. Но причиной выхода из строя конкретно этого экземпляра стала попавшая в него вода, которая вызвала окисление электрической схемы. Что в конечном счёте и привело к короткому замыканию. Как же так – вроде бы IP67 предполагает, что прибор можно временно погружать в воду на глубину до 1 метра и она не попадёт внутрь корпуса? Да, это так. Но есть нюансы.
Зачем нужен клапан выравнивания давления
Ни для кого не секрет, что во время работы любой современный светильник выделяет тепло. Лампы накаливания больше, светодиодные источники меньше, но всё равно тепло есть. А значит, корпус светильника и его внутренний объём будут постепенно нагреваться. При нагревании воздух внутри прибора расширяется. Давление, оказываемое на стенки, растёт, а значит – появляется разница между атмосферным давлением снаружи и давлением нагретого газа внутри. Если бы светильник был настолько же герметичен, как скафандр космонавта, в этом не было бы никакой беды – за исключением цены. В реальной жизни газ через микроотверстия всё равно находит путь наружу, и давление постепенно выравнивается.
Потом светильник выключается и происходит обратное. Воздух в корпусе остывает, давление его падает и снова появляется разница давления, но теперь направленная в прибор. Воздух через те же микроотверстия проникает уже внутрь. А если на поверхности светильника есть вода, то вместе с воздухом проникает и она. Помимо этого, избыточное давление способствует деформации и появлению микротрещин в корпусе прибора, что также не продляет срок его службы. На некоторых действительно хорошо герметизированных светильниках без клапана выравнивания давления можно даже наблюдать «забавный эффект», когда защитное стекло из поликарбоната под действием давления внутри прибора надувается как воздушный шарик.
Для борьбы с этим явлением и предназначены клапаны выравнивания давления. Такой клапан внешне напоминает небольшую пластиковую или металлическую заглушку с просверленными отверстиями для прохождения воздуха. Эти отверстия ведут во внутреннюю область клапана. Она связана с внутренним объёмом прибора, но разделена гидрофобной мембраной. Эта мембрана свободно пропускает воздух, но при этом препятствует прохождению капель влаги и микрочастиц пыли. Таким образом при изменении давления газ свободно проникает как внутрь светильника, так и наружу, но степень защиты сохраняется на исходном уровне.
Вода отверстие всегда найдёт
У нашего экземпляра светодиодного светильника Фокус УСС 36 клапана выравнивания давления нет. И вот результат – со временем прибор «набрал воды». На фото хорошо видны как следы электрохимической коррозии токопроводящих частей, так и капли влаги, послужившие ей причиной. Мы тщательно осмотрели прибор в поисках возможных мест проникновения влаги и установили несколько возможных вариантов. Во-первых, обратите внимание на герметик на следующем фото. Этот торец был развёрнут вверх, о чём свидетельствует значительно выгоревшая на солнце этикетка. Хорошо видно, что между герметиком и корпусом образовались небольшие зазоры. К сожалению, это частая ситуация даже с качественными материалами.
Но проблема в другом. На этом фото видно, что шурупы, находящиеся под этими пробками из герметика, фактически вкручиваются во внутренний объём прибора. Первый путь для проникновения влаги найден.
Теперь крепление. Кронштейн у нашего светильника Фокус УСС 36 закреплён на двух шпильках, вкрученных в пластиковые торцевые крышки. Надо отдать должное Фокусу – сам пластик от пребывания на солнце не выгорел и не стал хрупким. Но под действием неизбежных ветровых нагрузок в креплении образовались микроскопические трещины. Могла ли через них проникнуть влага? Без сомнения.
Если первый путь можно назвать конструктивной недоработкой, то второй – это в чистом виде использование светильника не по назначению. Изначально укомплектованный креплением-скобой он всё равно был закреплён на консоли хомутами. Почему было принято такое решение – нам неизвестно. Но если бы светильник был установлен правильно – на собственное консольное крепление, которое связано с металлическими частями прибора – разрушения пластика бы не произошло. Ну и, конечно, если бы светильник был заказан с клапаном выравнивания давления – количество влаги, попавшее внутрь корпуса, также было бы значительно меньше.
В целом же несмотря на выход из строя, светильник Фокус УСС 36 оставил хорошее впечатление. 5 лет он проработал исправно. Ни один конденсатор в блоке питания не вздут, следов избыточного нагрева нет. А значит – если бы не влага, работать бы ему и дальше. Кстати, другие приборы из этой же партии, смонтированные правильно, продолжают работать без всяких проблем.
А как у других производителей?
Но мы решили на этом не останавливаться и разобрали ещё один светильник. Вторым подопытным стал Свет НН ССдП 01 Флагман 90 со степенью защиты IP65 и климатическим исполнением УХЛ2. Это означает, что он может эксплуатироваться в условиях значительных колебаний температур, но при условии отсутствия прямого воздействия солнечного света и осадков – под навесом, например. Кстати, на изображении светильник уже в новом белом крашеном корпусе, мы же разбирали прибор старого образца и скучного серого цвета.
Конструкция Флагмана аналогичная Фокусу. Разве что торцевые крышки выполнены из стали и крепление размещено на основной металлической части светильника. Под крышкой находится уплотнительная прокладка, закрывающая весь внутренний объём прибора. Ни один из крепёжных винтов с нежным нутром устройства не связан – все они ведут во внешнюю среду, а значит проникновение влаги по ним исключено. Но почему же тогда только IP65, а не 67 и УХЛ2 вместо УХЛ1?
Ответ можно найти при детальном рассмотрении крепления защитного стекла. В самом углу видно, что уплотнительный шнур немного короче самого корпуса. Это нюанс технологии сборки – шнур сначала растягивается, размещается на нужном месте и отпускается, принимая первоначальный размер. После чего обрезается. Но вернуться к исходной геометрии он может далеко не сразу. И зачастую оказывается, что около торцевых крышек образуются негерметизированные участки. В данном случае – это около 8 мм. В случае появления разницы давления через это место внутрь легко может проникнуть вода. А в условиях отсутствия клапана выравнивания давления – это произойдёт непременно.
У Фокус УСС 36 используется аналогичный принцип крепления стекла. Но есть два отличия. Во-первых, уплотнительный шнур выходит за границу паза, переходя на торцевую крышку и дальше по кругу, обеспечивая непрерывную герметизацию. Во-вторых, металл крепления защитного стекла завальцован и плотно прижимает его к уплотнителю, исключая проникновение влаги.
Но как результат – светильники Свет НН ССдП 01 Флагман в исполнении IP65 и нельзя использовать на открытом воздухе – они просто не предназначены для этого чисто конструктивно. Для этого есть серия ССдУ, которая имеет степень защиты IP67 и климатическое исполнение УХЛ1. Отличий в конструкции (помимо крепления на консоль вместо скобы) всего два. Во-первых, место примыкания защитного стекла дополнительно герметизируется клеем-герметиком на основе MS-полимеров, нивелируя недостаток длины уплотнительного шнура. Во-вторых, светильники Свет НН ССдУ 01 Флагман и ССдУ 02 Бриз штатно комплектуются клапаном выравнивания давления. В зависимости от конкретной модели и партии это могут быть как отдельные клапана, так и совмещённые с гермовводом. Разница чисто конструктивная и на функционал никак не влияет.
Покупать надо правильно
Позвольте дать совет – выбирайте, покупайте и используйте светильники по их прямому назначению. Ошибка в подборе и неправильный монтаж могут свести на нет все преимущества даже качественных световых приборов – таких как Фокус УСС 36 и Свет НН ССдП 01 Флагман 90. И вместо 10-20 лет работы вы получите куда меньше. Все преимущества высоких технологий окажутся сведены на нет человеческим фактором.