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Schaltschrank-Kühlung: Problemfeld Hitze

Fortsetzung des Artikels von Teil 2.

Der Vorteil gewölbter Profile

Luftumströmung bei gewölbten Profilen Bildquelle: © Lütze

Die Luft-­Umströmung bei gewölbten Profilen sorgt für eine optimale Hinterlüftung.

Ohne Zusatzaufwand lassen sich schwerere und größere Komponenten sicher und stabil auf der DIN-Schiene montieren. Die dünnen Profile verschlanken den Schaltschrank und werden so installiert, dass sie dem kühlenden Luftstrom ausgesetzt und optimal hinterlüftet werden.

Bauteile mit großer Verlustleistung und entsprechend hoher Wärme-Abgabe wie etwa Frequenzumrichter oder Netzgeräte verdienen allerdings besondere Beachtung. Solche wärmekritischen Bauteile sollte der Schaltschrank-Konstrukteur gezielt kühlen und damit die Lebensdauer (MTBF) oder die Effizienz (kein De-Rating) erhöhen. Hierzu bietet sich ‚Airblade‘ an, um die Luftströme im Schaltschrank zielgenau zu führen: Dabei wird ein Teil des Luftstromes direkt zu den Komponenten mit großer Verlustleistung umgelenkt und die Luftzirkulation im Schaltschrankinneren optimiert. 

Ist ein Klimagerät nötig?

Kühl- und Verlustleistung im Verhältnis Bildquelle: © Lütze

Kühl- und Verlustleistung im Verhältnis: Deutlich erkennbar ist der Einfluss von Klimakomponenten auf die maximale Temperatur im freien Luftvolumen.

Die erwähnten Studien und Simulationen haben aufgezeigt, dass ab einer installierten Verlustleistung von >600 W ein aktives Kühlgerät unumgänglich ist, unabhängig davon, ob der Schaltschrank freistehend oder als Wandanbau positioniert wird. Erfolgt die Schaltschrank-Klimatisierung wie im Fall der freien Kühlung mit Umgebungsluft als Wärme-Senke, ist die Lufttemperatur im Schaltschrank-Inneren immer höher als die Umgebungstempe­ratur. 

Hier stellt sich die Frage, welcher Typ Klimagerät und welche Leistung eingesetzt werden und wo dieses Gerät anzubringen ist, ob lateral, frontal oder als Dachaufbaugerät. Auch die Frage, ob durch eine aufgelockerte Packungsdichte und Vermeidung von Strömungstotgebieten auf ein aktives Kühlgerät verzichtet werden kann, erfordert genauere Untersuchungen.

In vielen Situationen kann es durchaus genügen, mit einem Umluftgebläse nur die Konvektion zu unterstützen – beispielsweise mit dem ‚Airblower‘. Dieses leistungsarme Gebläse wird von der Frontseite im oberen Bereich des Schaltschrankes werkzeuglos eingehängt und arretiert. Die erwärmte Luft wird angesaugt, rückseitig nach unten geblasen und generiert dadurch einen kontinuierlichen Zirkulationsstrom. Des Weiteren wird permanent Wärme über die Seitenwände abgegeben. Die Lüfter lassen sich individuell zuschalten und takten. Dabei werden mit einem Luftvolumen von 510 m³/h in wenigen Minuten die Temperaturschichten homogenisiert, das Temperaturniveau lässt sich um bis zu 10 K reduzieren. Drei im Schaltschrank platzierte Sensoren erfassen die Temperatur, eine parametrierbare Regeleinheit übernimmt die Signalverarbeitung und versorgt den Lüfter mit Leistung (24 V DC). 

Unternehmenseigene Messreihen haben ergeben, dass der Einsatz des Airblower in vielen Fällen zur Kühlung des Schaltschrankes genügt. Da hierbei nur die Luft im Inneren kontrolliert bewegt und keine externe Luft angesaugt wird, lassen sich solche Schränke zudem gemäß Schutzart IP67 vollkommen dicht bauen und somit auch im hygienisch kritischen Einsatz nutzen – wie etwa im Nahrungsmittel- oder Medizinbereich.

Autoren:
Peter Burger ist Niederlassungsleiter bei Lütze in der Schweiz;
Michael Bautz ist Produktmanager Cabinet bei Friedrich Lütze in Weinstadt.