Effiziente Wärmeabfuhr gegen Hitzestaus

Schaltschrankkühlung richtig dimensionieren

Effiziente Wärmeabfuhr gegen Hitzestaus

Sicherheitshalber überdimensionierte Klimageräte sind kostenträchtig in der Anschaffung wie im Unterhalt. Dennoch können sie nicht in jedem Fall gewährleisten, dass sämtliche Schaltschrankkomponenten hinreichend kühl gehalten werden. Ohne Klimatisierung lässt sich dagegen der empfohlene Mittelwert von 35°C meist nicht einhalten, weil die im Schaltschrank verbaute Leistungselektronik immer kompakter platziert wird.

Beim Schaltschrankaufbau und der Bestückung entscheiden thermische Faktoren maßgeblich über Lebensdauer und Ausfallrate der wärmeempfindlichen Leistungselektronik. (Bild: Lohmeier Schaltschranksysteme GmbH & Co. KG)

Beim Schaltschrankaufbau und der Bestückung entscheiden thermische Faktoren maßgeblich über Lebensdauer und Ausfallrate der wärmeempfindlichen Leistungselektronik. (Bild: Lohmeier Schaltschranksysteme GmbH & Co. KG)


Durch mangelhafte Kühlung entstehende Wärmestaus und Wärmenester senken Leistung und Lebensdauer der verbauten Schaltelemente. Wird deren maximale Betriebstemperatur auch nur um 10K überschritten, ist damit zu rechnen, dass sich die Lebensdauer der betroffenen Komponenten halbiert und die Ausfallrate auf das Doppelte steigt. Die richtige Wahl der Kühlvorrichtung hängt wesentlich von der Bauart des Schrankes, den installierten Komponenten und der Bauteilkompaktheit, dem Aufstellungsort und der Umgebungstemperatur ab. „Bei einem vollständig bestückten Schaltschrank lässt sich der Wärmeaustausch eigentlich nur in Ausnahmefällen allein durch freie Konvektion bewerkstelligen“, verdeutlicht Dirk Mücke, Vertriebsleiter bei Lohmeier. „Dazu müsste die anfallende Wärme gleichmäßig im gesamten Schrankinneren verteilt werden, um die Oberfläche des Schrankes vollständig als Transferfläche nutzen zu können. Außerdem reicht bei den im industriellen Umfeld typischen Umgebungstemperaturen von über 30°C das Temperaturgefälle meist nicht aus, um empfindliche Bauteile wie Displays und Prozessoren durch passive Kühlung vor Überhitzung zu schützen.“

Durchdachte Schaltschrankplanung

Je nach anfallender Wärmeleistung müssen daher aktive Kühlvorrichtungen wie Wärmetauscher oder Kompressionskältemaschinen installiert werden. Dabei kommt es vor allem auf die richtige Dimensionierung an, um eine ausreichende Temperaturabsenkung mit möglichst geringem Energieverbrauch zu realisieren. Häufig fällt die Wahl allerdings noch auf überdimensionierte Kühlgeräte, um auch bei maximaler Verlustleistung aller verbauten Komponenten und höchstmöglicher Umgebungstemperatur auf Nummer sicher zu gehen. Eine durchdachte Schaltschrankplanung, die von Anfang an die thermischen Parameter berücksichtigt, hilft, derart kosten- und energieintensive Lösungen zu vermeiden. „Deswegen bieten wir unseren Kunden eine softwaregestützte Berechnung aller relevanten Leistungsparameter an, um die Gehäuse für die anwendungsspezifisch optimale Bestückung und Kühltechnik zu präparieren“, sagt Dirk Mücke.

Effiziente Rahmenlösung

Durch das Zusammenwirken von passiven und aktiven Klimatisierungsverfahren können erhebliche Effizienzgewinne erzielt werden. Schon die Installation eines Verdrahtungsrahmens zur Trennung von Aufbau- und Verdrahtungsebene trägt zur Verbesserung des Binnenklimas im Schaltschrank bei. Über die Rahmenkonstruktion werden die Leitungen rückseitig mit viel Freiraum geführt, so dass üblicherweise auf den Montageplatten angebrachte Kabelkanäle entfallen und im Schaltschrank für eine ungestörte Luftzirkulation mit ständiger Wärmeabführung gesorgt ist. Einzelne Komponenten können schnell und flexibel neu positioniert oder ausgetauscht werden, um z.B. die Durchlüftung zu verbessern. Entsprechend adaptierte Gehäuselösungen bietet der Schaltschrank-Experte Lohmeier mit seinen Anreihschaltschränken der Baureihe RS an. Diese Gehäuse, die zu allen Verdrahtungsrahmen der Firma Lütze kompatibel sind, lassen sich in wenigen Schritten mit dem Airstream-Onlinekonfigurator von Lütze von der Konfiguration über das gewünschte Zubehör bis zur Angebotserstellung planen.

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Lohmeier Schaltschranksysteme GmbH & Co. KG
www.lohmeier.de

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