Wärmemanagement Cool bleiben, auch wenn es heiß hergeht

Autor / Redakteur: Hans-Robert Koch / Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Zu hohe Schaltschranktemperaturen sind nicht selten Ursache für Ausfälle in industriellen Fertigungsprozessen. Besonders betroffen sind Gießereien, wo Extremtemperaturen vorherrschen. Bei Bosch Rexroth sorgen jetzt flüssigkeitsbasierte Kühltechnologien von Rittal für hohe Prozesssicherheit und deutliche Kostenminimierung.

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In der Eisengießerei bei Bosch Rexroth herrschen hohe Temperaturen.
In der Eisengießerei bei Bosch Rexroth herrschen hohe Temperaturen.
(Bild: Bosch Rexroth)

Bereits ab 40° C wird es für die Elektronik im Schaltschrank unangenehm“, erklärt Andreas Geeb, tätig in der Investitions- und Werksplanung der Gießerei bei der Bosch Rexroth AG. Der Projektverantwortliche spricht aus Erfahrung. Am Werkstandort Lohr am Main betreibt das Unternehmen eine eigene Eisengießerei mit Sandaufbereitungsanlage. Dort ist die Steuerungstechnik extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. „In den Sommermonaten hatten wir in den Schaltschränken der Sandaufbereitungsanlage Temperaturen von 50° C und mehr“, bestätigt Andreas Geeb. Bisherige Versuche, durch Öffnen der Schaltschränke, die in einem separaten Raum neben der Sandaufbereitungsanlage aufgestellt sind, sowie durch externe Lüfter Entwärmung herbeizuführen, führten nicht zu notwendigen Kühlung.

Unabhängige Prozesssicherheit

Vor diesem Hintergrund suchte Bosch Rexroth gemeinsam mit Rittal, Systemanbieter für Gehäuse- und Schaltschranktechnik, eine neue Lösung. Das Ziel war, Prozesssicherheit unabhängig von extremen Umgebungsbedingungen zu gewährleisten, aber auch Kosten durch Wartung und erhöhten Energieverbrauch einzusparen. Um das Problem ganzheitlich in den Griff zu bekommen, entschied man sich für eine flüssigkeitsbasierte Kühllösung.

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Flüssigkeitsbasierte Kühllösung

Diese besteht aus einem redundant ausgeführten Rückkühler, einem Top-Therm-Chiller von Rittal, der an den Werkswasserkreis angebunden wurde, und Luft/Wasser-Wärmetauschern – ebenso von Rittal – zur Schaltschrank-Klimatisierung. „Der Aufbau einer zentralisierten Klima-Infrastruktur mit Wasser als Kühlmedium war die einzige sinnvolle Lösung, um hohe Wärmelasten komplett aus den Schaltschränken abzuführen und die Umgebungsluft nicht weiter thermisch zu belasten“, sagt Andreas Geeb. Die flüssigkeitsbasierte Kühltechnik schafft gegenüber luftbasierter Kühlgerätetechnik bei einer Wasservorlauftemperatur von 18° C eine dauerhaft gleichbleibende Kühlleistung von 35° C im Schrankinneren – unabhängig von Umgebungstemperaturen.

Kostenvorteile bei Anschaffung, Energieverbrauch und Wartung

Mit der neuen Kühllösung ergeben sich deutliche Kostenvorteile bei Anschaffung, Energieverbrauch und Wartung. Umfasst eine Schaltanlage wie in der Sandaufbereitungsanlage bei der Bosch Rexroth AG mehrere Schaltschränke, zeigt sich, dass ein zentraler Chiller bzw. Rückkühler mit Luft/Wasser-Wärmetauschern für die Schaltschrank-Klimatisierung gegenüber klassischer Kühlgerätetechnik die bessere Alternative ist, da er zur deutlichen Effizienzsteigerung beiträgt.

Modulare Rückkühlanlage

Für eine stetige Verfügbarkeit ist die Rückkühlanlage redundant ausgeführt und in TS-8-Schaltschränken in einem separaten Betriebsraum, getrennt von den Steuerungsschränken, installiert. Die Chiller haben jeweils eine Kühlleistung von 20 kW. Die Baureihe ist aus wenigen modularen Einheiten wie Wasser- und Kältemodulen sowie einem Elektromodul mit Steuerung aufgebaut. Das Wassermodul besteht aus Tank und Pumpe, das Kältemodul aus Kompressor, Verflüssiger und Verdampfer. Die Vorteile für den Anwender wie in diesem Fall sind dabei geringere Kosten und kürzere Lieferzeiten, da alles serienmäßig und ab Lager sofort verfügbar ist. Auch das Ersatzteilemanagement ist einfach, da der Service aufgrund weniger standardisierter Komponenten schnell reagieren kann. So muss im Servicefall nur das entsprechende Modul ausgetauscht werden.

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