Wärmemanagement Kühlgerät im Praxistest

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Um Energie einzusparen, sucht die Industrie beständig nach weiteren Stellschrauben. Dass hier noch einiges geht, zeigen die Schaltschrank-Kühlgeräte Blue e+ S von Rittal. Diehl Controls, Elektronik-Spezialist aus Wangen, hat das Kühlgerät in der eigenen Fertigung geprüft.

Den eigenen CO₂-Fußabdruck zu reduzieren wird für Industrieunternehmen mehr und mehr zu einer konkreten wirtschaftlichen Anforderung. „Die Energieeffizienz hat bei uns einen sehr hohen Stellenwert und ist in unserer Strategie fest verankert. Stellschrauben für Energieeffizienz suchen wir in jeder neuen Anlage und Fertigungslinie“, sagt Stefan Wespel, Value Stream Manager bei Diehl Controls.

Das Unternehmen aus Wangen im Allgäu fertigt unter anderem elektronische Baugruppen für die Hausgeräteindustrie. Für Diehl Controls und auch andere Unternehmen gilt: Lösungen, die den CO₂-Fußabdruck in der Produktion reduzieren, sind gefragt. Gleichzeitig sollen diese Lösungen smart und kommunikativ sein, um sie einfach in die digitalisierten Fertigungsumgebungen einzubinden.

Energieeffiziente Schaltschrank-Kühlgeräte

Eine mögliche Stellschraube, um Energie in Fertigungsprozessen einzusparen, ist der Einsatz von energieeffizienten Schaltschrank-Kühlgeräten. „Auch wenn diese Anwendung scheinbar nur ein Nebenprozess ist, schlummern hier häufig noch ungeahnte Potenziale“, erklärt Stefan Eibach, Product Manager Climatisation bei Rittal. „Um diese zu heben, bietet Rittal mit der Kühlgeräteserie Blue e+ seit 2015 Schaltschrank-Kühlgeräte an, die mit durchschnittlich bis zu 75 Prozent Energieeinsparung extrem effizient arbeiten.“

Jetzt hat der Hersteller sein Blue-e+-Programm erweitert und kommt mit Kühlgeräten in kleineren Leistungsklassen von 300, 500, 750 (folgt in 2023) und 1.000 W unter dem Namen Blue e+ S auf den Markt. Ob die „kleinen Geschwister“ mit den größeren in Sachen Energieeffizienz tatsächlich mithalten können, hat Diehl Controls jetzt im Rahmen einer Teststellung am Fertigungsstandort in Wangen untersucht.

Seit Sommer 2021 ist in der Fertigung eines der neuen Kühlgeräte installiert. Die Tester haben dabei sowohl das neue als auch ein älteres Gerät mit jeweils einem Stromzähler ausgestattet, um den Verbrauch während des Testzeitraums zu erfassen und zu vergleichen. „Innerhalb des ersten halben Jahres hat das neue Kühlgerät 60 Prozent weniger Strom verbraucht als das Referenzgerät“, bestätigt Stefan Wespel. Auf das Jahr hochgerechnet, führt das zu einer Energiekosteneinsparung von 140 Euro pro Gerät. „Ein tolles Ergebnis“, findet Wespel. Da die Kühlgeräte dieser kleineren Leistungsklassen in großer Zahl eingesetzt werden können, käme in der Summe eine hohe Einsparung zusammen.

Kühlung erfolgt alleine mit Heatpipe

Der Grund für diese enormen Einsparungen ist die eingesetzte Blue-e+-Technologie, die eine Heatpipe mit einem Inverter und drehzahlgeregelten Komponenten (Kompressor und Lüfter) kombiniert. „Die Heatpipe arbeitet ohne Verdichter, Expansionsventil oder sonstige Regelorgane und benötigt deswegen keine elektrische Energie“, erklärt Stefan Eibach. Je nach abzuführender Wärmeenergie im Schaltschrank und aktueller Umgebungstemperatur kann die Kühlung allein mit der Heatpipe erfolgen.

Nur wenn eine große Wärmemenge aus dem Schaltschrank abgeführt werden muss oder wenn die Umgebungstemperatur sehr hoch ist, arbeitet die zusätzliche Kompressor-Kühlung. Und auch diese arbeitet deutlich energieeffizienter als bei herkömmlichen Geräten. Der Kompressor und der Lüfter verfügen über einen invertergeregelten Antrieb, der eine bedarfsgerechte Drehzahl ermöglicht. Dadurch ist nicht nur die Hysterese der Kühlung geringer, sondern die Energieeffizienz ist auch wesentlich höher.

Umweltschonenderes Kältemittel

Neben der hohen Energieeffizienz verringert auch eine weitere Eigenschaft den CO₂-Fußabdruck: Die neue Serie Blue e+ S verwendet ein Kühlmittel, dessen GWP (Global Warming Potential) um 56 Prozent niedriger ist als das in anderen Geräten verwendete. Statt mit dem bisher verwendeten R-134A arbeitet der Kompressor in den Geräten der neuen Generation mit R-513A. Dieser Aspekt kommt zum Tragen, falls das Kältemittel bei einer Leckage in die Umwelt gelangt.

Auch beim zweiten Faktor – der Digitalisierung – helfen die neuen Kühlgeräte mit smarten Funktionen. Mit einer serienmäßig integrierten Schnittstelle für die direkte Anbindung an das Smart-Service-Portal lassen sie sich in digitalisierten Umgebungen intelligent überwachen. Wenn in vernetzten und komplexen Produktionsumgebungen gearbeitet wird, ist häufig auch eine hohe Verfügbarkeit gefordert. Die Blue-e+-S-Kühlgeräte lassen sich einfach an das neue Smart-Service-Portal von Rittal anbinden. Dieses optimiert die Serviceprozesse und erhöht die Effizienz durch vorausschauende Wartung. Dadurch werden ungeplante Stillstandszeiten verhindert, die in der Produktion – gerade bei Industrie-4.0-Prozessen – hohe Kosten nach sich ziehen können.

Die Kühlgeräte der kleineren Leistungsklassen haben auch ein neues Design erhalten. Auffälligstes Gestaltungsmerkmal ist ein integrierter farbiger LED-Lichtleiter. Damit lassen sich Statusmeldungen des Geräts schnell erkennen. An der Gehäusevorderseite stellt ein Display weitere aktuelle Informationen zur Verfügung. Zusätzlich sind die Kühlgeräte mit der bekannten NFC-Schnittstelle ausgestattet, über die sie mit mobilen Endgeräten kommunizieren können, auf denen die Scan-and-Service-App von Rittal (jetzt auch für IOS/iPhone) installiert ist.

Entscheidend ist die Gesamteffizienz

Also, es geht noch was: Energieverbräuche bei Geräten mit geringeren Kühlleistungen einzusparen erscheint auf den ersten Blick für die Gesamteffizienz nicht so bedeutend zu sein. Da aber sehr viele dieser Geräte in der Praxis eingesetzt werden, eröffnet sich insgesamt doch eine große Chance, Energieverbräuche und damit Kosten erheblich einzusparen.

Schaltschrankbau

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* Dr. Jörg Lantzsch ist Fachjournalist aus Wiesbaden.

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