Schaltschrankklima Wärmestress ade: Intelligente Luftführung spart bis 23 Prozent Energie

Ein echtes Horrorkabinett für elektronische Bauteile im Schaltschrank ist massiver Wärmestress. Ein schleichender Kollaps ist so vorprogrammiert. Ein Verdrahtungssystem mit intelligenter Luftführung unterbindet nicht nur den Wärmestress, sondern ermöglicht gegenüber traditionellen Verdrahtungssystemen eine Energieeinsparung bei der Schaltschrankkühlung von bis zu 23 Prozent.

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Friedrich Lütze GmbH

ACE Stoßdämpfer GmbH

MicroControl GmbH & Co. KG

PVA TePla AG

Bauteile und Leistungselektronik im Schaltschrank werden heute immer kleiner und effizienter. Das Problem: Die Wärmeverlustleistungen verringern sich nicht. Angesichts der zunehmenden Zahl von Bauteilen auf immer engerem Raum nimmt die Wärmeentwicklung im Schaltschrank sogar kontinuierlich zu. Die Situation ist paradox: die Bauteile im Schaltschrank werden effizienter, jedoch müssen dafür leistungsfähigere Kühlgeräte installiert werden. Mehr Schaltschränke bedeutet also mehr installierte Kühlgeräte und diese sind wiederum verantwortlich für steigende Energiekosten. Die Problematik mit dem Wärmestress verschärft sich zudem durch die sogenannten „Hot-Spots“. Das sind Bereiche in denen sich – angesichts der räumlichen Nähe mehrerer wärmeproduzierender Bauteile – die Wärmeprobleme multiplizieren. Kann man diese Bauteile aus konstruktiven Gründen nicht räumlich entkoppeln und kommt strömungstechnisch noch ein verminderter Luftstrom hinzu, dann kann sich kurzfristig ein lokales Temperaturniveau von über 45°C bilden. Für Bauteile, die sich in diesem „Hot-Spot“ befinden ist der Wärmekollaps vorprogrammiert. Schaltschrankklimatisierung ist hier also ein Muss. Neben den aktiven Maßnahmen zur Schaltschrankkühlung –z.B. durch ein Dachkühlgerät – rücken häufiger passive Kühlmethoden wie das LSC-Airstream Verdrahtungssystem von Lütze in den Fokus.

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Neue Perspektiven für die Schaltschrankklimatisierung

Lütze setzt im Rahmen der Green Carbody Allianz auf eine passive Kühlung. Mit dem LSC–Airstream Schaltschranksystem wird dank einer strömungsoptimierten Kühlluftführung verhindert, dass es zu extrem hohen Temperaturen und Wärmenestern im Schaltschrank kommen kann. So muss weniger aktiv gekühlt werden. Versuche im Rahmen der Green Carbody Allianz unter der Federführung von Volkswagen belegen eine Energieeinsparung von 23 Prozent mit dem intelligenten Verdrahtungsrahmen.

Aber auch die Schaltschrankhersteller haben die Leistungsfähigkeit ihrer Kühlgeräte deutlich verbessert. Namhafte Schaltschrankhersteller, die Systempartner in der Green Carbody Allianz sind, entwickeln heute Klimageräte, welche die Kühlluft bedarfsgerecht und mit minimalem Aufwand zur Verfügung stellen. Zusätzlich kann die Steuerung der Klimageräte über eine Energie-SPS erfolgen, so dass eine Regelstrategie energetisch optimal auf die momentanen Anlagenerfordernisse gefahren werden kann.

Luftströme im Schrank aktiv steuern

Das Schaltschranksystem LSC-Airstream ermöglicht die zielgenaue Führung der Luftstöme im Schaltschrank: Standard Stege können in einem 50 mm Raster mit unterschiedlichen Drahtkämmen und sogenannte Airblades bestückt werden. Ein Airblade ähnelt auf den ersten Blick einem Flugzeugflügel. Diese Flügelform, die aus der Luftfahrttechnik stammt, führt strömungstechnisch dazu, dass an den Abrisskanten die Luft nicht verwirbelt und der Luftstrom versiegen könnte. Stattdessen kann der Luftstrom zielgenau gesteuert und einzelne Wärmenester können „direkt belüftet“ werden. Damit kann die Betriebswärme nicht nur generell sondern auch punktuell abgeführt werden. Neben der gezielten Beeinflussung der Luftströme im Schaltschrank durch die Airblades wird auf eine optimierte Luftzirkulation im Schrankinneren gesetzt. Bei dem Verdrahtungssystem handelt es sich um einen modularen Aluminiumrahmen der für die Verdrahtung eine weitere Ebene in der Tiefe des Schaltschrankes hinter den Bauteilen nutzt.

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