Große Temperaturunterschiede vermeiden

Der wohltemperierte Schaltschrank

Der wachsende Grad an Intelligenz in der Produktion erfordert immer mehr Schalt- und Rechentechnik in den Schaltschränken. Die elektrische Verlustleistung der darin verbauten Schaltkreise heizt den Schaltschrank auf und die Innenraum-Temperatur steigt zwangsläufig an. Warum kompromissloses Kühlen nicht immer die beste Lösung ist, um den Schaltschrank optimal zu klimatisieren und welche Kühllösung sich für was eignet, erklärt folgender Artikel.

Die notwendige Kühlung der Schaltschränke stellt je nach Jahreszeit und Umgebung eine große Herausforderung dar, gerade wenn z.B. die Umgebungstemperatur wie in Gießereien oder Stahlwerken deutlich höher ist. Eine zu hohe Temperatur im Schaltschrank führt im besten Fall automatisch zur kurzfristigen Abschaltung. Im schlechteren Fall droht ein permanenter Ausfall der Komponenten. Da Anlagenverfügbarkeit in fertigenden Unternehmen oberste Priorität hat, ist der damit einhergehende temporäre Produktionsausfall für moderne Produktionsstätten kein akzeptables Szenario. Die schnelle Lösung ist dann die geöffnete Schaltschranktür. Doch spätestens jetzt wird aus dem finanziellen Problem eine Gefährdung der Mitarbeiter. Zudem ist jeglicher Beschädigung und Verschmutzung buchstäblich die Tür geöffnet. Was also tun? Zuerst muss festgelegt werden, welche Temperatur im Schaltschrank angestrebt wird.

Extremes Kühlen ist weder nötig, noch sinnvoll

Landläufig wird die These vertreten, dass die optimale Temperatur für das Innere eines Schaltschrankes bei 25°C liegt. Orientiert man sich an dieser Maßgabe, muss im Sommer eine große Temperaturspanne überbrückt werden. In der Regel gibt es – speziell im Süden Deutschlands – zwei bis drei Monate im Sommer, wo eine Außentemperatur bis zu 35°C oder mehr möglich ist. Ist es tatsächlich nötig, einen Schaltschrank auf 25°C herunterkühlen? Bekannt ist – etwa durch die Ergebnisse der Halbleiterforschung -, dass die Lebenserwartung elektronischer Bauteile bei niedrigen Temperaturen tendenziell höher liegt. Gilt also pauschal: Je kälter, desto besser? Die herstellerseitig empfohlenen Temperaturen sind tatsächlich jedoch von Fall zu Fall unterschiedlich: Die Auslegungstemperatur von Lüftern zur höchsten angegebenen Lebenserwartung liegt beispielsweise häufig bei 40°C. Wieviel ‚besser‘ hinsichtlich der Bauteil-Lebenserwartung durch ‚kälter‘ von diesem Punkt aus erreicht wird, ist für den Kunden dann allerdings Spekulation. Im Schaltschrank kommen zudem weitere Faktoren wie das Risiko der Kondensatbildung und der Faktor der Energiekosten zusätzlich hinzu. Als Spezialist für Schaltschrankklimatisierung vertritt Pfannenberg die These, dass das Halten einer stabilen und nicht notwendigerweise einer niedrigen Temperatur im Schaltschrank für ein optimales Kühlergebnis wichtig ist. Für einen wohltemperierten Schaltschrank empfiehlt Pfannenberg eine Zieltemperatur von ca. 35°C. Hierdurch werden nicht nur die Bauteile geschont, sondern auch das Kondensatrisiko deutlich minimiert und die Energiekosten reduziert. Setzt man hingegen ’nur‘ auf größtmögliche Kühlung, wird der Vorteil einer längeren Bauteil-Lebensdauer durch stärkere Kondensatbildung und steigende Energiekosten nivelliert. Durch die höhere Innentemperatur wird der Schaltschrank die meiste Zeit über automatisch durch die Umgebungsluft gekühlt. Der energetische Aufwand für die Kühlung sinkt allein dadurch schon. Darüber hinaus wird auf diese Weise verhindert, dass sich Kondensat im Schaltschrank bildet, welches die Elektronik-Komponenten schädigen könnte. Wenn der Schaltschrank das kälteste Element im Raum ist, kann sich am und vor allem im Gehäuse Kondensat bilden. Dieses Phänomen kennt jedermann von eiskalten Getränke-Dosen im Sommer: Es bilden sich Tau-Tropfen auf der Metalloberfläche. Da ein Kältekreislauf die Luft entfeuchtet, stellt sich eine geringere Luftfeuchtigkeit als in der Umgebung ein. Dennoch kommt es auch bei geschlossenen Schaltschränken zu Luftaustausch mit der Umgebung. Die warme feuchtigkeitshaltige Luft dringt ein und wird entfeuchtet. Die Zieltemperatur im Schaltschrank sollte deshalb höher liegen als die zu erwartende Umgebungslufttemperatur. Dies ist bei 35°C im Schaltschrank eher gegeben als bei deutlich niedrigeren Zieltemperaturen. Im jeweiligen Anwendungsfall können auch andere Zielwerte sinnvoll sein. Deshalb sind beispielsweise die Kühlgeräte von Pfannenberg mit aktiver Kondensatverdunstung ausgestattet. So können auch sehr niedrige Zieltemperaturen gehalten werden. Das anfallende Kondensat wird verdunstet und so an die Umgebung abgeführt. Welche Kühllösung sich am besten für welche Anwendung eignet, ist abhängig von den Anforderungen und Gegebenheiten vor Ort. Die Tabelle 1 zeigt eine einfache ordinale Bewertungsskala der verschiedenen Kühlkonzepte, die im Folgenden dargestellt werden.

Filterlüfter und Luft-/LuftWärmetauscher

Filterlüfter sind langfristig die kostengünstige Lösung für die Schaltschrankklimatisierung. Voraussetzung ist, dass die Umgebungsluft deutlich kühler ist als die angestrebte Schaltschranktemperatur. Nur dann besteht ein ausreichend hohes Kühlpotenzial. Da die Filterlüfter permanent die, womöglich verschmutzte, Umgebungsluft ansaugen, ist eine funktionierende Filtertechnik unerlässlich. Bei besonders anspruchsvollen Anwendungen kommen Filterlösungen zum Einsatz, die gegen extreme Umgebungsbedingungen und selbst gegen Strahlwasser verlässlich abschirmen. Luft-/Luft-Wärmetauscher sind ebenfalls auf eine niedrigere Außentemperatur angewiesen. Im Vergleich zu den Filterlüftern haben sie den Vorteil, dass die Luftkreisläufe getrennt sind. Es wird also keine Außenluft in den Schaltschrank gesogen. Stattdessen wälzen die internen Lüfter die Schaltschrankluft um. Gekühlt wird die umzuwälzende Luft mit der getrennt im Wärmetauscher laufenden Außenluft. Dadurch können Luft-/Luft Wärmetauscher aktive Kühllösungen unterstützen.

Das könnte Sie auch interessieren

UN Generalsekretär Antonio Guterres hat Jean-Pascal Tricoire, den Präsidenten von Global Compact France und Chairman und CEO von Schneider Electric, in den Vorstand des United Nations Global Compact berufen. Der Vorstand des UN Global Compact spielt eine wichtige Rolle bei der Ausrichtung von Strategie und Politik dieser Initiative der Vereinten Nationen, die sich im Bereich der verantwortungsvollen Unternehmensführung federführend engagiert.

Anzeige

„Eine mutige 180°-Wende, die das Unternehmen weg vom Hidden Champion hin zur Marke geführt hat und damit deutlich gestärkt haben dürfte – vorbildlich“, mit dieser Jury-Begründung ging der diesjährige ‚German Brand Award in Gold‘ in der Kategorie ‚Industry Excellence in Branding‘ an die Mindener Wago-Gruppe. Die Auszeichnung für erfolgreiche Markenführung wird vom Rat für Formgebung und dem German Brand Institute vergeben – 2018 kürte die Expertenjury die Sieger aus über 1.250 Einreichungen. Wago überzeugte durch eine konsequente Markenführung und einen ganzheitlichen Markenauftritt.

Anzeige

Dr. Peter Köhler, Aufsichtsratsmitglied des Verbindungs- und Automatisierungsspezialisten Weidmüller, erhielt auf der ZVEI-Mitgliederversammlung am 21. Juni in Berlin die goldene Ehrenplakette. Die Auszeichnung wird an Mitglieder verliehen, die sich über viele Jahre um die Elektroindustrie besonders verdient gemacht haben.

Anzeige

Die Digitalisierung schafft innovative Services für die maritime Wirtschaft – darüber waren sich die rund 80 Teilnehmer des 9. Rittal Branchentags Schiff & See am 12. Juni in Hamburg einig. Um sich international am Markt zu behaupten, müssten Hafenwirtschaft, Schiffbau und Schiffbetrieb die Effizienz ihrer Anlagen und Prozesse weiter steigern.

Anzeige

Obo Bettermann sucht die Nähe zur Kölner Medien- und Start-up-Szene. Dafür eröffnete der Hersteller von Installationssystemen für die elektrotechnische Ausstattung von Gebäuden am 29. Juni 2018 in der Rheinmetropole seine Niederlassung für digitale Bereiche, um sich hier für die digitale Transformation zu rüsten. Andreas Pinkwart (Foto), NRW-Minister für Wirtschaft, Innovation und Digitalisierung und Energie, begrüßte das Engagement des Familienunternehmens bei der feierlichen Eröffnungsveranstaltung.

Trotz Engpässen am Arbeitsmarkt setzt sich der Beschäftigungsaufbau im Maschinen- und Anlagenbau in Deutschland weiter fort. Die Branche zählte im April 2018 rund 32.000 Mitarbeiter mehr als ein Jahr zuvor. „Dieser Beschäftigungsaufbau ist bemerkenswert, weil er trotz aller Schwierigkeiten, am Arbeitsmarkt genug qualifiziertes Personal zu finden, gelungen ist“, sagt VDMA-Chefvolkswirt Dr. Ralph Wiechers (Foto). 

Deutschland ist angekommen in der Zukunft der Energieverteilung: Intelligente Netze werden Realität. Die zunehmende Automatisierung stellt ganz neue Anforderungen an die Datenerfassung, Sicherheit und Schutztechnik. Wie können Projekte in der Mittelspannung heute erfolgreich und zukunftssicher gestaltet werden? Antworten auf diese Frage gab es auf der diesjährigen Ormazabal-Techniktagung in der Region Nord-West am 21. Juni 2018. 

Mit Gründung der LFS Technology (Lohmeier Feinblech- und Schaltschranksysteme) erweitert Lohmeier seine Produktpalette über den Schaltschrankbau hinaus auf das Geschäftsfeld der Maschinenverkleidungen. Für diese Ausweitung des Angebotsspektrums hat das Unternehmen mit Frank F. A. Thomas (Foto) einen erfahrenen Industriemanager mit profunden Branchenkenntnissen als neuen Geschäftsführer gewinnen können. 

Bernhard Thies (Foto) ist in Brüssel zum stellvertretenden Präsidenten der europäischen Normungsorganisation Cenelec (Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung) gewählt worden. 

Die Icotek Gruppe hat am 01.06.18 ihre nächste Auslandsniederlassung eröffnet. Zusätzlich zu den bereits bestehenden internationalen Niederlassungen in der Schweiz, den USA, der Türkei, Frankreich und in Großbritannien ist das Unternehmen nun auch in Italien vertreten.

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige