Hohe Packungsdichte und thermodynamische Problemzonen

Maschinenstillstände vermeiden

Bauteile und Leistungselektronik werden immer kleiner und effizienter und immer mehr Komponenten werden auf engerem Raum verbaut. Weil sich jedoch die Wärmeverlustleistung nicht im selben Maße verringert, nimmt die Wärmeentwicklung im Schaltschrank kontinuierlich zu.

 Verdrahtungsrückseite mit Airblower-Lüfter und Airblade-Luftleitelementen (Bild: Friedrich Lütze GmbH)

Verdrahtungsrückseite mit Airblower-Lüfter und Airblade-Luftleitelementen (Bild: Friedrich Lütze GmbH)

Moderne Industrieelektronik ist in der Regel äußerst robust konstruiert und konzipiert und widersteht z.B. Vibrationen oder Schwing- und Schockprüfungen problemlos. Auch können moderne Komponenten und Systeme auf einfache Art so konstruiert werden, dass weder Feuchte noch Nässe eindringen kann. Hitze hingegen ist nach wie vor der große Feind jeglicher Elektronik. Ein Wirkungsgrad von über 90 Prozent ist bei modernen elektronischen oder elektrischen Geräten Standard. Deshalb kann man heute auch vermehrt kompakte und verdichtete Bauweisen anwenden. Der Platzbedarf je installiertes Watt wird zunehmend geringer. Analog zur bewährten LED-Beleuchtungstechnik ist zwar die Energieeffizienz dank hohem Wirkungsgrad sehr groß, die Hitze konzentriert sich aber auf einen eng begrenzten Bereich und kann dort sehr hohe und dadurch kritische Werte erreichen. Die kompakte Bauweise ergibt zudem auch weniger Oberfläche, was zu einer geringeren Wärmeabgabe an die Umgebung führt. Dadurch steigt die Gefahr von Wärmenestern bzw. Hot-Spots, welche sich mit zunehmender Packungsdichte noch verschärft. Bereits bei der Entwicklung des kanallosen Verdrahtungssystems durch Lütze vor über 40 Jahren, lag das Hauptaugenmerk auf zwei entscheidenden Vorteilen: Einerseits der markante Platzgewinn von 30% durch den Wegfall von Kabelkanälen und andererseits die Unterstützung der natürlichen Konvektion durch Verringerung von strömungsberuhigten Zonen. Eine weitere thermodynamisch wichtige Eigenschaft von kanallosen Verdrahtungssystemen ist die klare Aufteilung in eine Montage- und eine Verdrahtungs- bzw. Kabelführungsebene. Lütze verfolgt seither das Ziel, die stetige Weiterentwicklung seines Systems zur Schaltschrankverdrahtung hinsichtlich optimaler Platzausnutzung und verbesserter Thermodynamik voranzutreiben. Zahlreiche Forschungsprojekte in Form von Analysen, Feldversuchen und Simulationen, in enger Kooperation mit dem Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik der Universität Stuttgart und dem Frauenhofer-Institut, haben klar aufgezeigt: Durch die Kombination von Aufteilung in eine vordere (Montage/Komponenten) und eine hintere Seite (Verdrahtung/Kabelführung) und den Wegfall insbesondere der horizontal angebrachten Kabelkanäle, wird eine Zirkulationsströmung erst ermöglicht, bzw. die natürliche Konvektion angeregt und unterstützt. Dieser positive Effekt zeigt sich auch ohne aktive Kühlung und ist messbar. Wird ein Klimagerät eingesetzt, so wird die Effizienz der Kühlung ebenfalls messbar erhöht.

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