Entwicklung 16.04.2010, 19:46 Uhr

Gutes Klima im Schaltschrank nutzt Industrie und Umwelt

Auch beim Schaltschrank-Engineering spielt Energieeffizienz eine immer größere Rolle. Überdimensionierte Klimatisierung ist „out“, gefragt sind Lösungen mit minimalem Primärenergiebedarf und Rundumservice für den Kunden, wie Dr. Thomas Steffen, Geschäftsführer Rittal International, Herborn, im folgenden ausführt.

VDI nachrichten: Wie werden Schaltschränke im Allgemeinen ausgewählt? Gibt es auf der Welt regionale Unterschiede?

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Steffen: Die Auswahl des richtigen Schaltschranks ist abhängig von den zu verbauenden Elektroinstallationen und Steuereinheiten sowie der nachgeschalteten Anwendung. So kommen Gehäuse bei dezentralen Automatisierungskonzepten vermehrt als kompakte Steuerschränke direkt an Maschinen und Anlagen zum Einsatz. Für die Energieverteilung sind nach wie vor zentral aufgestellte, große Schaltschränke die erste Wahl.

Dabei ist es heute mit dem einzelnen Gehäuse nicht mehr getan. Gefragt ist das umfassende Lösungsangebot. Die Unternehmen suchen Partner, die sie mit Software-Tools und CAD-Daten bereits bei der Planung und dem Engineering unterstützen, aber auch bei Testaufbauten, Nullserienzertifizierungen und einem auf der ganzen Welt gesicherten After-Sales-Service begleiten.

Warum lohnt es sich, die Auslegung von Schaltschränken und Schaltschrank-Klimatisierung genau zu berechnen?

Die Berechnung einer effektiven Klimatisierung von Gehäusen und Schaltschränken ist ohne professionelle Software-Tools kaum noch denkbar. Neben dem reinen Zeitgewinn lassen sich damit – letztendlich teure – Dimensionierungsfehler vermeiden. Je genauer die Randbedingungen wie maximale Umgebungstemperaturen, zulässige Schaltschrankinnentemperatur, die Verlustleistung aller im Schrank verbauten Komponenten sowie Schaltschrankgröße und Aufstellart und -ort bekannt sind, desto genauer kann die für den jeweiligen Anwendungsfall ideale Klimatisierungslösung ermittelt werden.

Wie sieht es in diesem Zusammenhang mit Energieeffizienz und Umweltschutz aus?

Sowohl aus ökologischer Verantwortung gegenüber der Umwelt als auch aus rein wirtschaftlichen Gründen sind heute überdimensionierte Schaltschrankklimatisierungen nicht mehr vertretbar. In Zeiten stetig steigender Kosten für die Primärenergie sind Lösungen mit minimalem Energiebedarf angesagt. Eine Unterdimensionierung ist jedoch ebenso wenig zielführend, da der „Hitzetod“ der Elektronik die Folge ist.

Welche Softwarewerkzeuge benutzen Sie dazu und haben Sie diese selbst entwickelt?

Bewährt hat sich seit Jahren bei Planern und Konstrukteuren die Schaltschrank-Klimatisierungssoftware Therm, die von Rittal selbst entwickelt wurde. Sie übernimmt einfach und schnell per Tastendruck und Mausklick die automatische Berechnung des idealen Klimatisierungsbedarfs. Dabei werden einfach die Rahmenbedingungen wie Schrank- oder Gehäuseabmessungen, gewünschte Innentemperatur, Umgebungstemperatur und installierte Verlustleistung eingegeben. Als Ergebnis liefert die Software den idealen Wärmetauscher bzw. das optimale aktive Kühlgerät.

Wo liegen im Allgemeinen die kritischen Parameter für die richtige Schaltschrankklimatisierung?

Kritisch ist die oftmals mangelnde Kenntnis über die Verlustleistung der im Schaltschrank eingebauten Geräte. Folglich werden Schätzwerte bei der Dimensionierung der Kühlgeräte abgegeben. Auch werden oftmals die Bedingungen am Aufstellungsort unterschätzt bzw. sind nicht oder nur unzureichend bekannt. Dabei kann es vorkommen, dass „Gefahren“ wie z. B. die zusätzliche Strahlungswärme eines Ofens oder anderer Wärmequellen bei der thermischen Projektierung nicht berücksichtigt werden. Auch extreme Umgebungsbedingungen wie Stäube, Öle, Aerosole, chemische Dämpfe etc. sollten im Vorfeld bekannt sein, um auch hier die richtigen Klimatisierungskomponenten auszuwählen.

Was muss noch berücksichtigt werden?

Ein weiterer Punkt ist der thermisch fachgerechte Schaltschrankaufbau der Komponenten. Hier gibt es auch eine Vielzahl von Fehlerquellen. Hat man die thermische Projektierung durchgeführt und die richtigen Klimatisierungskomponenten aufgebaut, ist es wichtig, dass diese auch mit den im Schrank installierten Elektronikkomponenten bzw. deren interner Luftführung „harmonieren“. Korrekte Abstände, gezielte Luftführungen sind nur einige Schlagworte. Unsere Erfahrungen und die namhafter Hersteller haben wir in dem Fachbuch „Projektierungshandbuch Schaltschrank-Entwärmung“ kompakt zusammengefasst.

Allerdings werden Prozessoren und andere Komponenten immer energieeffizienter und erzeugen somit weniger Wärme. Wird die Klimatisierung da nicht irgendwann überflüssig?

Richtig ist, dass die Komponenten energieeffizienter werden und damit weniger Wärme erzeugen. Allerdings werden diese auch deutlich kleiner. Das bedeutet, dass die Packungsdichte steigt und sich immer mehr Komponenten in einem Gehäuse integrieren lassen. Mit dem Resultat einer steigenden Verlustleistung im Gehäuse. Das sehen wir ganz deutlich im IT-Bereich, wo teilweise bis zu 40 kW Abwärmeleistung aus einem vollbestückten Rack abgeführt werden müssen. KIP

Ein Beitrag von:

  • Dietmar Kippels

    Redakteur VDI nachrichten im Ressort Produktion. Fachthemen: Maschinenbau, CAD, Lasertechnik

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