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Bild: Rittal
Schaltschrankklimatisierung

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Wächter für ein gutes Klima

Text: Harry Jacob, A&D
Abwärme in Schaltschränken ist verschwendete Energie, die mit weiterem Energieeinsatz beseitigt werden muss. Europaweit sind Schätzungen zufolge circa 2 Millionen Schaltschrank-Klimageräte mit einer angenommenen Anschlussleistung von 2 Terawatt am Netz. Davon könnten 75 Prozent eingespart werden – mit einer neuen Kühltechnik.

Einen Quantensprung in der Kühltechnik für Schaltschränke verspricht Steffen Wagner, Leiter Produktmanagement Klimatisierung bei Rittal. Mehr als 75 Prozent Energieeinsparung ermöglicht seinen Angaben zufolge die neue Kühlgeräteserie Blue e+ gegenüber dem Vorgänger Blue e. Die Neuentwicklung gilt aktuell als das weltweit effizienteste Kühlgeräteprogramm für die Entwärmung von Schaltschränken. Um einen deutlichen Effizienzschub gegenüber der Vorgänger-Generation Blue e, die bis dato zur effizientesten Kühlgeräte-Serie zählte, zu erreichen, war eine komplette Neukonzeption nötig.

Die Kombination macht's

Entscheidender Faktor für die hohe Energieeinsparung ist die Kombination von drehzahlgeregelter Kompressortechnik mit einer klassischen Heat Pipe. Diese sorgt dafür, dass Abwärme aus dem Inneren des Schaltschranks mit nur sehr geringem Energieeinsatz nach außen transportiert wird. Solange die Umgebungstemperatur niedriger ist als die gewünschte Schaltschrankinnentemperatur, liefert diese – auch als Passivkühlung bezeichnete Technologie – einen erheblichen Beitrag zur effizienten Entwärmung des Schaltschranks. „Es sind bekannte Techniken, aber beide im gleichen Kältekreislauf zu kombinieren, und das noch in Verbindung mit der Inverter-Technologie, das ist in der Schaltschrank-Kühlgerätetechnik einmalig“, bekräftigt Wagner. Der Wirkungsgrad, der bei herkömmlichen Geräten bei praxisrelevantem Teillastbetrieb im Bereich 1,2 bis 2,5 angesiedelt ist, lässt sich so auf Werte auf Werte von größer 5 steigern. Bei niedrigeren Außentemperaturen, die der Heat Pipe zugutekommen, sind sogar Wirkungsgrade im zweistelligen Bereich möglich. In solchen Szenarien sinkt die Leistungsaufnahme beziehungsweise der Energieverbrauch um mehr als 75 Prozent gegenüber bisherigen Kühlgeräten.

Dass die neuen Rittal-Kühlgeräte diese Energieeinsparungen auch unter realen Einsatzbedingungen in der Industrie erfüllen, belegen erste Teststellungen in der Automobilindustrie wie bei der AUDI AG in Ingolstadt. Seit Januar 2015 befindet sich ein Testgerät der Serie Blue e+ im Leistungscheck in der Endkontrolle des Autobauers. „Im direkten Vergleich mit dem aktuellen TopTherm Blue e Kühlgerät von Rittal und unter gleichen Bedingungen haben wir mit dem Blue e+ Geräte bisher 75 Prozent Energieeinsparung bei der Kühlung dieser Produktionssteuerung erzielen können“, erklärt Andreas Korn, Planung Automatisierungstechnik Ingolstadt, von Audi. Und ergänzt: „Mit den Blue e+ Kühlgeräten setzt Rittal neue Maßstäbe für Energieeffizienz in der Schaltschrank-Klimatisierung.“

Dosierte Leistung

Ein Problem der bisher genutzten Technik ist die richtige Dimensionierung. Auf der einen Seite muss das System auch unter extremen Bedingungen zuverlässig kühlen, also auch dann, wenn im Schaltschrank große Abwärmemengen anfallen und gleichzeitig die Außentemperatur hoch ist. Auf der anderen Seite kann diese Leistung nicht geregelt werden. Es gibt nur die Wahl zwischen den Zuständen Kühlung aus oder Kühlung an in Verbindung mit maximaler Kühlleistung. Dies führt zu erheblichen Temperaturschwankungen im Schaltschrank und somit zu hohem thermischen Stress der Schaltschrankkomponenten. Die Lebensdauer etwa von Steuerungen und Umrichtern reduziert sich dadurch nicht unerheblich. Die Kühlgeräte der Blue-e+ Familie dagegen können die Kühlleistung bedarfsgerecht regeln. Damit bleibt die Temperatur im Schaltschrankinneren konstant, in der Regel bei 35 °C. Die bedarfsgerechte Bereitstellung von Kühlleistung trägt dazu bei, dass das Kühlsystem effizienter arbeitet. Der eingesetzte Regler ist sogar in der Lage im laufenden Betrieb ein Wärmelastprofil des Schaltschranks zu ermitteln und kann somit die benötigte Kühlleistung in gewissen Grenzen prognostizieren, was ein unnötiges Takten des Kompressors verhindert.

Mittels einer NFC-Schnittstelle (Near Field Communication) können mit entsprechend ausgestatteten Smartphones oder Tablets sowohl die Parametrierung vorgenommen als auch Grunddaten ausgelesen werden. Über ein zusätzliches Kommunikationsmodul lassen sich die Geräte dank Ethernet-Schnittstellen mit Leitständen problemlos verbinden. Zur Hannover Messe hat Rittal Geräte in fünf Leistungsklassen von bis zu 6 kW (vorher maximal 4 kW) präsentiert. Aufgrund der neuen Mehrspannungsfähigkeit können diese weltweit an allen gängigen Netzspannung angeschlossen werden.

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