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Durchdachtes Kondensatmanagement Wohltemperierter Schaltschrank

28.08.2018

Der wachsende Grad an Intelligenz in der Produktion erfordert immer mehr Technik in den Schaltschränken. Die elektrische Verlustleistung der darin verbauten Schaltkreise heizt den Schaltschrank zwängsläufig zunehmend auf. Doch kompromissloses Kühlen ist nicht immer die beste Lösung, um den Schaltschrank optimal zu klimatisieren.

Die notwendige Kühlung der Schaltschränke stellt je nach Jahreszeit und Umgebung eine große Herausforderung dar, gerade wenn 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 ein Produktionsausfall kein akzeptables Szenario. Die schnelle Lösung ist dann die geöffnete Schaltschranktür. Doch spätestens hier wird Verschmutzungen und Beschädigungen buchstäblich die Tür geöffnet. Außerdem ist die Sicherheit der Arbeitnehmer gefährdet und die Ausfälle verursachen zusätzliche Kosten.

Extremes Kühlen ist weder nötig, noch sinnvoll

Landläufig wird die These vertreten, dass die optimale Innenraum-Temperatur bei 25°C liegt. Demnach muss im Sommer eine große Temperaturspanne überbrückt werden, da in manchen Regionen Außentemperaturen von bis zu 35°C oder mehr möglich sind. Bekannt ist, dass die Lebenserwartung elektronischer Bauteile bei niedrigen Temperaturen tendenziell höher liegt, ganz nach dem Motto: Je kälter, desto besser. Die herstellerseitig empfohlenen Temperaturen sind jedoch sehr unterschiedlich: Die Auslegungstemperatur von Lüftern zur höchsten angegebenen Lebenserwartung liegt häufig bei 40°C. Im Schaltschrank kommen weitere Faktoren wie das Risiko der Kondensatbildung und der Faktor der Energiekosten hinzu. Als Spezialist für Schaltschrank-Klimatisierung vertritt Pfannenberg die These, dass das Halten einer stabilen Temperatur am wichtigsten für ein optimales Kühlergebnis ist und empfiehlt daher eine Zieltemperatur von ca. 35°C. Damit werden nicht nur die Bauteile geschont, sondern auch das Kondensatrisiko deutlich minimiert und die Energiekosten reduziert.

Durch die höhere Innentemperatur wird der Schaltschrank die meiste Zeit über durch die Umgebungsluft gekühlt. Der energetische Aufwand für die Kühlung sinkt also allein dadurch. Darüber hinaus wird auf diese Weise verhindert, dass sich Kondensat im Schaltschrank bildet, welches die Elektronik-Komponenten schädigen könnte. Wird jedoch permanent gekühlt und wird der Schaltschrank zum kältesten Element im Raum, kann sich am und im Gehäuse Kondensat bilden. Dies ist ein großes Risiko, da ein Wassertropfen einen Kurzschluss verursachen und dann Schaltelemente zerstören kann.

Je nach Anwendungsfall können auch andere Zielwerte sinnvoll sein. Deshalb sind die Kühlgeräte von Pfannenberg mit aktiver Kondensatverdunstung ausgestattet, die auch sehr niedrige Zieltemperaturen ermöglichen. Das anfallende Kondensat wird verdunstet und so an die Umgebung abgeführt. Welche Kühllösung sich für welche Anwendung eignet, ist abhängig von den Anforderungen und Gegebenheiten vor Ort.

Filterlüfter und Luft-/Luft-Wärmetauscher

Filterlüfter sind langfristig die kostengünstige Lösung für die Schaltschrankklimatisierung. Voraussetzung ist, dass die Umgebungsluft deutlich kühler ist als die angestrebte Schaltschranktemperatur. Luft-/Luft-Wärmetauscher sind ebenfalls auf eine niedrigere Außentemperatur angewiesen. Im Vergleich zu den Filterlüftern haben sie den Vorteil, dass die Luftkreisläufe getrennt sind. Gekühlt wird die umzuwälzende Luft mit der getrennt im Wärmetauscher laufenden Außenluft. Dadurch können Luft-/Luft-Wärmetauscher aktive Kühllösungen unterstützen.

Aktive Kühler und Luft-/Wasser-Wärmetauscher

Eine weitere Option sind aktive Kühlgeräte, die ebenfalls mit getrennten Luftkreisläufen arbeiten. Hier wird die Luft aktiv über einen Kühlkreislauf abgekühlt. Drehzahlgeregelte Kühlgeräte können sich über intelligente Regelung der verbauten Komponenten auf die Wärmelast des Schaltschrankes einstellen. Luft-/Wasser-Wärmetauscher nutzen hingegen kaltes Wasser für die Klimatisierung. Hierdurch ist eine hohe Kühlleistung möglich, die völlig unabhängig von der jeweiligen Umgebungsluft ist. Zudem nimmt die Kühleinheit keine Umgebungsluft auf. So können Luft-/Wasser-Wärmetauscher auch in sehr stark verschmutzten Umgebungen verwendet werden.

Hauptsache abgestimmt

Klimatisierung ist eine einfache Aufgabe, sie muss allerdings richtig angegangen werden. Moderne Kühlgeräte sind in der Lage, dank eines durchdachten Kondensatmanagements auch drastische Temperaturziele im Schaltschrank umzusetzen. Strikt nur einen Faktor zu berücksichtigen, wird nicht jedem Instrument gerecht. Der wohltemperierte Schaltschrank entsteht in der feinen Abstimmung aller relevanten Faktoren.

Bildergalerie

  • Pfannenberg bietet mit der DTI- und DTS-Baureihe Kühlgeräte für den teilversenkten Seiten­einbau (DTI) und den Seitenanbau (DTS) an - die DTT-Serie ist für den Dachaufbau.

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  • Temperaturabfall führt zu gefährlicher Kondensatbildung.

    Bild: Pfannenberg

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