Der Klimawandel bei der Schaltschrankkühlung geht weiter

Als LÜTZE vor wenigen Jahren das AirSTREAM-Verdrahtungssystem vorgestellt hatte, war der Gedanke revolutionär: Alleine mit den Methoden der passiven Schaltschrankkühlung lässt sich die Temperatur im Schrank positiv beeinflussen. Bei spezifischen Industrie-Anwendungen ist der Einsatz des AirSTREAM-Verdrahtungssystems sogar ohne externes Kühlgerät möglich. Das LÜTZE AirSTREAM Konzept hat sich mittlerweile am Markt fest etabliert. Zahlreiche Praxiserfahrungen und wissenschaftliche Untersuchungen belegen seine Effizienz. Doch Forschung und Entwicklung bei LÜTZE gehen weiter. Die Ingenieure der LÜTZE Cabinet-Solutions erweitern die Produktfamilie rund um das AirSTREAM-Verdrahtungssystem konsequent weiter. Der Anfang 2016 vorgestellte webbasierte AirTEMP-Konfigurator bietet erstmalig eine fundierte Analyse der Wärmeentwicklung und -verteilung in Schaltschränken. Diese Wärmeprognose geht weit über eine simple Ist-Zustandsbeschreibung hinaus und ermöglicht unterschiedlichste Wärmeentwicklungen im Schaltschrank im Voraus zu berechnen. So lässt sich bereits während der Konstruktionsphase die zukünftige Wärmeentwicklung bestimmen. Neues Mitglied in der AirSTREAM-Produktfamilie ist der LÜTZE AirBLOWER. Mit dem AirBLOWER werden die Luftschichten im Schaltschrank homogenisiert und so die Entwärmungsleistung des AirSTREAM-Schaltschranks nochmals deutlich verbessert. Praxistests liefern beeindruckende Ergebnisse. Mit dem AirBLOWER kann die mittlere Schaltschranktemperatur um bis 10K reduziert werden.

Bei der Markteinführung des AirSTREAM-Schaltschranksystems gab es noch Skepsis: Fragen wie „Kann das funktionieren“ oder „Kann dies eine aktive Schaltschrankklimatisierung ersetzen“ standen im Raum. Vorneweg: die Aufgabe der LÜTZE AirSTREAM-Familie ist es NICHT aktive Maßnahmen der Klimatisierung also z.B. durch ein Dachkühl- oder Frontanbaukühlgerät zu ersetzen – es geht vielmehr darum das Wärmeniveau im Schaltschrank soweit zu minimieren und zu homogenisieren, dass externe Kühlleistungen deutlich gesenkt werden können. Im Einzelfall kann dabei auf eine externe Kühlung verzichtet werden. So belegen unter anderem die Ergebnisse der Green Carbody Allianz, dass sich mit dem LÜTZE AirSTREAM-Schaltschranksystem Energieeinsparungen von bis zu 23% realisieren lassen.

Mit dem LÜTZE AirBLOWER lassen sich die positiven Effekte des AirSTREAM- Verdrahtungsrahmens, wie optimierte Luftzirkulation und „Kamineffekt“ voll ausschöpfen. Der folgende Versuchsaufbau belegt dies eindrücklich.

Die Untersuchung zeigt im Zeitraffer verschiedene Wärmebildaufnahmen aus dem Inneren eines AirSTREAM-Schaltschankes. Im Schaltschrank selbst sind Leistungsbauteile mit entsprechender Wärmeentwicklung eingebaut. Im Versuch wird auf eine aktive Kühlung verzichtet.

Wie Abb. 1 zeigt, ist das mittlere Wärmeniveau im Schaltschrank zu Beginn des Versuches im normalen Temperaturbereich. Die warmen Bereiche um die Leistungsbauteile sind gut zu erkennen. Die gelben oder weißen Bereiche sind dabei die Gebiete mit der höchsten Temperatur. Blaue und violette Bereiche stehen für kühlere Zonen. Die Leistungsbauteile im unteren Bildbereich geben zwar relativ viel Wärme ab - das Gesamtniveau im Schaltschrank ist jedoch auf einem akzeptablen Niveau.

Die Abbildung zeigt den Zustand im Schaltschrank rund 80 Minuten später. Das Bild hat sich mittlerweile dramatisch verändert. Um die Leistungsbaueile hat sich ein Hot-Spot gebildet. Über kurz oder lang ist mit Schäden an der Leistungselektronik zu rechnen. Das Wärmniveau im gesamten Schaltschrank ist deutlich erhöht und nun für alle Bauteile bedrohlich.

In dieser Phase wird nun der LÜTZE AirBLOWER im Schrank eingeschaltet.

Die Abbildung zeigt den Zustand nachdem der LÜTZE AirBLOWER gerade mal 8 Minuten in Betrieb genommen worden ist. Die sehr kurze Zeitspanne hat vollkommen genügt, um das mittlere Wärmeniveau im Schaltschank auf ein erträgliches Maß abzusenken. Die Hot-Spots um die Leistungsbauteile konnten gänzlich abgebaut werden.

Verdrahtungsrahmen AirSTREAM und Schaltschranklüfter AirBLOWER

Die Vorteile des LÜTZE AirBLOWER liegen somit auf der Hand. Innerhalb weniger Minuten kann das Temperaturniveau im Schaltschrank nivelliert und um bis zu 10K gesenkt werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der Betrieb des LÜTZE AirBLOWER deutlich weniger Energie benötigt als ein aktives Kühlaggregat.

Obendrein muss der AirBLOWER nicht im Dauerbetrieb eingesetzt und kann im getakteten Betrieb gefahren werden. Siehe Abb. 4.

Einfache Montage der Lüftermodule

LÜTZE liefert die 24 V Lüftermodule zur einfachen Montage auf AirSTREAM-Stegmodulen in verschiedenen Steglängen mit 700, 900 und 1100 mm. Je nach Verdrahtungskonzept gibt es die Lüftermodule in verschiedene Einbaualternativen bei denen z.B. nach maximalen Verdrahtungsraum oder Verdrahtungskomfort optimiert wird.

Gesteuert werden die AirBLOWER-Module über die AirBLOWER-Regeleinheit LCOS-AB-I, die einen frei parametrierbaren Betrieb der Lüfter ermöglicht.