Grundlagen und Elemente der Schaltschrankklimatisierung
Aus sicherheits- und produktionstechnischen Gründen ist die fachgerechte Kühlung elektronischer Bauteile in allen Bereichen der Wirtschaft oftmals dringend notwendig. Über die Grundlagen und Elemente der Schaltschrankklimatisierung berichten daher die Elektronikexperten der Berliner Zieger GmbH.
(IINews) - Wichtige elektronische Bauteile, durch deren Betrieb zwangsläufig Abwärme entsteht, werden aufgrund sicherheitstechnischer Vorschriften innerhalb von Schaltschränken installiert, die sich ohne Klimatisierung so weit erwärmen könnten, dass es zu Bränden oder Schäden an Bauteilen, Anlagensteuerungen und dergleichen kommen kann.
Die fachgerechte Schaltschrankklimatisierung erfüllt eine wichtige sicherheitstechnische Funktion – vom kleinen heimischen Schaltschrank bis hin zur Fließbandsteuerung eines Automobilwerkes. Sie wird grundsätzlich in passive und aktive Varianten unterschieden.
Die passive Schaltschrankklimatisierung macht sich ohne Rückgriff auf zusätzliche Gerätschaften thermische Ausgleichseffekte zunutze, aufgrund derer Objekte einen Temperaturausgleich mit ihrer Umwelt herbeiführen. Aus diesem Grund funktionieren derartige Kühlungskonzepte ausschließlich, sofern die Temperaturen außerhalb des Schaltschrankes unterhalb der Zieltemperatur in seinem Inneren liegen.
Ein gegen die Umwelt geschlossenes Gehäuse führt die passive Klimatisierung über seine Außenhülle herbei. Die, von der Abwärme elektronischer Komponenten erwärmte, Hülle gleicht ihre Temperatur mit der kälteren Umwelt aus, indem sie Wärme abgibt, wodurch ein kühlender Effekt auf das Innere des Schaltschranks entsteht.
Die Effektivität der Wärmeabgabe ist abhängig vom Gehäusematerial, der Größe seiner Oberfläche sowie dem Temperaturgefälle zwischen Innen- und Außentemperatur. Je wärmeleitfähiger das Gehäuse, je größer seine Oberfläche und je größer die Differenz hoher Innen- und niedriger Außentemperaturen, desto mehr Wärme wird vom geschlossenen Schaltschrank an die Umwelt abgegeben.
Wird ein offener, luftdurchlässiger Schaltschranktyp verwendet, kann die passive Kühlung mittels Lüftungsöffnungen durch natürliche Luftzirkulationsprozesse verbessert werden. Die Anbringung weitere Lüftungsöffnungen oder thermischer Brücken zwischen Bauteilen mit hoher Wärmeabstrahlung und der Gehäusewand verbessert passive Kühlungseffekte weiter.
Falls passive Klimatisierungsvarianten keine ausreichende Wärmeableitung leisten, ist der Einsatz aktiver Systeme anzuraten, bei denen die passiven Effekte durch den Einsatz technischer Gerätschaften verstärkt werden. Aktive Schaltschrankklimatisierung basiert in der Regel auf Filter- oder Dachlüftern sowie Wärmetauschern oder Kühlgeräten.
Belüftungssysteme dürfen nur für Schaltschränke verwendet werden, denen gemäß DIN EN 60 529: 2009-9 Luftdurchlässigkeit gestattet ist. Der Umwelt gegenüber geschlossene, luftundurchlässige Schaltkästen erfordern die Verwendung von Wärmetauschern.
Die kostengünstigste Variante der aktiven Schaltschrankklimatisierung ist die Verwendung von Filterlüftern. Sie sind jedoch nur in einigermaßen sauberen Umgebungen einsetzbar, in denen die Außentemperatur unterhalb der erwünschten Innentemperatur des Schaltschrankes liegt.
Die Verwendung von Wärmetauschern ist zur aktiven Klimatisierung luftundurchlässig geschlossener Schaltschränke geeignet. Es kommen Luft/Luft- und Luft/Wasser-Wärmetauscher zum Einsatz, deren Leistungsfähigkeit und Kosteneffektivität sich erheblich unterscheiden. Die teureren Luft/Wasser-Wärmetauscher kühlen äußerst effektiv und können das Innere eines Schaltschrankes bei Bedarf unter die Außentemperatur herabkühlen.
Besonders hohe Außentemperaturen können den Einsatz von Kühlgeräten notwendig machen, die aufgrund ihrer Kältemaschinen in der Lage sind, einen großen Abwärmeumfang zu bewältigen.
Für Schaltschränke im Freien, die der Gefahr von Kondenswasserbildung ausgesetzt sind, werden oft Schaltschrankheizungen eingesetzt, die eine konstante, Kondensierung vermeidende, Temperatur aufrechterhalten.
Die Klimatisierung jedes Schaltschrankes bedarf der genauen Berücksichtigung jeweiliger technischer und umgebungsbezogener Gegebenheiten. Als Einzelkonstruktion sollte sie fachkompetent geplant und ausgeführt werden.
Die Elektronikexperten der Berliner Zieger GmbH stehen ihren Kunden seit vielen Jahren mit umfangreichen Erfahrungswerten und fachlicher Kompetenz zur Seite. Gerne beantworten sie weiterführende Fragen zum Thema der Schaltschrankklimatisierung.
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