Der Seifert Produkt Wegweiser

Die nachstehende Information unterstützt Sie bei der Auswahl. Wir erklären die verschiedenen Kühlmethoden und wann und wo welches Gerät am besten eingesetzt werden sollte.

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Die zunehmende industrielle Automatisierung bringt mehr und mehr Leistungselektronik zum Einsatz, welche Verlustleistung und somit Wärme erzeugt. Dies führt zu hohen Temperaturen in Schaltschränken und Bediengehäusen und hat erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer der verwendeten Komponenten.

Prozesssicherheit zu gewährleisten und die Serviceintervalle in einem wirtschaftlichen Rahmen zu halten sind die Hauptanforderungen an die Klimatisierung von Schaltanlagen. Die Auswahl der richtigen Kühlmethode ist hierbei von entscheidender Bedeutung.

Die bewährtesten Kühlmethoden sind:

1. Freie Konvektion

Entsteht im Schaltschrank nur geringer Wärmeverlust, können Öffnungen mit Schutzgittern (evtl. mit Filter) bereits ausreichend sein. Diese Methode hat aber nur eine geringe Kühlleistung.

Faustregel:

• Abhängig von der Verlustleistung im Schaltschrank und der Umgebungstemperatur ist davon auszugehen, dass die Schaltschrankinnentemperatur höher ist als die Umgebungstemperatur. 
• Ist dies der Fall, wird die Wärme über die Schaltschrankoberfläche abgegeben.
• Die Applikation ist dann wartungsfrei.
• Schmutz ist für elektronische Komponenten genauso schädlich wie zu hohe Temperaturen. Austrittsfilter können das Eindringen von Schmutz verhindern.

Bei niedriger Umgebungstemperatur wird die Wärme über die Schaltschrankoberfläche abgegeben. Mit der nachstehenden Formel kann die Strahlungsleistung einfach berechnet werden.

Ps [W] = k x A x ∆T

Ps [W]  = Strahlungsleistung (Wärme die von der Schaltschrankoberfläche abgegeben wird).

k [W/m²K] = Wärmeübergangskoeffizient (Strahlungsleistung pro 1 m² Oberfläche und 1 K Temperaturdifferenz). Diese Konstante ist materialabhängig.¹⁾

A [m²] = Schaltschrankoberfläche

∆T [K] = Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und Schrankinnentemperatur

¹⁾ Stahlblech: 5,5 W/m²K / Edelstahl: 5,5 W/m²K /  Aluminium: 12 W/m²K / Kunststoff: 3,5 W/m²K

2. Erzwungene Konvektion

Steht Ihre Anlage an einem sauberen Platz, ist die Umgebungsluft nicht verunreinigt und die Umgebungstemperatur niedriger als die gewünschte Schaltschrankinnentemperatur, reicht eine einfache forcierte Belüftung aus. Filterlüfter können den Bedarf an Wärmeabfuhr solcher Anlagen decken.

Faustregel:

• Der kalkulierte Temperaturanstieg sollte mindestens +10K über der Umgebungstemperatur liegen.
• Filterlüfterkombinationen können an verschiedenen Positionen am Schaltschrank installiert werden.
• Bei der Wahl der Filterlüfter muss der entstehende Überdruck im Schaltschrank berücksichtigt werden.

Der benötigte Luftvolumenstrom kann wie folgt berechnet werden:

V = 3.1 x Pv / ∆T [ m³/h]

V [ m³/h] = Luftvolumenstrom des Filterlüfters

Pv [W] = Verlustleistung (Wärmeleistung die von Komponenten im Schaltschrank erzeugt werden)

∆T [K] = Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und Schrankinnentemperatur

3. Kühlung durch geschlossenen Kältekreislauf

Befindet sich der Schaltschrank in einer Umgebung mit hohen Temperaturen, hoher Partikelemission und Staub oder besteht Spritzwasseranforderung (NEMA / IP), muss ein Eindringen der Umgebungsluft in den Schaltschrank zum Schutz der Elektronik verhindert werden. 

Ein sogenannter geschlossener Kältekreislauf besteht in der Regel aus zwei getrennten Kreisläufen. Einer schließt die Umgebungsluft aus und zirkuliert saubere, kühle Luft innerhalb des Schaltschrankes. Der zweite verwendet die Umgebungsluft oder Wasser, um die Wärme abzuleiten.

Für solche Applikationen werden vorwiegend Kühlgeräte und Luft/Wasser Wärmetauscher eingesetzt.

Faustregel:

• Ein geschlossener Kältekreislauf ist die einzige Methode um die Schaltschrankinnentemperatur unter die Umgebungstemperatur zu bringen (Kühlgeräte und Luft/Wasser Wärmetauscher).
• Geeignet für NEMA/ IP - Applikationen
• Die Auslegung des Kühlgerätes oder Luft/Wasser Wärmetauschers hängt von der maximal möglichen Umgebungstemperatur ab.

Verwenden Sie unseren CalCoolator damit Ihr System richtig ausgelegt ist.

Folgende Parameter sind bei der Auswahl des richtigen Kühlgerätes / Wärmetauschers zu berücksichtigen:

1. Erforderliche Nutzkühlleistung [W]
2. Max.Umgebungs- und geforderte Schaltschranktemperatur
3. Montageanforderungen (Wandanbau, Einbau oder Dachmontage)
4. Abmessungen des Kühlgerätes sowie des Schaltschrankes

Einfache Formel zur Berechnung der erforderlichen Kühlleistung: Pk = Pv - Pr

Pk [W] = Nutzkühlleistung eines Kühlgerätes

Pv [W] = Verlustleistung (Wärmeleistung die von Komponenten im Schaltschrank erzeugt werden)

Pr [W] = Strahlungswärmegewinn bzw. -verlust (Wärmeübertragung durch die Außenhülle der Anlage)

Formel zur Berechnung des Strahlungswärmegewinns- /verlusts: Pr = k x A x ∆T

k [W/m²K] = Wärmeübergangskoeffizient

A [m²] = Schaltschrankoberfläche

∆T [K] = Temperaturdifferenz zwischen Umgebungsluft und Schrankinnentemperatur

Ferner ist folgendes zu beachten:

1. Der Schaltschrank muss abgedichtet sein, um das Eindringen der Umgebungsluft zu verhindern.
2. Die Schutzklasse des Kühlgerätes und des Schaltschranks sollte immer gleich sein.
3. Verwenden Sie Türkontaktschalter, um den Betrieb des Kühlgerätes bei offener Tür zu verhindern
4. Achten Sie bei dem Außenkreislauf des Kühlgerätes auf eine gute Luftzufuhr und Luftabfuhr, damit die Wärmeenergie auch an die Umgebung abgegeben wird.
5. Desweiteren ist darauf zu achten, dass Komponenten mit großer Eigenventilation die Luft nicht direkt in den Kaltluftaustritt des Kühlgerätes drücken.
6. Stellen Sie sicher, dass der Schaltschrank gerade steht.
7. Die niedrigste Schaltschrankinnentemperatur ist nicht immer die beste; der werksseitig voreingestellte Wert von +35°C stellt einen optimalen Kompromiss zwischen Lebensdauer, Kondensatbildung sowie Energieeinsparung dar. 

Ein Schaltschrankkühlgerät arbeitet auf der Basis eines Kältekreislaufs bestehend aus 4 Hauptkomponenten: Kompressor, Verdampfer, Kondensator und Expansionsvorrichtung.
Der Kreislauf ist hermetisch geschlossen und das Kältemittel R134a zirkuliert in ihm. R134a ist chlorfrei und enthält keine Zusatzstoffe. Es hat ein Ozonzerstörungspotential [ODP] von 0 und ein globales Wärmepotential [GWP] von 1430. Das Kältemittel R134a kann nach den heute geltenden Vorschriften uneingeschränkt verwendet werden.

Das Kühlgerät besteht aus zwei voneinander abgetrennten Bereichen, in denen die Außenluft und die Schrankluft geleitet werden, ohne miteinander in Kontakt zu kommen. Der Kompressor komprimiert das Kältemittel (wodurch es auf hohen Druck und hohe Temperatur gebracht wird) und drückt es durch den Kondensator, wo es durch Umgebungsluft gekühlt wird und so vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht. Im flüssigen Zustand gelangt es dann durch die Expansionseinheit, wo es die notwendige Wärme aufnimmt, um vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überzugehen. Das Gas wird dann zurück in den Kompressor gesaugt, um den Zyklus zu schließen.

Kühlgeräte kommen dann zum Einsatz, wenn

• die notwendige Wärmeabfuhr nicht mehr konstant über die Umgebungsluft erfolgen kann
• die benötigte Temperatur im Schaltschrank gleich oder geringer als die Umgebungstemperatur sein soll
• die Umgebungsluft stark verschmutzt ist oder eine erhöhte Luftfeuchtigkeit besteht

Achten Sie beim Kauf eines Gerätes auf die Kälteleistungszahl (COP):
Schaltschrankkühlgeräte arbeiten nach dem Wärmepumpenprinzip und verbrauchen elektrische Energie. Das verursacht Kosten. Wie effizient ein Kühlgerät diese Energie in Kühlleistung umsetzt, wird durch die Kälteleistungszahl beschrieben, den sogenannten Coefficient of Performance (COP). Dieser Koeffizient definiert, wie wirtschaftlich ein Kühlgerät arbeitet: je höher dieser Wert, desto besser.

Luft/ Luft Wärmetauscher werden eingesetzt, wenn kühle Umgebungsluft zur Verfügung steht, diese jedoch wegen Verschmutzungsgrad und Luftfeuchtigkeit nicht in den Schaltschrank gelangen soll. Sie kommen vorwiegend in Outdooranwendungen zum Einsatz.

Luft/ Wasser Wärmetauscher werden eingesetzt, wenn ein Kühlwasserkreislauf zur Verfügung steht oder wenn extreme Verlustleistungen auf kleinstem Raum abgeführt werden müssen.

Das Rückkühlen von Flüssigkeiten durch Chiller zählt in vielen Industrieprozessen zu den Grundvoraussetzungen für einen reibungslosen und zuverlässigen Betrieb.

Bei der Auswahl eines Chillers kommt es vor allem auf das richtige Kühlmedium an. Dieses kann aus Ölen, einem Antifrogen / Wasser Gemisch oder auch aus deionisiertem Wasser bestehen. Je nach Auswahl muss die Kühlleistung des Chillers angepasst werden.

Seifert bietet Chiller mit Kühlleistungen von 500 W bis 200 kW an, die auf die jeweiligen Kundenbedürfnisse anpassen werden.

Kontaktieren Sie uns, wir beraten Sie gerne.

Benannt nach seinem Entdecker Jean Charles Athanase Peltier ist der Effekt, dass ein elektrischer Stromfluss unter bestimmten Bedingungen eine Temperaturdifferenz zwischen zwei metallischen Leitern hervorruft, die zur Temperaturregelung von Schaltschränken verwendet werden kann.

Für Peltier Kühlgeräte gibt es eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Sie arbeiten ohne Kompressor und können so im Unterschied zu Kühlgeräten in jeder Lage montiert werden. Das Kondensatmanagement muss trotzdem beachtet werden. Peltier Kühlgeräte sind weniger störanfällig und zeichnen sich durch eine kompakte Bauform und hohe Schutzklassen bis IP 66 aus. Sie können für Indoor- und Outdooranwendungen eingesetzt werden.

Filterlüftern und Lüftereinschübe werden verwendet, wenn die gewünschte Schaltschranktemperatur konstant über der Umgebungstemperatur liegen darf. Kombiniert mit Thermostaten sind sie echte Energiesparer. Der Lüfter läuft nur dann, wenn er tatsächlich benötigt wird. Der Verbrauch an Filtermatten ist gering, der Wartungsaufwand auch und die Lebensdauer des Filterlüfters entsprechend lang. Das verbessert die gesamte Prozesssicherheit. 

Am besten werden Filterlüfter dazu verwendet kühle Umgebungsluft in den Schaltschrank hineinzudrücken (Fig. 2 und 3); so baut sich im Schaltschrank ein geringer Überdruck auf. Dadurch wird erreicht, dass die Umgebungsluft nur über den Filterlüfter und somit gefiltert in den Schaltschrank gelangt. Die hineingedrückte Luft verdrängt die warme Luft im Schaltschrank, sodass diese über den Austrittsfilter entweichen kann. Wird hingegen die Luft aus dem Schaltschrank abgesogen (Fig.1), muss sichergestellt werden, dass keine ungefilterte Umgebungsluft durch Ritze oder Kabeleinführungen eindringen kann.

Installieren Sie bei einer Filterlüfter/ Austrittsfilterkombination den Filterlüfter möglichst tief, den Austrittsfilter hoch, damit keine Wärmenester entstehen können.

Temperaturschwankungen in Schaltschränken führen vor allem bei Außenanwendungen zur Bildung von Feuchtigkeit und Kondensat, das auf die elektrischen Komponenten tropfen und zu Funktionsstörungen und Korrosion führen kann.

Schaltschrankheizungen sorgen für Temperaturausgleich und wirken der Entstehung von Kondenswasser entgegen.  Dabei wird zwischen Heizlüftern, Widerstands- und PTC Heizungen unterschieden. Heizlüfter verteilen  die warme Innenluft gleichmäßig im Schaltschrank. Widerstandheizungen haben einen geringen Anlaufstrom, PCT Heizungen dagegen einen Weitspannungsbereich. Sie passen sich der jeweiligen Umgebungstemperatur an und sind energiesparend und  umweltschonend.

Thermostate und Hygrostate sorgen für ein optimales Klima im Schaltschrank. Die Temperaturregler gibt es entweder als Öffner / NC (roter Drehknopf) oder als Schließer / NO (blauer Drehknopf). NC Thermostate werden zur Regelung von Heizungen oder zum Schalten von Alarmen bei Temperaturunterschreitungen verwendet, wobei der Kontakt bei steigender Temperatur öffnet. NO Thermostate werden dagegen zur Regelung von Filterlüftern, Wärmetauschern, Peltier Kühlgeräten und zum Schalten von Alarmen bei Überschreitung der zulässigen Schaltschrankinnentemperatur verwendet.

Hygrostate werden eingesetzt um die Luftfeuchtigkeit im Schaltschrank zu begrenzen. Dabei erfassen interne Sensoren Feuchtigskeitgehalt und Raumtemperatur und errechnen so die optimale Luftfeuchtigkeit für die jeweils gemessene Temperatur. Übersteigt diese den voreingestellten Wert werden Heizungen eingeschaltet.

Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren überwachen zusätzlich die vor eingestellten Parameter und können so Probleme bis hin zu Systemausfällen verhindern.

Unsere LED Leuchten wurden speziell für den Einsatz in industriellen Schaltschränken entwickelt und sind die optimale Lösung wenn es um energiesparende und wartungsfreie Beleuchtung geht. Sie können je nach Anwendung mit Bewegungsmelder oder mit Ein- / Aus Schalter bestellt werden.