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Klimatisierung

Der Bereich der industriellen Klimatisierung ist in den letzten Jahren immer wichtiger geworden. Konnte früher die Wärme der Komponenten noch passiv abgeführt werden ist heute mehr und mehr eine aktive Kühlung gefragt. Passive Kühlung wurde bespielsweise alleine durch die Wärmeabfuhr über die Schaltschrankoberfläche, durch Lüftungsgitter oder thermische Kopplung von besonders hitzeproblematischen Komponenten realisiert. Die Nachteile liegen aber bei den verschiedenen Methoden auf der Hand: die Oberflächenkühlung ist zu sehr vom Aufstellungsort als auch von der Umgebungstemperatur abhängig. Lüftungsgitter öffnen den Schaltschrank zwar für Frischluft, allerdings auch für nicht erwünschte Fremdkörper/Ablagerungen, was wiederum zu einem Ausfall des Systems führen kann. Die thermische Kopplung letztendlich führt zu bewusster Bildung von Wärmenestern. Alle drei Kühlungskonzepte haben einen großen Nachteil zusammen: sie sind nicht bzw. schlecht steuerbar.

Bei der aktiven Kühlung wird die Wärmeabfuhr gesteuert. Als Basis für eine angemessene Kühllösung muß man zuerst die Basisdaten ermitteln: Wieviel Kühlleistung benötige ich überhaupt, wird die Kühlleistung kontinuierlich abverlangt, was für Bedingungen herrschen am Standort des Schrankes, gibt es Beschränkungen hinsichtlich Platz, Lautstärke, Spannung? Nach diesen Überlegungen sollte man die geeigneten Kühlkomponenten auswählen.



Themenbereiche

Darstellung einer typischen Luftführung in einem Schaltschrank mittels Filterlüftern.
Filterlüfter / Schaltschranklüfter / Dachlüfter

Filterlüfter aus Kunststoff bilden die einfachste Möglichkeit, einen Schaltschrank zu entwärmen. Durch die integrierten Filter wird ein Eindringen von Staub weitestgehend verhindert, Filtermatten können auch im eingebauten Zustand einfach und schnell ausgewechselt bzw. gereinigt werden.

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Darstellung einer typischen Luftführung in einem Schaltschrank mittels Wärmetauschern, hier im Beispiel eines Luft/Wasser-Wärmetauschers.
Luft/Luft- Luft/Wasser-Wärmetauscher

Wärmetauscher beruhen auf dem Prinzip der indirekten Wärmeübertragung. Dabei wird der Innenkreislauf und Außenkreislauf voneinander getrennt, durch die aneinander vorbeigeführten Wärmeströme erfolgt dann ein Wärmeaustausch. Die einfachste Form dieses Systems ist ein Luft/Luft-Wärmetauscher, allerdings kann durch die Auswahl des Wärmeträgermediums (z. B. Wasser) die Effektivität gesteigert werden.

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Darstellung einer typischen Luftführung in einem Schaltschrank durch ein Kühlgerät
Schaltschrank-Kühlgeräte

Schaltschrank-Kühlgeräte verfügen über einen geschlossenen Kältekreislauf. In diesem Kreislauf wird ein gasförmiges Kältemittel durch einen Kompressor verdichtet und dadurch erwärmt, das Kältemittel steht nun unter hohem Druck. Es wird im Verflüssiger heruntergekühlt und ändert dadurch seinen Aggregatzustand von gasförmig in flüssig, der hohe Druck bleibt aber weiterhin bestehen. Durch den stetigen Druckaufbau des Verdichters wird das flüssige Kältemittel durch ein Kapillarrohr in den Verdampfer gedrückt, wodurch es Druck abbaut und verdampft. Dabei wird Kälte an die Umgebung abgegeben.

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Darstellung einer typischen Luftführung in einem Schaltkasten mit montiertem Peltierkühlgerät
Peltier/Thermoelektrik-Kühlgeräte

Das Prinzip der Peltier-Kühlung entspricht dem einer elektrischen Wärmepumpe. Die Peltier-Elemente transportieren die Wärme-Energie vom Kältetauscher im Schaltschrankinnenraum zum Wärmetauscher an der Schaltschrankaußenseite. Die warme Luft innerhalb des Schaltschranks wird durch einen Lüfter auf den Kältetauscher geblasen und dabei abgekühlt. Der Wärmetauscher an der Schaltschrankaußenseite wird dann mit Umgebungsluft gekühlt. Vorteil der Peltier-Kühlung ist vor allem die Funktionssicherheit. Es gibt keine Flüssigkeiten und somit keine Gefahr von Leckagen.

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Darstellung einer typischen Kühl-Anwendung mit einem Rückkühler/Chiller im Vordergrund und einem an einen Schaltschrank montierten Luft/Wasser-Wärmetauscher im Hintergrund
Rückkühler/Chiller

Rückkühler (auch Chiller genannt) dienen in erster Linie dazu, eine Flüssigkeit, in den meisten Fällen Wasser oder Öl, zu kühlen. Die Flüssigkeiten dienen als Wärmeträgermedium und nehmen die Wärme an der Wärmequelle auf und transportieren diese durch Leitungen oder Rohre zum Rückkühler. Dort wird der Flüssigkeit Wärme entzogen, das Medium wird kühler und wird wieder in den Kreislauf eingeführt. Das Wärmeträgermedium zirkuliert in einem eigenen, geschlossenen Kreislauf.

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