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Industrieelektronik

ElektronikKühlung – Verlustleistungen im Schaltschrank von zehn Kilowatt und mehr verlangen neue Klimalösungen. Flüssigkeitsbasierte Hochleistungs-Kühltechnologien aus der IT-Branche stehen jetzt auch für Industrie-Anwendungen zur Verfügung.

24. Mai 2012

Ein häufig vernachläsigtes Problem in der industriellen Schaltschranktechnik ist der zunehmende Bedarf nach höheren Kühlleistungen. So mussten in der Industrie noch vor wenigen Jahren lediglich Verlustleistungen bis maximal vier Kilowatt abgeführt werden, während heute pro Schaltschrank bis zu 10 Kilowatt und mehr freigesetzt werden. Herkömmliche Luft-Wasser-Wärmetauscher-Lösungen mit kompressorbetriebenen Kühlgeräten kommen deshalb heute oft an ihre Grenzen, so dass die Funktionsfähigkeit der Leistungselektronik und damit die Verfügbarkeit der Anlage nicht immer gewährleistet sind. Das gilt nicht nur bei Anwendungen mit Frequenzumrichtern und ihren meist hohen Leistungen, sondern auch für die oftmals zahlreichen Servoverstärker im Schaltschrank.

Schon länger bekannt sind solche hohen Verlustleistungen dagegen in der IT-Branche. Dort erfolgt die Kühlung der Server schon seit einiger Zeit meist mit flüssigkeitsbasierten Lösungen. Denn Wasser bietet im Vergleich zu Luft eine deutlich höhere Wärmekapazität pro Volumeneinheit und ermöglicht damit auch auf kleinem Raum eine sehr effiziente Kühlung. Realisiert wird diese meist als Kombination aus einem Luft/Wasser-Wärmetauscher und einer Rückkühlanlage (Chiller).

Der Schaltschrankspezialist Rittal mit Sitz im hessischen Herborn bietet deshalb seine im IT-Bereich bewährte LCP-Technologie (Liquid Cooling Package) jetzt auch für industrielle Anwendungen an. Das neue Luft/Wasser-Wärmetauschersystem »LCP Industrie« liefert standardmäßig eine Kühlleistung von 10 Kilowatt und lässt sich in das Schaltschrank-System TS 8 integrieren. Damit steht die seit Jahren im IT-Bereich bewährte LCP-Technologie von Rittal in Verbindung mit einem Rückkühler der Serie TopTherm-Chiller erstmals auch für den anspruchsvollen industriellen Einsatz zur Verfügung. Die vollständige Trennung des Wasserkreislaufs im Klimaschrank und der elektronischen Komponenten in den Schaltschränken gewährleistet dabei einen maximalen Schutz. Die Schutzart IP54 erlaubt auch kritische Anwendungen in hygienisch sensiblen Bereichen.

Seine Stärken ausspielen kann das neue System beispielsweise bei der Kühlung von Hochleistungsumrichtern, bestätigt Ralph Mühlbeier, Technischer Leiter Großantriebe und Kundenlösungen bei dem Antriebstechnikspezialisten Danfoss in Offenbach: »Wir haben eine aktive und effiziente Kühlung für unsere VLT-Hochleistungsumrichter gesucht, die im Betrieb oft hohen Staubbelastungen und aggressiven Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Durch das LCP Industrie können wir den kompletten Antriebsschrank gut geschützt wassergekühlt ausführen, und zwar völlig sicher, weil alle Antriebskomponenten, Ausgangsfilter, spezielle Eingangsfilter und die Schalttechnik vom Wasserkreislauf komplett getrennt sind.«

Systemlösung für harte Fälle

Durch die neue Luft/Wasser-Wärmetauscher mit seiner skalierbaren Leistung und der Schutzart IP54 kann das Unternehmen seinen Kunden damit eine Systemlösung aus Frequenzumrichtern im Verbund mit dem neuen Klimaschrank für schwierige Umgebungen anbieten.

Der Klimaschrank mit dem Luft/Wasser-Wärmetauscher LCP ist kompatibel zu dem Anreihschranksystem TS8, so dass ein nachträglicher Anbau jederzeit möglich ist. Dabei lässt sich die flexible Lösung wahlweise zwischen zwei Schaltschränken oder am Ende einer Schrankreihe montieren. Die Abmessungen des neu entwickelten Luft/Wasser-Wärmetauschers von lediglich 300 x 2.000 x 600 Millimeter erleichtern dabei die Integration. Temperatur und Luftführung am Wärmetauscher sind speziell an die Anforderungen der Schaltschrank-Klimatisierung der Industrie angepasst. So liegt die Vorgabe für die maximale Innentemperatur im Schaltschrank bei 35 Grad Celsius. Die Kaltluft wird deshalb von unten vor die Montageplatte der Leistungselektronik geführt, in erwärmtem Zustand oben angesaugt und über die kalten Lamellen des Wärmetauschers geführt, der die Wärme zum Rückkühler abführt. Die Luftzirkulation erfolgt über zwei Hochleistungsgebläse mit einer Leistung von jeweils 1.300m3/h. Die diagonale Anordnung des Wärmetauschers gewährleistet eine besonders effiziente Durchströmung und Wärmeabführung.

Effiziente Wärmeabfuhr

Individuelle Anpassungen bieten auch die variable Luftführung sowie die Möglichkeit, den Wasseranschluss wahlweise im Dach oder im Sockel zu montieren. Hinzu kommt der einfache Zugang zu wichtigen Komponenten, was den Austausch von Komponenten im Servicefall erleichtert. Eine digitale Temperaturanzeige in der Tür vereinfacht die Überwachung des Luft/Wasser-Wärmetauschers.

Der neue Luft/Wasser-Wärmetauscher LCP-Industrie von Rittal lässt sich überall dort effizient einsetzen, wo hohe Verlustleistungen auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen aus dem Schaltschrank abgeführt werden müssen, etwa zum Kühlen von großen Umrichtern in Windenenergieanlagen oder für Anwendungen in der Automobilindustrie. Deutlich mehr Möglichkeiten bietet die neue Lösung mit Schutzart IP54 auch für hygienisch sensible Anwendungen wie Reinräume oder Abfüllanlagen: Hier verhindert der Luft/Wasser-Wärmetauscher eine eventuelle Luftverwirbelung, senkt das Re-Infektionsrisiko sowie die Aerosolbildung und verbessert damit die Produktqualität. Hinzu kommt, dass die wasserbasierte Kühlung die Wärmelast im Gebäude reduziert und sogar bei hohen Umgebungstemperaturen einen sicheren Betrieb der Anlage gewährleistet.btz

Auf einen Blick

-Das Programm »Liquid Cooling Package Industrie« des Schaltschrankspezialisten Rittal ist eine modulare Lösung zum Abtransport von hohen Wärmelasten bis zu 10 Kilowatt über Luft/Wasser-Wärmetauscher aus den Schaltschränken von Anwendungen in der Industrie.

-Der nur 30 Zentimeter breite Klimaschrank ist kompatibel zu dem bewährten Anreihschranksystem TS 8 und lässt sich wahlweise zwischen zwei Schränken oder am Ende einer Schaltschrankreihe installieren.

Erschienen in Ausgabe: 04/2012