Schaltschrankklimatisierung

So kann in Schaltschränken auf übliche Kühlgeräte verzichtet werden

| Autor / Redakteur: Hans-Jürgen Ehrlinger* / Sariana Kunze

Eine Fertigungslinie zur Endmontage von Automatikgetrieben bei Volkswagen.
Eine Fertigungslinie zur Endmontage von Automatikgetrieben bei Volkswagen. (Bild: VAF GmbH)

Wer Fertigungslinien eines Automobilwerks bestückt, der muss sich auch mit einer effizienten Klimatisierung der Schaltschränke auseinandersetzen. Bei Volkswagen konnte man sogar bei 50 Schaltschränken auf übliche Kühlgeräte verzichten. Wie das geht, erklärt der Beitrag.

Nur wenigen dürfte Bopfingen im Ostalbkreis von Baden-Württemberg geläufig sein. Aber die dort ansässige Fima VAF, die Sondermaschinen und -anlagen für Automations- und Fördertechnik entwickelt und produziert, ist beispielsweise bei einigen Automobilisten sehr wohl bekannt. Das Unternehmen steht laut eigenen Angaben bei Industrie und Zulieferern für Qualität, die rund 370 Mitarbeiter bis hin zur Inbetriebnahme vor Ort liefern. Zum Beispiel für die Motoren- oder Getriebemontagelinien in der Autoindustrie.

Mit Luftkonvektion passiv kühlen

Wenn es um das Ausbauen und Installieren der zugehörigen Schaltschränke geht, arbeitet VAF mit dem Unternehmen Friedrich Lütze zusammen. Für den Werkstattleiter von VAF hat sich beispielsweise das Verdrahtungssystem Airstream schon vielfach bewährt. Auch, weil es den Schaltschrank mittels Luftkonvektion passiv kühlt – ein Systemvorteil gegenüber Verdrahtung mit Montagetafel, so der Hersteller. Denn eine Klimatisierung kann deutlich kleiner dimensioniert werden oder sogar ganz entfallen.

Lüfter sorgen für Wirbel im Schaltschrank

Beispielsweise bestückte VAF in einem Werk von Volkswagen die Fertigungslinie zur Endmontage von Automatikgetrieben. Dort hat man die Systemlösung von Lütze aufgrund positiver Vorerfahrungen gelistet. Rund 80 Montagestationen sind nun mit je einem Schaltschrank ausgerüstet. Der Verdrahtungsrahmen Airstream und der Lüfter Airblower sollen sicher stellen, dass die Wärmeverlustleistung im Schaltschrank optimal verteilt beziehungsweise abgeführt wird. Darauf hatten die Verantwortlichen besonderen Wert gelegt. Bei etwa 50 der Schaltschränke mit einer Wärmeverlustleistung von kleiner gleich 500 W konnte man ganz auf die üblichen Klimageräte verzichten. Nur die weiteren 30 Schaltschränke mit einer höheren Verlustleistung benötigten noch Klimageräte; die aber kleiner dimensioniert werden konnten.

So funktioniert der Lüfter

Die Funktionsweise des Lüfters Airblower ist einfach erklärt: Im oberen Bereich des Verdrahtungsrahmens lässt sich die Lüftungseinheit werkzeuglos einhängen. Die getaktet zuschaltbaren Lüfter erzeugen ein Luftvolumen von 510 m3/Std. Das genügt, um innerhalb weniger Minuten die Temperaturschichten im Schaltschrank zu homogenisieren. Um bis zu 10°K sinkt das Temperaturniveau, Hotspots können so minutenschnell eliminiert werden. Die Wärme gibt der Schrank über seine Außenwände ab und die Komponenten befinden sich in einem angenehmen Arbeitsklima. Entsprechend sinkt auch der Energiebedarf, verglichen mit dem herkömmlichen Klimagerätebetrieb. Über die Einstellung der gewünschten Temperaturwerte wird mithilfe dreier im Schrank platzierter Sensoren das optimale Klima sichergestellt. Falls doch nötig, lässt sich mit einem potenzialfreien Kontakt ein Klimagerät zuschalten; kommuniziert wird via IO-Link. Für den DC 24 V-Leistungsbedarf des Lüfters sorgt eine parametrierbare Regeleinheit, die auch die Signale verarbeitet.

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Neben der gut verteilten Wärme und damit geringeren Temperaturen an den Komponenten ergeben sich laut Lütze weitere Vorteile für den Betreiber der Montageanlage: So soll die Gefahr ungeplanter Anlagenstillstände deutlich reduziert werden. Und nicht nur die Anschaffungskosten sind erheblich geringer – auch die Kosten für Strom und Instandhaltung sollen niedriger ausfallen als bei herkömmlichen Konstruktionen.

Onlinetool berechnet Temperatur im Schaltschrank

Jeder Elektroplaner kann mit dem kostenlosen Onlinetool Lütze Airtemp präzise kalkulieren, mit welchen Temperaturen und Temperaturschichtungen seines Schaltschranks er rechnen muss. Per Simulation ist zu erkennen, wie die Airstream-Konstruktion ohne blockierende Kabelkanäle die Luft frei zirkulieren lässt – und wie sich ein zusätzlicher Lüfter oder ein Klimagerät thermodynamisch auswirken.

* Hans-Jürgen Ehrlinger, Key Account Manager Automotive, Friedrich Lütze

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