Wie sich Schaltschränke kühlungsgerecht aufbauen lassen

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Luftkreisläufe bei Schaltschrank-Kühlgeräten

Der Außenkreislauf: Luftein- und Austrittsöffnungen von Schaltschrank-Kühlgeräten sollten einen Mindestabstand von 200 mm zu einer Wand bzw. zueinander aufweisen (andere Mindestabstände können durch spezifische Vorschriften des Geräteherstellers gefordert werden und haben generell Vorrang). Gegebenenfalls ist, durch die Verwendung geeigneter Luftleitbleche, ein lüftungstechnischer Kurzschluss zu verhindern, der Kühlluft ineffektiv zirkulieren lässt. Mögliche Auswirkungen eines Luftkurzschlusses können sein:

• eine Vereisung des Kühlgeräts,
• die Überhitzung der Komponenten,
• ein kompletter Anlagenstillstand.

Der Innenkreislauf: Wird die gekühlte Luft waagerecht zugeführt, so beträgt der notwendige Freiraum – wiederum zur Vermeidung von Luftkurzschlüssen – mindestens 200 mm. Bei schrägem Einblasen ist ein Mindestfreiraum von 50 mm zwischen der Montageplatte und den Luftein- und Austrittsöffnungen erforderlich. Sollte eine Montage nur an der Schaltschrankrückwand möglich sein, so sind ausreichend dimensionierte Ein- und Austrittsöffnungen in der Montageplatte vorzusehen, damit die Kühlluft ungehindert in den Schaltschrank einströmen kann.

Zur Sicherstellung eines störungsfreien Kühlbetriebs ist der Schaltschrank abzudichten. Mindestens erforderlich ist dabei die Schutzart IP54. Schlecht abgedichtete Kabeleinführungen, beschädigte Türdichtungen, fehlende Dichtungen bei der Anreihung mehrerer Schränke oder das unsachgemäße Einbauen von Anzeige- und Bedieneinrichtungen an den Gehäuseoberflächen können dazu führen, dass sich pro Tag mehrere Liter Kondensat bilden. Sie bewirken damit in der Regel ein höheres Temperaturniveau im Schaltschrank und verschlechtern die Energieeffizienz.

Sorgt unmittelbar für die Kühlung: Der Kaltluftkreislauf

Die Kaltluftführung hat direkten Einfluss auf die Qualität der Schaltschrank-Entwärmung – und damit indirekten auf den störungsfreien Betrieb der gesamten Anlage bzw. Maschine. Die richtige Einleitung und Verteilung der gekühlten Luft sind deshalb besonders wichtig.

Die Kaltluft kommt entweder von Kühlgeräten, die an Seitenwänden oder Türen des Schaltschrankes angeordnet sind oder über Dachaufbaugeräte. Eine dritte Möglichkeit sind Geräte, die im Bodenbereich positioniert sind. Unabhängig von der Gerätebauart gilt jedoch, dass die Kühlluft generell unterhalb der aktiven Komponenten in den Schaltschrank eingebracht werden muss.

Die sogenannten Wandanbaugeräte finden in der Regel bei Schaltschränken Verwendung, die einen einzeiligen Umrichterverband aufweisen. Sie werden dazu vorzugsweise auf einer Schranktüre positioniert. Eine interessante Variante dazu sind voll funktionsfähig aufgebaute Klimatüren, sie werden als Ganzes an Stelle der Standardtür an den Schrank montiert.

Der Kaltlufteintritt erfolgt unterhalb des Umrichterverbandes. Der geforderte Mindestabstand von 200 mm zwischen dem Kaltluftaustritt und den zu kühlenden Hauptkomponenten ist dabei in der Regel bereits durch den konstruktiv gegebenen Abstand zwischen Schranktüre und Montageplatte sichergestellt. Ist dies in Ausnahmefällen nicht so, kann die Kaltluft über ein Luftleitblech am Kaltluftaustritt des Kühlgerätes in den Bodenbereich unterhalb der zu kühlenden Komponente umgelenkt werden. Der Abzug der erwärmten Luft erfolgt oberhalb der aktiven Komponenten – in der Regel im Deckenbereich des Schaltschrankes.

Klimatechnisch ist der Türanbau der Positionierung an einer Seitenwand vorzuziehen, da bei letzterer der Umrichterverband seitlich mit Kaltluft angeströmt wird. Dabei besteht die Gefahr, dass die Kaltluft teilweise abgelenkt wird und ungenutzt unterhalb des Umrichterverbandes vorbeiströmt. Zur Vermeidung unerwünschter wilder Zirkulationsströmung können Abschottungen zwischen dem Umrichterverband und den Schrankwänden hilfreich sein.

Dachaufbau-Kühlgeräte sind bestens zur Kühlung ein- und mehrzeiliger Umrichterverbände geeignet. Sie zeichnet insbesondere aus, dass die Abwärme an der höchst möglichen Position des Schaltschranks abgezogen und der Kühleinrichtung zugeführt wird. Das vermeidet einen Hitzestau direkt unterhalb des Daches, so dass auch in diesen oberen Regionen noch aktive Komponenten eingebaut werden können. Vorteilhafter Weise können derartige Klimageräte mit mehreren Luftaustrittsöffnungen versehen sein, die um eine zentrale Warmlufteintrittsöffnung angeordnet sind.

Die Kaltluft aus diesen Öffnungen soll sich unterhalb der zu kühlenden Komponenten großflächig ausbreiten können. Ist das auf natürlichem Weg nicht möglich, so muss es durch Luftkanalsysteme sichergestellt werden. Eine gezielte Kaltluftzuführung über Kanäle zu den Bedarfern ist auch dann sinnvoll, wenn durch großvolumige Einbauten und/oder Geräte mit integriertem Lüfter die Ausbildung eines gleichmäßigen Kühlluftstroms von unten nach oben gestört ist.

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