Freie Bahn für kalte Luft

Hohe Packungsdichten und viele aktive Komponenten mit hoher Verlustleistung sind typisch für heutige Schaltschränke. Ergo muss die Abführung der Wärme-Energie schon beim Schaltschrank-Aufbau gezielt berücksichtigt werden. Einige Praxistipps.

Hohe Packungsdichten und viele aktive Komponenten mit hoher Verlustleistung sind typisch für heutige Schaltschränke. Ergo muss die Abführung der Wärme-Energie schon beim Schaltschrank-Aufbau gezielt berücksichtigt werden. Einige Praxistipps.

Ein typischer Schaltschrank ist heute deutlich voller, als es noch vor 20 Jahren der Fall war. Und wenn auch in der elektrischen Antriebstechnik ein hoher Wirkungsgrad möglich ist, wird doch ein beachtlicher Anteil der eingesetzten elektrischen Energie nicht in mechanische Arbeit umgewandelt, sondern als Verlustleistung in Wärme. Die Verlustleistung typischer Komponenten wie Frequenzumrichter, Servoverstärker oder Gleichrichter kann dabei in Summe enorm sein: Werte von mehr als 1 kW pro Schaltschrank sind nicht unüblich. Werden hier keine Gegenmaßnahmen ergriffen, hat dies eine Temperaturerhöhung und letztlich eine Schädigung der eingebauten Komponenten zur Folge. Auch die Kühlung wird komplizierter, da wirkungsvolle Strömungswege für die kühle Luft bereit gestellt werden müssen. Somit ist die richtige Anordnung der Komponenten innerhalb eines Schaltschranks eine wichtige Voraussetzung für eine effiziente Schaltschrank-Klimatisierung. Generell müssen dazu die Angaben eingehalten werden, die in den Gerätehandbüchern der Hersteller vorgegeben sind – insbesondere hinsichtlich der Mindestabstände zu anderen Komponenten und zur Schaltschrankwand.

Ungestörte Strömungswege

Der Führung der Kaltluft vom Klimagerät in den Schaltschrank hinein und innerhalb des Schaltschrankes kommt entscheidende Bedeutung zu. Denn es nützt nichts, wenn das Klimagerät zwar ausreichend Kühlleistung zur Verfügung stellt, die kalte Luft aber nicht an den Komponenten ankommt, die die Verlustleistung und damit die Wärme erzeugen.

Die Ausführung der Kühlgeräte muss sich hauptsächlich an den Schrankmaßen, dem Raumangebot in der Schrankumgebung sowie an der Anordnung der zur kühlenden Komponenten im Schrank orientieren. Dabei ist zu beachten, dass die Kaltluft stets unterhalb der aktiven Komponenten, die die Wärme produzieren, in den Schaltschrank eintreten sollte – der Kaltluftstrom also immer von unten nach oben erfolgt. Ist dies durch die Anordnung des Klimageräts nicht direkt möglich – weil zum Beispiel das Klimagerät weiter oben eingebaut werden muss –, kann ein Luftleitblech dafür sorgen, dass die Kaltluft zunächst in den Bodenbereich unterhalb der zu kühlenden Komponenten gelangt.

Prinzipiell ist die Anbringung des Kühlgeräts in der Schaltschranktür der Anbringung an einer Seitenwand vorzuziehen. Ansonsten besteht das Risiko, dass ein Umrichterverband seitlich mit Kaltluft angeströmt wird und die Kaltluft teilweise ungenutzt unterhalb des Umrichterverbandes vorbeiströmt. Zudem besteht das Risiko, dass im Schaltschrank eine Zirkulationsströmung entsteht, die erwärmte Luft aus dem Schrankbereich oberhalb der aktiven Komponenten in den Bodenbereich des Schrankes transportiert. Um eine solche Rückströmung zu vermeiden, bietet es sich an, Abschottungen zwischen dem Umrichterverband und den Schrankwänden anzubringen.

Besonders platzsparend lassen sich Kühlgeräte oben auf einem Schaltschrank anbringen. Da in diesem Fall die kalte Luft jedoch von oben in den Schaltschrank eintritt, ist der Einbau von Luftkanälen angeraten, die dafür sorgen, dass die kalte Luft gezielt die Umrichterverbände erreicht. Aber Vorsicht: Ein Luftkanalsystem verringert die Kühlleistung.

200 mm – dieser Abstand sollte mindestens zwischen den aktiven Komponenten und der Eintrittsöffnung der Kaltluft eingehalten werden. Beim Einbau des Kühlgerätes in der Tür ist dies in aller Regel bereits durch den Abstand zwischen Schaltschranktür und Montageplatte gegeben. Die 200-mm-Regel gilt ebenso zwischen der Austrittsöffnung des Luftkanals und der zu kühlenden Komponente bei Luftkanalsystemen. Müssen Antriebsverbände mehrzeilig aufgebaut werden, sind die von den Herstellern angegebenen Mindestabstände besonders zu beachten. Darüber hinaus sollten Antriebsverbände möglichst versetzt angeordnet werden – anderenfalls trifft die warme Abluft des unteren Antriebsverbandes direkt auf den oberen.

Bei der Installation eines Schaltschranks ist auch darauf zu achten, dass beispielsweise Leitungen die Luftströmung innerhalb des Schaltschrankes nicht behindern. Direkt unter- und oberhalb der Luftein- und -austrittsöffnungen der aktiven Komponenten sollten keine Leitungen verlegt werden. Eine simple und doch wirkungsvolle Lösung, die zur effizienten Schaltschrankklimatisierung beitragen kann, ist eine an der Schaltschranktür angebrachte Tasche zur Unterbringung der Schrankdokumentation. Sie hilft zu vermeiden, dass Unterlagen unachtsam einfach in den Schaltschrank gelegt werden und dort die Eintrittsöffnungen der Kaltluft verschließen – mit eventuell fatalen Folgen.