Ansätze von Rittal zur Verbesserung der Schaltschrank-Klimatisierung Die Weiterentwicklung der flüssigkeitsbasierten Kühlsysteme

Flüsssigkeitsbasierte Kühllösungen mit zentraler Rückkühlanlage machen die Schaltschrank-Klimatisierung effizient.
Flüsssigkeitsbasierte Kühllösungen mit zentraler Rückkühlanlage machen die Schaltschrank-Klimatisierung effizient.

Neben Kompressor-Kühlgeräten, die mit Luft kühlen, bieten flüssigkeitsbasierte Kühlsysteme je nach Anwendung deutliche Vorteile: Neuentwicklungen etwa bei Wärmetauschern zeigen, dass sich die Technik in punkto Energieeffizienz und Handhabung schnell weiterentwickelt hat.

Wo elektrischer Strom fließt, entsteht bekanntlich auch Wärme. In einem typischen Schaltschrank in der Industrie sind neben der Niederspannungsverteilung häufig auch Komponenten für die Antriebstechnik untergebracht. Obwohl man in den vergangenen Jahren daran gearbeitet hat, die Energieeffizienz in der elektrischen Antriebstechnik zu erhöhen, wandeln auch moderne Frequenzumrichter, Servoverstärker oder Gleichrichter einen Teil der zugeführten elektrischen Energie in Wärme um. »Die Verlustleistung kann dabei deutlich mehr als 1 kW pro Schaltschrank betragen«, verdeutlicht Ralf Schneider, Leiter Business Development Climatisation von Rittal. »Will man Schäden an der empfindlichen Elektronik vermeiden, kommt man bei solchen Anlagen um eine aktive Kühllösung nicht herum. Energieeffiziente Kühllösungen können sich hier - gerade in Zeiten hoher Energiekosten - schnell bezahlt machen.«

Vorteile der zentralen Bereitstellung des Kühlwassers

Um die Wärmeenergie aus dem Schaltschrank abzuführen, stehen verschiedene Konzepte zur Verfügung. Neben der klassischen Methode, mit Kompressorkühlgeräten gekühlte Luft als Medium einzusetzen, haben flüssigkeitsbasierte Kühlsysteme in den vergangenen Jahren immer mehr an Bedeutung gewonnen. Denn Wasser hat als Kühlmedium offensichtliche Vorteile: Die Wärmekapazität pro Volumeneinheit ist bei Wasser deutlich höher als bei Luft, sodass sich auch große Wärmemengen problemlos abführen lassen. Wenn Kühlwasser beispielsweise für den Prozess in einer Produktionsanlage zentral zur Verfügung steht, lassen sich so Schaltanlagen direkt an den existierenden Kühlwasserkreislauf anschließen. Benötigt werden dann nur noch Luft-Wasser-Wärmetauscher für die jeweiligen Schaltschränke.

»Eine zentrale Bereitstellung des Kühlwassers ist in den meisten Fällen deutlich effizienter als die Verwendung einzelner Kühlgeräte«, erläutert Ralf Schneider. »Für den Fall, dass kein externes Kühlwasser zur Verfügung steht, lassen sich separate Rückkühlanlagen einsetzen. Durch die Verwendung nur eines Kompressors und einer Pumpe kann man je nach Anwendung eine beträchtliche Menge Energie einsparen. Zusätzlich verringert sich damit auch der Wartungsaufwand.«

Modular aufgebaute Rückkühler

In den vergangenen Jahren hat man daran gearbeitet, die Rückkühler in Form modularer Systeme aufzubauen. Dies hat mehrere Vorteile: Die Lieferzeiten für solche Anlagen, die aus verschiedenen Standardkomponenten bestehen, verringern sich und gleichzeitig steigt die Servicefreundlichkeit, da sich einzelne Komponenten einfach austauschen lassen - und damit letztlich die Verfügbarkeit der Anlagen erhöhen. Ein typisches Beispiel für solche modular aufgebauten Rückkühlanlagen sind die »TopTherm Chiller« von Rittal. »Diese sind in einem Standard-Schaltschrank vom Typ TS 8 aufgebaut und mit Kühlleistungen von 8 kW bis zu 40 kW erhältlich«, erläutert Ralf Schneider. Die Rückkühler bestehen aus einem Kältemodul, einem Steuermodul und einem Wassermodul, welches das Kühlwasser an die Verbraucher verteilt. Der modulare Aufbau sorgt für eine hohe Servicefreundlichkeit und für kurze Lieferzeiten, da die einzelnen Module je nach Anforderungen lediglich in den Schaltschrank eingebaut werden müssen. Der Anlagenbauer oder Betreiber erhält ein komplettes System, das er nur noch anschließen muss.

»Weil der modulare Chiller in einem Standard-Schaltschrank untergebracht ist, lässt es sich nahtlos in eine bestehende Schaltanlage integrieren«, führt Ralf Schneider weiter aus. »Die Luft-Wasser-Wärmetauscher in den einzelnen Schaltschränken lassen sich dann einfach an den Kühlwasserkreislauf anschließen. Mit Durchflussreglern und Ventilen wird sichergestellt, dass jeder Schaltschrank mit einer ausreichenden Menge Kühlwasser versorgt wird. Für erhöhte Sicherheit sorgen Leckagesensoren, die Fehlermeldungen im Display anzeigen, an Überwachungseinheiten weiterleiten und Magnetventile schließen.«