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Schaltschrank-Klimatisierung

Effizienz-Engineering für Schaltschränke

9. September 2013, 14:20 Uhr | Von Thorsten Heimberg, Steffen Wagner und Thomas Weichsel

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Feldstudie mit 400 Schaltschränken

Um zu beurteilen, inwieweit überhaupt Potenziale für Energieeinsparungen existieren, hat Rittal etwa 400 bereits installierte Schaltschränke unter die Lupe genommen. Die Anwendungen, in denen die Schaltschränke installiert sind, umfassen einen Querschnitt über verschiedene Branchen – also nicht etwa ausschließlich die Automobilindustrie. Bei der Untersuchung legten die Spezialisten von Rittal das Augenmerk besonders auf die klimatechnische Auslegung. Tatsächlich zeigte die Untersuchung eine große Fülle an Verbesserungspotenzialen. So weisen beispielswiese 19 Prozent aller untersuchten Schaltschränke mit Kompressor-Kühlgeräten einen Luftkurzschluss auf, so dass sich ein Teil der Kühlleistung nicht nutzen lässt.

Bei zwei Drittel der Schaltschränke liegen die aktiven Komponenten, die ja einen großen Teil der Wärme produzieren, nicht im Luftstrom zwischen Aus- und Einlass des Kühlgeräts. Auch bei der Auswahl der Klimatisierungslösung zeigen sich deutliche Fehler: Etwa 50 Prozent aller untersuchten Kompressor-Kühlgeräte sind deutlich überdimensioniert. Offensichtlich wurde hier die tatsächliche Verlustleistung im Schaltschrank überschätzt.

Auch bei der Anordnung der Komponenten innerhalb des Schaltschranks lassen sich deutliche Verbesserungspotenziale ausmachen. Die Planung scheint in den meisten Fällen rein nach dem elektrischen Funktionsumfang zu erfolgen. Beispielsweise achten die Planer bei der Anordnung der Komponenten offensichtlich vor allem auf eine möglichst einfache Installation mit kurzen Kabelwegen sowie auf die Übersichtlichkeit und Servicefreundlichkeit. Die optimale Führung der kühlen Luft, die Umströmung der zu kühlenden Komponenten oder die Vermeidung sogenannter „Hot Spots“ wird dagegen oft vernachlässigt.

Auf Basis der Feldstudie haben die Projektpartner Ansätze erarbeitet, um die Klimatisierung von Schaltschränken energieeffizienter zu gestalten. Ein Hauptaugenmerk lag dabei auf einer besseren Unterstützung der Planer – beispielsweise durch geeignete Planungs-Software.

Klima-Auslegung in Software integriert

Da viele der festgestellten Mängel ihren Ursprung bereits in der Planung haben, war ein Lösungsansatz nötig, der die Klimatisierungsplanung soweit vereinfacht, dass diese leicht durchzuführen ist und möglichst wenig Ingenieurkapazität in Anspruch nimmt. Optimal wäre es, wenn bereits eine Engineering-Software, die im Rahmen der Elektroprojektierung und bei der Planung des Schaltschrankaufbaus zum Einsatz kommt, eine Klimatisierungsauslegung beinhaltet. Mit diesem Ansatz wurde im Rahmen des Teilprojektes auf Basis der Eplan-Plattform eine Demonstrations-Software entwickelt.

Wesentlich für die energieeffiziente Auslegung einer Klimatisierungslösung ist die passende Dimensionierung unter Berücksichtigung der Aufstellsituation und der Umgebungsbedingungen. Dabei müssen im Vorfeld einige Fragen beantwortet werden:

- Wie ist die Aufstellungsart des Schaltschrankes – freistehend, angereiht oder integriert?

- Welche Temperaturen herrschen in der Umgebung?

Die von Eplan realisierte Demonstrations-Software erlaubt es, alle erforderlichen Parameter sowohl projektbezogen als auch pro einzelnem Schaltschrank zu definieren. Diese Parameter dienen anschließend als Basis für die Planung der Klimatisierungslösung. Auf diese Weise kann der Planer während der Elektroplanung die Klimatisierungslösung integrieren und das Schaltschrank-Layout unter klimatisierungstechnischen Gesichtspunkten optimieren.