Energieeffizientes Wärmemanagement
Wenn +50 °C zum Problem werden
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
"Die eierlegende Wollmilchsau"
Temperaturschwankungen gibt es im Außenbereich immer und im Offshore- oder Militärbereich sowie in der Handelsschifffahrt sind diese Schwankungen gelegentlich erheblich. Die im Folgenden beschriebene Technik bewältigt alle Anforderungen an eine energieeffiziente, wartungsarme stabile Klimatisierung. Die in Bild 3 schematisch dargestellte Technik eignet sich für Seehäfen-Anlagensteuerungen ebenso wie für Straßenverkehrs- und Schienenverkehrssteuerungen sowie für Steuerungen aller Art in der Automatisierung. Und sie kann noch mit einer zusätzlichen Klappe (siehe Bild 3 „Modul 8“) ausgestattet werden, damit die Lösung in allen Klimazonen autonom funktioniert. Mit dieser Klappe kann zwischen einem offenen und einem umlaufend geschlossenen Luftkanal umgeschaltet werden.
Bei extrem hohen Temperaturen oder bei aggressiver Atmosphäre steht die Klappe auf „umlaufend“ (blaue Klappenposition). Die längste Zeit, also bei Lufttemperaturen unter 50 °C, steht die Klappe auf „offen“(rote Klappenposition). Unterhalb von 15 °C Lufttemperatur geht die Klappe wieder auf „umlaufend“, damit die Verlustwärme der Elektronikmodule im Luftkanal verbleibt. Auch bis –30 °C wird auf diese Weise keine Heizung benötigt.
Die bereits in Bild 2 eingezeichnete Heizung („Modul 9“) wird bei extremer Kälte nur zur Vorwärmung benötigt, um die Elektronikmdoule zu entfeuchten und vorzuwärmen. Im laufenden Betrieb ist die Heizung nicht aktiv.
Die Steuerung der Luftkanal Lösung
Die „intelligente“ Steuerung dieser Klappe, ferner eine Steuerung der Lüfterdrehzahl sowie die Steuerung der Kälteleistung und das Störungsmanagement befinden sich im Temperatursensor-Modul (siehe Bild 3 „Modul 11“). Um den Steuerungsablauf dieses Systems nun programmieren zu können, sind noch folgende Eingaben bei der ersten Inbetriebnahme erforderlich:
- Gewünschte Betriebstemperatur der Elektronik
- Hygienebetrieb? Ja/Nein
- Erhöhte Ex-Anforderung? Ja/Nein
- Schmutzige, ölige oder aggressive Umgebung? Ja/Nein
Dem Regelsystem müssen ferner die folgenden Informationen zur Verfügung stehen:
- die gemessene Luftkanaltemperatur
- die gemessene Schaltschrank-Innentemperatur bzw. auf einer Schalttafel die Umgebungstemperatur
- Statusmeldungen des Lüfters wie Tachosignal und Störmeldungen
Des Weiteren meldet das Regelsystem an die Messwarte oder an einen optischen Signalgeber, ob der Filter zu tauschen ist oder eine Störung vorliegt bzw. sich aufbaut. Derart prepariert, ist eine vollautomatische Kontrolle der Lüfterdrehzahl, der Kälteleistung und der Klappenposition möglich. Die Klappe kann nur die Position „umlaufend“ oder „geschlossen“ einnehmen – Zwischenpositionen machen keinen Sinn.
Die erforderlichen Änderungen an den Elektronikmodulen
Damit sich die geschlossene Luftkanal-Technik in Schaltschrank-Steuerungen auch konsequent umsetzen lässt, müssen alle im Schrank montierten Elektronikmodule eine Öffnung auf der linken und rechten Seite des Gehäuses aufweisen, damit ein Luftkanal entstehen kann. Des Weiteren müssen alle Hersteller von Elektronikmodulen ihre Produkte so bauen, dass diese Öffnungen im Durchmesser und in der Position zum jeweiligen Nachbarmodul passen. Dazu wäre also ein Industriestandard neu zu definieren. Eben dieser Standard wäre auch unangefochten durchsetzbar, nachdem dazu bereits ein Patent unter der Veröffentlichungsnummer EP 2747533 A1 angemeldet und erteilt worden ist.
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