Kühlung an der richtigen Stelle Wohin mit der heißen Luft?

Ein neuer Schaltschrank oder neue Komponenten werden benötigt. Platz im Unternehmen ist schnell gefunden und der Schrank zügig mit einer Anlage verknüpft oder in ein vorhandenes Netzwerk eingebunden. Häufig stellt sich erst im Nachhinein die Frage, wie die entstehende Wärme abgeleitet wird.

Neben Schaltschränken benötigen auch Elektronikbaugruppen ein effektives Wärmemanagement, insbesondere, weil Baugruppen heutzutage immer kleiner und gleichzeitig leistungsfähiger werden. Dieser Trend stellt neue Anforderungen an die Wärmeabfuhr, da thermische Probleme die Zuverlässigkeit von Systemen negativ beeinflussen und die Lebensdauer verkürzen. Das Internet bietet bei der Suche in Bezug auf effiziente Lüftung und Entwärmung erste Anhaltspunkte für verfügbare Systeme und Anwendungen sowie deren Vor- und Nachteile.

In den meisten Fällen gestaltet sich die Suche auf eigene Faust und ohne einen kompetenten Partner als recht schwierig. Betrachtet man das Temperaturmanagement etwas genauer, gibt es eine Vielzahl von Punkten, die es im Einzelnen zu bewerten und zu beachten gibt. Unter anderem geht es um die Frage der richtigen Platzierung des Lüftereinschubes. Im Bodenbereich des Schaltschrankes befindet sich üblicherweise die beste Position, denn der Lüfter kann kalte Luft ansaugen und diese nach oben blasen. Thermisch ist diese Lage optimal, weil die Lebensdauer der Lüfter nicht verringert wird. Oft findet sich aber nur im oberen Bereich des Schaltschrankes Platz, um einen Lüftereinschub zu montieren. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Lebensdauer des Lüfters aus, da der Lüfter permanent warme Luft ansaugt und mangels Abkühlung des eigenen Motors selbst der Hitze zum Opfer fällt. Daher ist es sinnvoll, das Thema Lüftung schon frühzeitig in der Schaltschrankplanung zu berücksichtigen.

Passive Kühlung mit der Kühlkassette

Die Planung rund um das Thema Wärmemanagement ist komplex und zeit­intensiv, sodass es sinnvoll ist, sich einen Spezialisten auf diesem Gebiet beratend zur Seite zu holen. Zur passiven Kühlung elektronischer Baugruppen und Systeme hat Intermas eine 19“-Kühlkassette. Durch die hohe Packungsdichte der Baugruppen wird eine konventionelle Lüftung zum Beispiel durch natürliche Konvektion erschwert. Auch der Einsatz von Lüftern stößt dadurch häufig an Grenzen. Durch die Kassette wird die im Gerät entstehende Verlustleistung beziehungsweise -wärme über einen gleichzeitig als Seitenwand fungierenden Kühlkörper nach außen abgeführt. Bei extremer Temperaturentwicklung kann die Wärme dabei noch zusätzlich gezielt über eine sogenannte Heatpipe auf den Kühlkörper geleitet werden. Der Wärmewiderstand des Kühlkörpers beträgt circa 0,8 K/W.

Eine asymmetrische Frontplatte deckt den Kühlkörper ab. Der Einbau von Europakarten ist durch rastbare Kartenführungen auf jedem beliebigen Steckplatz innerhalb der Kassette möglich. Ein Zubehörprogramm mit Rückwänden oder Griffen und Griffstreifen in unterschiedlichen Ausführungen und Farben steht zur Verfügung. Bei Bedarf kann die Frontplatte mit EMV-Kontaktfedern ausgestattet werden, dadurch wird die Schirmung der Front im Baugruppenträger realisiert. Optional kann auch die Kassette gegen HF-Störeinflüsse ab­geschirmt werden.

Aktive Kühlung durch das Querstromgebläse

In die Kategorie der aktiven Kühlung fällt unter anderem das 19“-Querstromgebläse zur Belüftung von 160 mm oder 220 mm tiefen Baugruppen. Das Gebläse wird im Gestell, Schrank oder Gehäuse unter der zu kühlenden Baugruppe montiert. Es bläst die von vorne angesaugte gefilterte Luft nach oben durch den Baugruppenträger. Der Querstromlüfter besteht aus einem Stahlblechgehäuse, in dem sich, kugelgelagert, die Lüfterwalze dreht. Der Motor ist außen an der Gehäusewand angeflanscht und gibt daher seine Verlustwärme nicht an den Kühlluftstrom ab. Die Kühlluft wird an der Schrank- beziehungsweise Gehäusefront durch den Filter hindurch angesaugt, um 90° umgelenkt und nach oben in der gesamten Lüfterbreite in den Baugruppenträger geblasen. Um Staub- und Schmutzpartikel abzuhalten, ist es wichtig, eine Filtermatte in den Lüfter zu verbauen, da sich so auch die Lebensdauer des Lüfters wesentlich erhöht.
 

Kühlung an den Hotspots

Im Bereich Schaltschrank-Entlüftung bietet Intermas einen 1-HE-Lüftereinschub an. Der Lüftereinschub CoolSpot ermöglicht es, entsprechend der an­fallenden Wärmelast, die Anzahl der Lüfter zu variieren und dient somit der punktgenauen Kühlung elektronischer Baugruppen in 19“-Schränken oder Gehäusen. Kühlluft kann durch das stufenlose freie Positionieren der Lüfter gezielt an Hotspots zugeführt werden. Der Grundrahmen fügt sich aus speziellen Aluminium-Profilen zusammen. Aufgrund des variablen Aufbaus kann der Anwender frei wählen, ob er nur einen Lüfter einbauen möchte oder mehrere Lüfter benötigt werden. So sind bei einem 19‘‘-Einschub bis zu vier Lüfter in einer Reihe möglich.

Die Befestigung der Lüfter im Grundrahmen erfolgt ohne Werkzeug. Die einzelnen Lüftermodule können über die gesamte Breite des Lüftereinschubes stufenlos und somit punkt­genau verschoben werden, schnell und jederzeit mithilfe von Halteclips aus Federstahl. Eine modulare Bauweise ermöglicht die Erweiterung des Lüftereinschubs in der Tiefe um eine weitere Reihe, womit die maximale Anzahl 
der Lüfter auf acht Stück verdoppelt werden kann. Handelsübliche Lüfter ermöglichen unterschiedliche Spannungen und Luftleistungen, die sich individuell auf die Anwender-Anforderungen abstimmen lassen.
 

Speziell für den Einsatz in der Bahntechnik

Auch elektrische Komponenten in Bahnanwendungen benötigen eine effektive Kühlung. Hier empfiehlt sich der InterRailFAN, ein kompakter Lüftereinschub in 1-HE-Bauweise. Dieser wurde speziell für den Einsatz in der Bahntechnik konzipiert und den Bahnstandards entsprechend konstruiert. Ein integrierter Temperaturfühler ermöglicht eine Anpassung der Lüfterdrehzahl in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Optional ist ein externer Temperaturfühler erhältlich. Bei Unterschreiten einer kritischen Lüfterdrehzahl wird ein Alarm ausgegeben, sowohl optisch (LED) als auch über einen potenzialfreien Kontakt. Die Nennleistung beträgt 18 W; die Betriebstemperatur erstreckt sich von -40° C bis 70° C (OT4 nach EN 50155). Standardmäßig wird der Lüftereinschub aus vorverzinktem Stahlblech gebaut. sd

Nora Megyesi
absolvierte Ihren Bachelor of Honours im Bereich Marketing an der University of Stirling in Schottland. Seit 2017 arbeitet Megyesi als Marketing Assistentin bei Intermas-Elcom in Darmstadt. 
n.megyesi@intermas-el.com