Bild 01: Airblower-Compact-Lüfter auf einem Airstream-Compact-Rahmen (rechts im Bild) (Quelle: Lütze)
Leistungselektronik wird seit vielen Jahren stetig kleiner und effizienter und immer mehr Bauteile können auf engerem Raum im Schaltschrank verbaut werden. Weil sich jedoch die Wärmeverlustleistungen nicht im selben Maße verringern, nimmt die Wärmeentwicklung kontinuierlich zu. Darüber hinaus verschärft sich die Problematik der sogenannten Hotspots.
Ab einem thermischen Grenzwert muss jedoch die im Betrieb frei werdende thermische Verlustleistung aktiv gekühlt werden, um eine mittlere Zielinnentemperatur im Schrank erreichen zu können. In der Praxis können sich aber trotz installiertem und korrekt dimensioniertem Kühlgerät Hotspots an und um Komponenten mit einer hohen spezifischen Verlustleistung bilden, wenn diese beispielsweise in Strömungstotgebieten platziert sind.
Lütze [1] hatte Anfang der 2010er-Jahre mit den Airstream-Verdrahtungsrahmen und dem damit einhergehenden Thermikkonzept eine Lösung gefunden, bei der die Luftströme im Schaltschrank aktiv und intelligent beeinflusst werden. Anders als beim konventionellen Schaltschrankaufbau gibt es keine strömungstechnisch ungünstigen Kabelkanäle mehr. Durch die Trennung in eine Aufbau- und eine Verdrahtungsebene bildet sich hinter dem Verdrahtungsrahmen ein „Kamineffekt“: Die warme Luft wird, je nach Kühlung, abgeführt. Optimalerweise wird die kalte Luft hinten nach unten geleitet und strömt vorne wieder nach oben.
Mit Airstream Compact bietet Lütze seit einigen Jahren einen weiteren Verdrahtungsrahmen an. Dieser hat dieselben positiven Eigenschaften wie der klassische Airstream-Verdrahtungsrahmen, eignet sich jedoch besonders für kleinere Schaltschränke und Schaltkästen.
Durch den Einsatz von Luftleitelementen, den Lütze-Airblades, können Teilströme kalter Luft von hinten nach vorne in thermisch kritische Bauteilzwischenräume zur Vermeidung von Hotspots geleitet werden. Und mit den Airblower-Lüftern werden die Luftschichten im Schaltschrank homogenisiert und die Entwärmung weiter verbessert.
Dieses intelligente Airstream-Gesamtkonzept minimiert, wie zahlreiche wissenschaftliche Studien belegen, den Wärmestress für die Bauteile. Mit Airstream konnte also eine bedarfsgerechte Schaltschrankkühlung umgesetzt werden, die exakt auf die Verlustleistungen der Leistungselektronik, aller Schrankparameter und der Umgebungsbedingungen abgestimmt ist.
Bedarfsgerechte Schaltschrankkühlung rechnet sich
Bedarfsgerechte Kühlkonzepte setzten sich mittlerweile in vielen Branchen durch. Die Airstream-Verdrahtungsrahmen und -Komponenten werden unter anderem in der Lebensmittel-, Automobil-, Halbleiter- und Verpackungsindustrie sowie im Maschinenbau und in der Logistik eingesetzt. Die Vorteile liegen auf der Hand:
- Höhere Umweltfreundlichkeit. Nachhaltigkeit und Senkung des CO2-Fußabdruckes gehört in vielen Firmen zum erklärten Unternehmensziel und kann mit einem bedarfsgerechten Kühlkonzept effizienter angestrebt werden. Auch ist zu berücksichtigen, dass weniger verbaute Kühltechnik auch weniger Kältemitteleinsatz bedeutet – und damit auch weniger Treibhausgaspotenzial sowie Rückbau- und Recyclingaufwand.
- Reduzierung des Energieverbrauchs. Die Elektrizitätskosten für den Betrieb der aktiven Kühlmedien können durch die bedarfsgerechte Kühlung und den damit verbundenen kleineren Dimensionen der Kühlmedien deutlich gesenkt werden.
- Höhere Betriebssicherheit. Durch die homogenere Klimatisierung und die geringeren Wärmeschwankungen werden die Bauteile geschont und altern weniger schnell. Im Ergebnis können Wartungszyklen verlängert werden, Umrüst- oder Neubeschaffungskosten – durch frühzeitigen Komponentenausfall – lassen sich senken.