Messung in der Praxis bei laufendem Betrieb
Bild 05: Temperaturverlauf Min und Max im Hauptströmungsbereich mit AirBlower
und Kühlgerät in Kombination. (Quelle: Lütze)
Bild 06: Temperaturverlauf Min und Max im Nebenströmungsbereich nur mit Kühlgerät. (Quelle: Lütze)
Bild 07: Nebenströmungsbereich Temperaturverlauf Min und Max mit AirBlower-Lüfter (Quelle: Lütze)
Im Rahmen des Projekts ergab sich, dass der Hauptströmungsbereich im Antriebsschrank liegt, der mit dem Lüfter und dem aktiven Kühlgerät betrieben wird. Der Nebenströmungsbereich konzentrierte sich auf den Steuerschrank, der nur mit Lüfter ausgestattet ist. Die Messfühler, die Daten liefern, wurden reduziert, sodass nur die Minimal- und Maximalwerte im Schaltschrank dargestellt wurden. Die Messungen wurden an zwei aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt: am ersten Tag ohne und am zweiten Tag mit Lüfter. Ziel war es, herauszufinden, welche Auswirkungen das Zuschalten des Lüfters auf das gesamte System hat, ob mögliche Strömungstotgebiete aufgelöst werden können und ob die Kombination mit einem aktiven Kühlmedium in der Praxis effizient ist.
Bei den Messungen am ersten Tag (Bild 4) liegen die Kennlinien (Luftschichtung) etwa 6 K auseinander, wobei der Temperaturbereich kleiner 40 °C ist, was zunächst positiv auffällt. Am zweiten Tag, nachdem der Lüfter zugeschaltet wurde (Bild 5, blaue Linien), beträgt die Schichtung nur noch etwa 2 K, jedoch steigt die Temperatur am Boden leicht an, was auf den Effekt des Umwälzens der Luft um den AirStream-Rahmen zurückzuführen ist. Im oberen Bereich wird der Temperaturverlauf linearer, da die kalte Luft je nach Intensität sofort in den Luftkreislauf eingebracht wird.
Der Nebenströmungsbereich (Bild 6) zeigt am ersten Tag der Messung – ohne Lüfter – deutlich höhere Schichtungen der Temperatur. Hier sind circa 23 K Differenz erkennbar sowie die Überschreitung der vorgegebenen Innentemperatur von 40 °C. Netzgeräte, die sich im oberen Bereich befinden, in der Nähe des Messpunkts, würden hier bei lüfterloser Kühlung und trotz des Klimageräts, das im angrenzenden Schrank aktiv taktet, zu hohen Temperaturen ausgesetzt werden.
Am zweiten Tag wurde der Lüfter zugeschaltet (Bild 7). Die blaue Linie zeigt wieder die Homogenisierung, die durch den Lüfter stattfindet. Die Temperatur Max (oberer Schaltschrankbereich unter dem Dach) wird auf circa 36 °C gesenkt. Der Hot-Spot-Bereich am Netzgerät wird aufgelöst.
Die Messreihe zeigt, welche Auswirkung das Umwälzen der Luft durch den Lüfter hat. Die Luftschichten werden aufgebrochen und gezielt um den Verdrahtungsrahmen bewegt. Die kalte Luft, die durch das Kühlgerät in den mittleren Schaltschrank eingebracht wird, kann auf die anderen Felder besser verteilt werden, da die Schränke zueinander offen sind. Wenn man die Ergebnisse aus der theoretischen Betrachtung, die zu Beginn dieses Projekts durchgeführt wurde, auf die Feld-Messergebnisse legt, ist zu erkennen, dass die Werte sehr nahe beieinander liegen. Die Lüfter homogenisieren in allen Feldern und lösen die Luftschichten auf. Das Taktverhalten des Klimageräts wird bedarfsgerecht angepasst, wenn die passive Kühlung nicht mehr ausreicht.
Fazit
Die Durchführung der Messung über einen Zeitraum von 18 Monaten ermöglichte eine umfassende Auswertung weiterer Informationen und Daten. Dabei bestätigten die Ergebnisse die solide Auslegung der Anlage, trotz der theoretischen Grenzwertbetrachtung. Selbst bei steigenden Umgebungstemperaturen wird ein konstanter Betrieb der Anlage gewährleistet und diese vor Überhitzung geschützt.
Literatur
- Friedrich Lütze GmbH, Weinstadt: www.luetze.com
- Universität Stuttgart, Stuttgart: www.uni-stuttgart.de