In trockene Tücher bringen

Kondensatmanagement mit Peltiertechnik

In trockene Tücher bringen

Feuchtigkeit in Schaltschränken ist ein großes Problem und wird oft unterschätzt. Schon ein Tropfen Wasser an der falschen Stelle kann erhebliche Folgen haben. Mit der Peltiertechnik können Anwender mit geringem Energieaufwand das Risiko der Kondensatbildung minimieren. Elmeko gehört zu den führenden Anbietern dieser modernen, wartungsfreien Technologie.

 Kondensatung in einem Schaltschrankgehäuse kann nicht nur zu unschöner Korrosion führen, sondern einzelne Elektronikbauteile und ganze Steuerungen außer Gefecht setzen. (Bild: Elmeko GmbH + Co. KG)

Bild 1 | Kondensatbildung in einem Schaltschrankgehäuse kann nicht nur zu unschöner Korrosion führen, sondern einzelne Elektronikbauteile und ganze Steuerungen außer Gefecht setzen. (Bild: Elmeko GmbH + Co. KG)

Der Trend hin zu kompakten, dezentral installierten Gehäusen und der wachsende Elektronikanteil in automatisierten Prozessen erhöht weiter den Bedarf zuverlässiger und energieeffizienter Klimatisierungstechnik. Der Bildung von Feuchtigkeit und dem Risiko der Überhitzung von Bauteilen muss dabei unter allen Umständen wirkungsvoll und energiesparend begegnet werden, damit die verwendete (Micro)-Elektronik nicht vorzeitig schlapp macht und es zu teuren Produktionsausfällen kommt. Bei Temperaturschwankungen, hoher Luftfeuchtigkeit und niedrigen Temperaturen, oder auch bei Wetterwechsel kann sich Feuchtigkeit in Schaltschränken und Gehäusen bilden. Dann kommt es zu Kondensation, was Korrosion, Störungen und Ausfall von Elektronik verursacht. Deshalb wird Kondensatmanagement überall dort benötigt, wo Feuchtigkeit auftritt. Das ist beispielsweise bei Outdoor-Anwendungen der Fall, aber auch bei Prozessen mit schwankenden Temperaturen sowie auch in der Lebensmittelindustrie.

 Wird an das Halbleiter-Peltierelement eine Gleichspannung angelegt, kühlt eine Seite ab, während sich gleichzeitig die gegenüberliegende Seite erwärmt. Diesen Effekt kann zum Kühlen, Heizen und Entfeuchten genutzt werden. (Bild: Elmeko GmbH + Co. KG)

Bild 2 | Wird an das Halbleiter-Peltierelement
eine Gleichspannung angelegt, kühlt eine Seite ab, während sich gleichzeitig die  gegenüberliegende Seite erwärmt. Diesen Effekt kann zum Kühlen, Heizen und Entfeuchten genutzt werden. (Bild: Elmeko GmbH + Co. KG)

Wie sich Kondensat vermeiden lässt

Um Kondensat zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren, muss der Schaltschrank dicht geschlossen sein. Die auftretende Innentemperatur sollte nicht unter der Außentemperatur liegen. Anwender sind also gut beraten, den installierten Temperaturregler nicht unter +35°C einzustellen. Generell ist es ratsam, zur Überwachung der Feuchte außerdem einen Hygrostat einzubauen. Welche Auswirkung haben die Relative Feuchte (RH) und die Luftsättigung? Ab etwa 40% RH beginnt sich dünnster Wasserfilm im molekularen Maßstab zu bilden. Ab etwa 60% RH bilden sich bis zu vier Molekül-Lagen. Hier können Wechselwirkungen mit Verunreinigungen auf der Filmoberfläche entstehen. Ab etwa 80% RH haben sich schon zehn Moleküllagen gebildet und verhalten sich bereits ähnlich wie ’normales‘ Wasser. Es können Lösungsvorgänge von Salzen und ionische Prozesse ablaufen. Laut Taupunkt-Tabelle liegt der Taupunkt bei einer Temperatur von +20°C und einer Feuchte von 70% bei etwa +14,4°C. Bei einer Raumtemperatur von +20°C und einer relativen Luftfeuchte von 60% beträgt die absolute Feuchte 0,00886 (kg Wasser/m³ Luftvolumen). Steigt die Temperatur auf +29°C, steigt auch die Luftfeuchtigkeit auf 0,015kg/m³ Luftvolumen.

Kondensatmanagement schafft wirkungsvolle Hilfe

Das Kondensatmanagement hat zum Ziel, die Luftfeuchtigkeit in einem Schaltschrank sicher zu reduzieren. Dazu ist die Überwachung und Regelung der Feuchte durch einen Hygrostaten zwingend. Das Auffangen vom Kondenswasser über eine Kondensatrinne und das wirkungsvolles Ableiten von Kondenswasser über den Kondensatablaufstutzen nach außen ist ebenso notwendig. Zum Ausgleich von Temperaturschwankungen werden Heizungen installiert. Die eigentliche Lufttrocknung gelingt durch ein Entfeuchtungsgerät auf Basis der Peltiertechnik von Elmeko.

Entfeuchtungsgeräte halten Luft gänzlich trocken

Wo keine Luftfeuchte ist, kann auch kein Kondenswasser entstehen. Daher hat Elmeko mit dem PSE 30 eine Serie kompakter Entfeuchtungsgeräte auf den Markt gebracht, die thermoelektrisch mit Peltiertechnik arbeiten. Die Schaltschrankluft wird im Inneren des PSE-Gerätes über eine kalte Fläche geführt, wodurch sich die Feuchtigkeit dort als Kondensat niederschlägt und gesammelt wird. So wird die Luft im Schrank zuverlässig getrocknet und das Kondensat über einen Schlauch abgeleitet. Der Schlauch kann über eine Schottverschraubung oder einen Kondensatablaufstutzen aus dem Schaltschrank geführt werden. Das PSE 30 gibt es in drei verschiedene Ausführungen für diverse Einsatzfälle: Das Standardgerät für den stationären Betrieb besitzt eine offene Kondensatwanne und wird senkrecht als Teileinbau installiert. Für den Einsatz in größeren Schaltschränken oder bspw. in mobilen Einheiten wie Baumaschinen verfügt das PSE 30L über ein geschlossenes Gehäuse mit Lüfter, der aktiv warme, feuchte Luft durch das Gerät fördert. Es wird ebenfalls senkrecht eingebaut. Maximale Freiheit bietet das PSE 30LP: Mit seinem geschlossenen Edelstahlgehäuse, Lüfter und Kondensatpumpe ist es sogar in rotierenden Anwendungen verwendbar wie in Rotornaben von Windenergieanlagen. Die Vorteile dieser kompakten Geräte liegen auf der Hand: Gegenüber herkömmlichen Heizverfahren sparen sie erhebliche Energiekosten. Durch die Entfeuchtung der Luft im Schaltschrank wird eine Betauung vermieden – selbst bei Einsatzbereichen in tropischem Klima, bei hohen Temperaturen und gleichzeitig hoher Feuchte. Die Geräte arbeiten an 24V DC-Systemen und werden einfach über Zugfederklemmen angeschlossen. Der Teileinbau in die Schaltschrank-Seitenwand oder Kompletteinbau im Gehäuse sind möglich.

 Die Entfeuchtungsgeräte der PSE 30-Serie halten die Luft im Schaltschrank trocken. Per Schlauch wird das Kondensat aus dem dichten Gerät sicher nach außen abgeleitet. (Bild: Elmeko GmbH + Co. KG)

Bild 3 | Die Entfeuchtungsgeräte der PSE 30-Serie halten die Luft im Schaltschrank trocken. Per Schlauch wird das Kondensat aus dem dichten Gerät sicher nach außen abgeleitet. (Bild: Elmeko GmbH + Co. KG)

Schaltschrankheizungen verhindern Temperaturschwankungen

Durch den Einbau von Schaltschrankheizungen werden Temperaturschwankungen ausgeglichen und dadurch eine Kondensatbildung verhindert. Die Elmeko-Heizungen mit PTC-Heizelementen sind selbstregelnd und haben in einem großen Spannungsbereich nahezu die gleiche Heizleistung. Durch die profilierten Aluminiumgehäuse wird bei kompakter Bauform eine optimale Wärmeabstrahlung erreicht. Für Heizleistungen von 50W bis 1.500W sind die Heizungen mit Lüfter zur besseren Luftumwälzung ausgerüstet.

Kondensatverdampfer für kleine Kondensatmengen

Als Ergänzung zum Elmeko-Entfeuchtungsgerät PSE 30, aber auch zu den Peltier-Kühlgeräten oder für Anwendungen, in denen nur geringe Mengen Kondensat anfallen, ist der neue Kondensatverdampfer KV 60 von Elmeko ausgelegt. Er sammelt das Kondensat in einem 60ml großen Edelstahlbehälter und lässt es außerhalb des Schaltschranks über ein energiesparendes PTC-Heizelement zuverlässig verdampfen. Ein integriertes Nachlaufrelais hält das System so lange in Betrieb, bis die Feuchtigkeitsmenge im Schrank sicher verdampft ist. Eine Kontrolllampe zeigt den jeweiligen Schaltzustand an. Das KV 60 wird senkrecht außen am Gehäuse unterhalb des Kühlgerätes montiert. Daher sind auch Nachrüstungen an bestehenden Anlagen möglich.

Sinnvolles Zubehör für Kondensatmanagement

Auch mit Zubehör-Komponenten lässt sich das Risiko von Feuchtebildung im Schaltschrank begegnen. Mit einem Kondensatablaufstutzen aus Edelstahl oder Kunststoff kann angesammeltes Wasser durch den Boden eines Gehäuses abgeleitet werden. Die UL-zugelassenen Ablaufstutzen dienen darüber hinaus auch zum Druckausgleich: Temperaturbedingte Unterdrücke in einem Gehäuse, durch die Wasser und Feuchtigkeit in das Gehäuse gesaugt werden können, lassen sich so verhindern. Eine mechanische Einweg-Absperrung verhindert bei ausgeglichenem Druck, dass Wasser und Schmutz in das Gehäuse eindringen. n Die richtige (Aus)wahl plus Herstellerberatung

Die richtige (Aus)wahl plus Herstellerberatung

Die genaue Berechnung der benötigten Kühl- bzw. Heizleistung für Schaltschränke und Gehäuse ist die Voraussetzung für den zuverlässigen Betrieb einer Anlage. Unter Berücksichtigung der relevanten Einflussfaktoren wie Umgebungstemperatur, Verlustleistung, Schaltschrank-Material, -Größe und Aufstellungsart ermitteln Planer mit dem neuen Software-Tool Delta T in nur drei Schritten die benötigte Klimatisierungsmaßnahme. Die neue Taupunktberechnung gibt Hinweise über gegebenenfalls auftretendes Kondensat. Als Ergebnis schlägt das Tool entsprechende Kühlgeräte, Heizungen, Lüfter oder Wärmetauscher aus dem Elmeko-Programm vor, die sofort über den Shop des Herstellers bestellt werden können. Bei Gefahr der Kondensation wird ebenfalls ein Entfeuchtungsgerät empfohlen. Über eine Druckfunktion beispielsweise als pdf-Datei gibt das Programm direkt die wichtigen Unterlagen für die Dokumentationen aus. Als kostenlosen Service bietet Delta T die Möglichkeit, die Berechnung online zur Bewertung an die Elmeko-Experten zu senden. Kurzfristig gibt es fundierte Rückmeldungen zu speziellen Themen wie Regelung, Einbaulage, u.v.m. sowie ein Angebot zu den entsprechenden Komponenten. Delta T gibt es kostenlos für PC, Tablet und Smartphone über die Hersteller-Website www.elmeko.de, über Google Play für Android und im App Store.

Elmeko GmbH + Co. KG
www.elmeko.de

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