Kompakte Kühlung von Schalt- und Steuertechnik

Konstant gutes Klima

In modernen Industrieanlagen nimmt die Anzahl dezentraler Steuer- und Bedieneinheiten weiter zu, um direkt vom Feld aus Maschinen und Prozessabläufe ansteuern und beobachten zu können. Gerade bei kleinformatigen Gehäusen und dichter Bestückung kann die anfallende Verlustwärme zu Leistungsbeeinträchtigungen bis hin zum Ausfall temperaturempfindlicher Schaltelektronik führen. Mit kompakten Kühllösungen lässt sich eine kontinuierliche Wärmeabfuhr gewährleisten, die maßgeblich zur langlebigen Funktionstüchtigkeit der Schaltelemente beiträgt.

Je nach Lüfteranordnung erzeugen Abluft-Systeme einen Gehäuseüberdruck (m. und l.), um die Wärmeabfuhr zu forcieren. (Bild: Seifert Systems GmbH)

Dezentral vernetzte Schalt- und Steuertechnik erhöht die Flexibilität im Feld, weil sich Steuerbefehle und Sensorsignale direkt vor Ort verarbeiten lassen. Zudem verringern in unmittelbarer Maschinennähe positionierte Schaltkomponenten den Installations- und Verkabelungsaufwand. Ferner kann auch der Bedarf an raumgreifenden Schaltgehäusen zugunsten kompakter Einheiten reduziert werden. Insbesondere bei platzsparender Gehäusedimensionierung und beengter Einbausituation lässt sich die erforderliche Wärmeabfuhr meist jedoch nicht durch freie Konvektion bewerkstelligen. Gefragt sind daher kleinformatige Lösungen, die die Verlustwärme abführen und für konstante Temperaturverhältnisse im Gehäuseinneren sorgen.

Überhitzung vorbeugen

In der Regel halten elektronische und elektrotechnische Schalt- und Steuerkomponenten einer Maximaltemperatur von +50°C stand. Bei dauerhafter thermischer Grenzbelastung ist mit drastischen Leistungseinbußen und einer deutlich verringerten Lebensdauer zu rechnen. Bereits durch Absenkung um 10°C lässt sich hingegen eine doppelt so hohe Langlebigkeit erzielen. Ein optimales Verhältnis zwischen Lebensdauer und zur Kühlung erforderlicher Leistungsaufnahme ergibt sich üblicherweise dann, wenn die Gehäuseinnentemperatur konstant in etwa 35°C beträgt. Bei niedrigeren Umgebungstemperaturen lässt sich dieser Wert durch Belüftung des Gehäuseinneren erreichen. Hierzu bietet der Klimatisierungsspezialist Seifert Systems kompakte Austrittsfilter und Filterlüfter an, die ohne aufwändige Gehäusebearbeitung werkzeuglos in passend dimensionierte Ausbrüche eingerastet werden können.

Seifert bietet wartungsfreundliche Filterlüfter zur effizienten Wärmeabfuhr mit Luftvolumenströmen von 12m³/h bis 760m³/h. (Bild: Seifert Systems GmbH)

Sauber durchlüften

Im oberen Gehäusebereich installierte Austrittsfilter lassen die warme Luft nach Außen entweichen und verhindern, dass Staub und Schmutz ins Innere eindringen können. In Kombination mit einem Filterlüfter im unteren Teil des Gehäuses sorgt die kontinuierliche Luftzirkulation für ein homogenes Schaltschrankklima und beugt so dem Entstehen gefährlicher Wärmenester vor. Aufgrund des leichten Überdrucks der über den Lüfter eingepressten Luft wird die Warmluft aus dem Gehäuse verdrängt und kann der Luftaustausch nur durch den gefilterten Einlass erfolgen. Filterlüfter von Seifert sind montagefreundlich und wartungsarm konstruiert. Die Lüftereinheiten verfügen über selbstschmierende Kugellager und eine dauerhafte Schaumraupen-Dichtung aus temperaturbeständigem PUR. Die auswaschbaren Filtermatten sind leicht von außen auszutauschen und können bis zu zehnmal wiederverwertet werden. Für einen besonders energieeffizienten Lüfterbetrieb kann eine Thermostatregelung angeschlossen werden, die das Gerät nur bei Überschreiten des eingestellten Grenzwerts aktiviert. Seifert bietet nach CE, cURus und CSA zugelassene Filterlüfter in zehn verschiedenen Leistungsstufen in vier Standardabmessungen und Luftvolumenströmen von 12m³/h bis 760m³/h sowie Varianten für den Dachaufbau an. Alle Modelle sind auch in EMV- und IP55-Ausführungen sowie als NEMA 3R-Varianten in UV- und frostbeständiger Materialbeschaffenheit erhältlich.

Kompakte Peltier-Kühlgeräte: Flexible, wartungsarme Gehäuseklimatisierung ohne Kältemittel und Kompressor (Bild: Seifert Systems GmbH)

Kompakt abkühlen

Um bei beengtem Einbauraum eine aktive Kühlung von Schalt- und Steuergehäusen unterhalb der Umgebungstemperatur zu realisieren, empfiehlt sich der Einsatz von Peltier-Kühlsystemen. Die Geräte können – anders als konventionelle Kühltechnik – unter Berücksichtigung des Kondensatablaufs in nahezu jeder Einbaueinlage montiert werden. Ihre auf dem Peltier-Effekt basierende Funktionsweise nutzt die thermoelektrische Temperaturleitfähigkeit von Halbleitern mit unterschiedlichen elektronischen Wärmekapazitäten. Unter Strom werden die Elektronen des einen Leiterbandes auf ein energetisch höheres Niveau angehoben und nehmen dabei Wärme auf, während auf der anderen Seite das Energieniveau absinkt und Wärme freigesetzt wird. Auf diese Weise vollzieht sich ein kontinuierlicher Wärmetransfer von innen nach außen, ohne eines Kältemittels und Kompressors zu bedürfen. Dies schont die Umwelt, verringert erheblich den Wartungsbedarf und erlaubt sehr kompakte Bauformen für die flexible Installation. Mit seiner Baureihe SoliTherm Peltier führt Seifert für den Innen- wie Außeneinsatz geeignete Peltier-Systeme in robusten, korrosionsbeständigen V2A- oder V4A-Edelstahlgehäusen mit Schutzart IP66 zum Anbau und Halbeinbau. Die neun Modellvarianten mit Nutzkühlleistungen von 30W bis 800W sind in sieben verschiedenen Gehäusegrößen zum Halbeinbau oder Anbau verfügbar, und für einen Temperaturbereich zwischen -20°C und +65°C ausgelegt. Peltier-Elemente und die geräuscharme Lüftereinheit verfügen über separate Anschlüsse und sind abhängig von der Kühlleistung entweder mit AC-Weitspannungsbereich (120 – 230V) oder mit verschiedenen DC Spannungen (12, 24 und 48V) lieferbar.

Fazit

Mit dem Trend zu dezentraler Steuertechnik für Maschinen und Anlagen steigt der Bedarf an kompakter Klimatisierungstechnik, um die empfindliche Schaltelektronik zuverlässig und dauerhaft vor Überhitzung zu schützen. Hier bietet Seifert Systems mit seinen Filterlüftern und Peltier-Geräten montagefreundliche und wartungsarme Lösungen für ein konstantes Klima im Steuergehäuse.