Lageunabhängige
Klimatisierung in mobilen
Anwendungen

Die moderne Bahntechnik ist ohne Elektronik, Mess- und Kommunikationstechnik nicht denkbar. Eine besondere Herausforderung ist die energiesparende Klimatisierung von Elektronik in mobilen Anwendungen wie in Loks oder Waggons. Mit seinen Halbleiter-basierenden Systemen bietet Elmeko speziell für diese Fälle Kühl-, Heiz- und Entfeuchtungsgeräte, die robust und wartungsarm sind und zuverlässig selbst unter extremen Bedingungen wie Hitze, Staub oder Vibrationen arbeiten.

Solange Elektronikgehäuse und Schaltschränke unbeweglich aufgestellt sind, bieten sich eine Menge an Lösungen verschiedener Hersteller, diese zu klimatisieren. Geht es jedoch in mobilen Anwendungen um lageunabhängiges Funktionieren selbst unter starken Vibrationen und dynamischen Belastungen wie Beschleunigung und Bremsung, kommt der Planer solcher Anlagen nicht um Systeme mit Peltiertechnik herum, wie sie Schaltschrank-Spezialist Elmeko entwickelt und kundenspezifisch anpasst. Die Halbleitertechnik spielt bei diesen Geräten eine entscheidende Rolle, weil sie ohne bewegliche Teile und Kühlmittel und daher lageunabhängig arbeiten: Heizelemente auf PTC-Basis sind hier ebenso zu nennen wie die Kühl- und Entfeuchtungssysteme auf Basis leistungsstarker Peltiertechnik. Kompakte Bauweise, mobile Einsatzmöglichkeiten und niedriger Energieverbrauch sind weitere Features dieser Systeme.

Kühl- und Heizsysteme für mehr Zuverlässigkeit

Da Elektronikkomponenten nur in einem begrenzten Temperaturbereich zuverlässig arbeiten (-20 bis +45°C) und Temperaturstress (stark wechselnde Temperaturen) zu sinkender Lebensdauer führt, müssen die Systemgehäuse klimatisiert werden. Hitze führt zur Reduzierung der Lebensdauer und zu Totalausfall. Elektrogeräte erzeugen bei Betrieb Verlustwärme, die abgeführt werden muss. Im ungünstigen Fall kommt noch eine hohe Umgebungstemperatur hinzu, so dass eine aktive Kühlung erforderlich ist. Kälte und Temperaturschwankungen führen zu Feuchtebildung. Bei Anwendungen bei Tiefsttemperatur bis -40°C muss die Elektronik im Schaltschrank vor Inbetriebnahme aufgeheizt werden. Feuchte tritt auch auf, wenn eine Absenkung der Temperatur stattfindet und dadurch der Taupunkt unterschritten wird, z.B. bei Abkühlung in den Nachtstunden, bei Einsatz eines Kühlgerätes oder nach dem Abschalten der Anlage. Bei hoher Luftfeuchte beispielsweise von 90 Prozent kann Kondensation bereits auftreten, wenn die Temperatur um 2K absinkt, z.B. von +40 auf +38°C. Erschwerend kommt hinzu, dass Schaltschränke dicht sind mit Schutzarten von IP54 bzw. IP65. Die Hauptanforderungen an Klimatisierungssysteme in der Bahntechnik sind demnach:

• •  kompakte Bauweise,
• •  gute Regelbarkeit,
• •  niedriger Energieverbrauch,
• •  wartungsarmer Betrieb,
• •  hohe Lebensdauer,
• •  hohe Schutzart.

Heizungen halten Elektronik auf Temperatur

Die Heizungen schützen die im Schaltschrank eingebauten Komponenten vor zu niedrigen Temperaturen und vermeiden die Kondensatbildung im Schaltschrank durch große Temperaturschwankungen oder erhöhte Luftfeuchte. Wahlweise mit PTC-Heizelementen oder Festwiderständen gibt es die Elmeko-Systeme mit Heizleistungen von 10 bis 1000W. Manche Varianten sind mit Lüfter ausgestattet und sorgen so für eine optimale Temperaturverteilung im Schaltschrank. Effiziente Heizungssysteme bietet Elmeko mit der SL-Serie mit Heizleistungen von 250, 350, 500 und 650W bei +20°C. Sie sind so konzipiert, dass sie in das gleiche Kompaktgehäuse passen. Das erleichtert das Schrankdesign und ermöglicht den einfachen Austausch, sollte sich die erforderliche Heizleistung ändern. Das Gehäuse aus robustem hochtemperaturbeständigen Kunststoff misst nur 86x100x105mm (BxHxT). Mit zwei individuell schaltbaren Heizkreisen aus wartungsfreien PTC-Heizelementen und einem starken Lüfter ausgestattet sorgen die Heizungen für optimale Temperaturen im Schaltschrank und minimieren die Feuchtebildung. Ein integrierter Temperaturwächter schaltet die Heizung bei Lüfterausfall ab, um Überhitzungen zu vermeiden.

Kompakte Kühlgeräte bis IP67 und Nema 4X

Bei höherer Verlustwärme oder Umgebungstemperaturen kommt man um eine aktive Kühlung nicht herum. Statt wie bei herkömmlichen Kühlgeräten mit Kompressortechnik und Kühlflüssigkeit arbeiten die Geräte mit der wartungsfreien und energiesparenden Peltiertechnik: Dieses innovative Verfahren arbeitet auf Halbleiterbasis und ist damit völlig lageunabhängig einsetzbar. Wird an das Peltier-Element eine Gleichspannung angelegt, so kühlt eine Seite ab, während sich gleichzeitig die gegenüberliegende Seite erwärmt. Die Kühlgeräte der PK-Serie gibt es mit Kühlleistungen von 30 bis 300W. Sie sind in einem robusten Edelstahlgehäuse untergebracht mit Schutzart IP65 bzw. IP67. Diese Geräte sind damit wasser- und staubdicht. Außerdem haben sie die Zertifizierung nach UL Type Rating 4X (Nema 4X) bestanden. Mit dieser Qualifikation wird ihre Outdoor-Tauglichkeit und Beständigkeit gegen Regenwasser, Strahlwasser, Eisbildung und Korrosion bestätigt. Sie können also bedenkenlos in Anwendungen mit hohem Reinigungsanteil zum Einsatz kommen. Das 30W-Gerät misst ganze 112x160mm bei Einbautiefe von 70mm. Beim leistungsstarken 300W-Typ sind es 330x333mm bei einer Einbautiefe von 90mm. Für den Fall, dass im Schrankinneren kein Bauraum zur Verfügung steht, sind alle Typen auch mit einem speziellen Anbaugehäuse verfügbar.

Entfeuchtungsgeräte gegen Kondensat-Bildung

Elektronik und Feuchtigkeit vertragen sich nicht. Um Kondensat sicher aus einem Gehäuse abzuführen, hat Elmeko das kompakte Entfeuchtungsgerät PSE 30 LP entwickelt. Es arbeitet bei Betriebstemperaturen bis +65°C und benötigt erheblich weniger Energie als herkömmliche Schaltschrank-Klimatisierungssysteme. Bei einer hohen Dichtigkeit des Schaltschrankes arbeitet das Entfeuchtungsgerät je nach Umgebungsbedingungen nur eine kurze Zeit, um den Schrank zu entfeuchten. Solange, wie sich die Luftfeuchtigkeit nicht wieder erhöht hat, ist das Gerät auf Standby – im Gegensatz zu einer Heizung, die dauerhaft in Betrieb sein muss, um die Temperatur über dem Taupunkt zu halten. Die Luft aus dem Schaltschrank wird im PSE-Gerät über die kalte Fläche geführt. Dort schlägt sich die Feuchtigkeit nieder, das Kondensat wird gesammelt und durch eine Membranpumpe sicher nach außen geführt. Die Kondensation findet innerhalb des PSE-Gehäuses statt. Daher können keine Wassertropfen in den Schaltschrank gelangen. In der Bahntechnik lassen sich die Entfeuchtungsgeräte z.B. dann einsetzen, kurz bevor E-Loks bei Dienstende abgestellt werden. Denn dann kühlen die betriebswarmen Schaltschränke und Gehäuse ab, was zur Feuchtebildung führt. Entfeuchtet man vor dem Abstellen der Lok die Innenluft der Gehäuse, wird das Kondensat gezielt nach außen abgeführt. Sollte selbst während der Nachtstunden die Feuchtigkeit wieder ansteigen, lassen sich die Entfeuchtungsgeräte batteriegepuffert betreiben, weil sie sehr energiesparend arbeiten. n Neue LED-Leuchten im