Enthitzung durch Zirkulationsströmung (Bild: Friedrich Lütze GmbH)
Thermisch optimierte Platzierung
So sollten unter den Gesichtspunkten der Funktionalität, aber auch hinsichtlich der Wärmeentwicklung insbesondere Komponenten mit großer Verlustwärme so platziert werden, dass eine gegenseitige Erwärmung der Bauteile möglichst vermieden wird. Eine weitere Anforderung war die Reduzierung der Schaltschrankhöhe aufgrund der baulichen Gegebenheiten vor Ort von 2.000mm auf 1.800mm. Das Airstream-Raumgewinnpotential von rund 30 Prozent gegenüber der Montagetafel erlaubte die problemlose Erfüllung dieser Vorgaben und sorgte so für jede Menge Spielraum beim Schaltschrankaufbau hinsichtlich der thermischen Optimierung der Bauteile.
Planung und Simulation
Die Planung der Verdrahtungsrahmen erfolgte mit dem online verfügbaren Airstream-Konfigurator. Dieser beinhaltet alle für den Rahmenaufbau notwendigen Standardkomponenten, was eine schnelle Umsetzung der Zeichnung ermöglichte. Danach wurden für die insgesamt 6 Schaltschränke mithilfe des Airtemp-Wärmesimulators die zu erwartenden Innentemperaturen ermittelt. Aufgrund der vom Endkunden vorgegebenen hohen Umgebungstemperatur von bis zu 45°C war schnell klar, dass die Verwendung von Klimageräten unumgänglich sein würde. Zur besseren Abführung von Verlustwärme über das Schaltschrankgehäuse wurde darüber hinaus zusätzlich in jedem Schrank ein Airblower-Lüfter eingeplant. Dieser ist eine Lüftereinheit, die in Kombination mit dem Schaltschrankverdrahtungssystem Airstream genutzt werden kann. Der Lüfter wird möglichst weit oben im Rahmen auf der Rückseite montiert. Mit einem Luftvolumen von mehr als 500m³/h drückt er die warme Luft nach unten, anschließend steigt diese auf der Vorderseite wieder nach oben. Dabei wird über die Wände des Schaltschrankes permanent Temperatur nach außen abgegeben. Innerhalb weniger Minuten entsteht so ein homogenes Schaltschrankklima, Wärmenester werden aufgelöst. Der Lüfter wird dabei nur nach Bedarf zugeschaltet. In den Schaltschränken der Schweißanlage wurde darüber hinaus mit Airblade-Luftleitelementen punktuell Luft aus dem Luftstrom von der Rückseite nach vorne gebracht, um so die Temperatur an Geräten mit hoher Wärmeentwicklung zusätzlich reduzieren zu können. Durch den Einsatz des Systems konnten Anzahl und Leistung der Klimageräte auf ein Minimum reduziert werden. Der Airblower selbst verfügt dabei über eine geringe Verlustleistung von nur 15W. Die Verwendung des Verdrahtungssystems Airstream in Kombination mit einer thermisch optimierten Platzierung der Komponenten und unter Verwendung des Airblower-Lüftersystems stellt im Automobilbau mittlerweile eine technisch ausgereifte Lösung für eine optimierte Verteilung bzw. Abfuhr der Wärmeverlustleistung im Schaltschrank dar. Bei Schaltschränken kann dadurch die benötigte Kühlenergie deutlich reduziert und Maschinenstillstand durch Überhitzung vermieden werden.
