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Schaltschrank-Klimatisierung mit Wasser als Kühlmedium

| Autor: Hakan Türe und Ralf Schneider

Bei der Schaltschrank-Klimatisierung setzt sich die Wasserkühlung zunehmend durch. Rückkühlanlagen – sogenannte Chiller – machen es sogar möglich, Kühlwasser an Ort und Stelle zu erzeugen. Dadurch lassen sich viele Anforderungen noch besser und energieeffizienter erfüllen – vor allem im Maschinenbau.

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Bild 1: Die Rückkühlanlagen der neuen Generation sind in einem Schaltschrank mit 600 mm Einbautiefe untergebracht und passen deshalb gut in industrielle Schaltanlagen.
Bild 1: Die Rückkühlanlagen der neuen Generation sind in einem Schaltschrank mit 600 mm Einbautiefe untergebracht und passen deshalb gut in industrielle Schaltanlagen.
(Bild: Rittal)

In den vergangenen Jahrzehnten sind die durchschnittlichen Verlustleistungen in einem typischen Schaltschrank immer weiter gestiegen, sodass der Schaltschrank-Klimatisierung mit Wasser eine wichtige Rolle zukommt; denn mit Wasser als Kühlmedium lassen sich aufgrund der hohen Wärmekapazität bei gleichem Volumen deutlich höhere Wärmemengen transportieren als mit dem Medium Luft. Bei typischen Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten kann zum Beispiel die gleiche Wärmeenergie durch eine Kühlwasserleitung gelangen, die nur 1/30 des Querschnitts eines entsprechenden Lüftungsrohres hat. In Anwendungen, bei denen der eigentliche Prozess ebenfalls Kühlwasser benötigt, hat die Wasserkühlung weitere Vorteile. Auch die Energieeffizienz einer Wasserkühlung ist in der Regel höher.

Erfahrung mit Klimatisierung aus Rechenzentren in industrielles Umfeld übertragen

Der Systemlieferant Rittal bietet seit den 1990er-Jahren Klimatisierungslösungen an, die auf dem Prinzip der Wasserkühlung basieren. Dabei hat das Unternehmen seine langjährigen Erfahrungen aus der Klimatisierung von Rechenzentren in das industrielle Umfeld übertragen.

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Zum Portfolio gehören auch die Rückkühler der Serie Top-Therm-Chiller. Diese Geräte sind konsequent modular aufgebaut und in einen Standardschaltschrank des Typs TS 8 integriert. Damit fügt sich eine solche Rückkühllösung, wie in Bild 1 ersichtlich, nahtlos in eine Schaltanlage, die auf der Basis dieses Systems realisiert ist.

Die Chiller bestehen aus wenigen Modulen: aus Wassermodul, Kältemodul und Elektromodul mit Steuerung. Daraus lassen sich Rückkühler mit sieben verschiedenen Kühlleistungen von 8 bis 40 kW aufbauen. Solche modularen Lösungen und die damit verbundene Standardisierung vereinfachen die Fertigung und führen damit zu niedrigeren Kosten und kürzeren Lieferzeiten. Auch im Servicefall bietet die Modulbauweise Vorteile: Das Ersatzteilmanagement ist einfacher und die einzelnen Module lassen sich schnell und unkompliziert tauschen. Das Resultat sind geringere Kosten und eine hohe Verfügbarkeit der Anlage.

Neue Generation der Schaltschrank-Kühler mit zahlreichen Verbesserungen

Mit der neuen Generation seiner Top-Therm-Chiller hat Rittal zahlreiche Verbesserungen an den Geräten der Serie umgesetzt. Um die Integration zu erleichtern, sind die Rückkühler nun in Schaltschränke mit einer Tiefe von nur noch 600 mm eingebaut anstatt wie bisher von 800 mm. Diese geringere Tiefe ist in vielen industriellen Anwendungen der Standard. Gleichzeitig wurde im Aufbau der Chiller eine weitere Neuerung realisiert: Der Verflüssigerlüfter ist nun auf dem Dach des Schaltschrankes angebracht, was zu einer optimierten Thermodynamik des Gesamtsystems beiträgt. Insbesondere lässt sich dadurch die Wärmebelastung innerhalb des Chillers – vor allem des Elektronikmoduls – wirkungsvoll reduzieren.

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