Wer bereits bei der Schaltschrankplanung thermische Parameter berücksichtigt, kann die positiven Effekte passiver Kühlmethoden besser nutzen. Dabei sind insbesondere zehn idealtypische Planungsregeln zur effektiven Schaltschrankentwärmung zu beachten.
Erstens:
Die Umgebungstemperatur hat wesentlichen Einfluss auf die Wärme im Schaltschrank. Temperaturänderungen in der Umgebung sind 1:1 im Schaltschrankinneren nachweisbar. Erfolgt die Schaltschrank-klimatisierung mit Umgebungsluft als Wärmesenke, etwa bei der freien Kühlung oder mit Luft/Luft-Wärmeübertragern, so stellen sich im Schaltschrankinneren stets höhere Lufttemperaturen als aussen ein. Grundsätzlich gilt: Tiefer als die Umgebungstemperatur geht es auf natürliche Art und Weise im Schaltschrankinneren nicht. Ein Abkühlen der Schaltschrankinnentemperatur unter die Umgebungstemperatur ist mit Kühlgeräten oder Luft/Wasser-Wärmeübertragern theoretisch möglich. Allerdings wird über die äusseren Oberflächen Wärme eingetragen. Daraus folgt: Eine tiefere Temperatur im Schaltschrank als ausserhalb ist ineffizient. Hingegen wird der Betrieb umso effizienter, je tiefer die Umgebungstemperatur liegt.
Sperrige Bauteile ausserhalb des Luftstroms platzieren
Zweitens:
Die günstigsten Verhältnisse lassen sich optimal mit freistehenden Einzelschränken erzielen. Hier geben alle Seiten Wärme durch Konvektion und Strahlung an die Umgebung ab.
Drittens:
Bauteilkompaktheit vermindern. Verdichtung schafft Hotspot-Bereiche. Bei enger Nachbarschaft von Bauteilen entstehen gefährliche Hotspots, also ausgeprägte Luftbereiche mit unzulässig hohen Temperaturen.Verringerte Bauteilkompaktheit reduziert die Gefahr der Hotspot-Bildung.
Viertens:
Die Bauteilplatzierung. Für die in der Praxis häufig anzutreffende Klimatisierungsvariante mit Frontanbauklimagerät kann mit keiner praktikablen Massnahme eine Zirkulationsströmung um den Verdrah-tungsrahmen herum erzeugt werden. Daher ist für diesen Fall die korrekte Bauteilplatzie-rung besonders wichtig. Generell ist darauf zu achten, dass keine grossflächigen und sperrigen Bauteile das ungestörte Einströmen von Kaltluft sowie das Absaugen von Warmluft behindern. Bauteile mit grosser Verlustleistung sollten nahe bei der Kaltluftzufuhr platziert werden.
Das Mischen der warmen Luft reduziert die Temperaturunterschiede
Fünftens:
Vermeidung von Temperaturschichtungen. Bei freier Kühlung können grosse Temperaturunterschiede von unten nach oben entstehen. Diese Schichtung kann durch eine Zwangsumwälzung mittels geeigneter Luftverteilungsverfahren vermieden werden. Durch Vermischung unterschiedlich temperierter Luftbereiche resultiert eine Vereinheitlichung der Lufttemperatur. Durch den Einbau eines Airblowers in den Schaltschrank lässt sich die maximale Lufttemperatur senken.
Sechstens:
Vermeidung von Luftkurzschlüssen. Bei ungünstigen Einbaulagen der aktiven Klimakomponenten, z.B. eines Klimagerätes, wird ein Teil der eingebrachten Kaltluft direkt wieder abgesaugt werden. Man spricht von einem Kurzschlussstrom der Kaltluft. Abhilfe verspricht die Installation von strömungsleitenden Einbauten, beispielsweise Bleche zwischen Kalt- und Warmluft. Die thermofluiddynamischen Vorgänge im Schaltschrankinneren lassen sich mittels CFD (computational fluid dynamics) im Voraus berechnen.
Luftleitbleche verhindern Strömungstotgebiete und Hotspots
Siebtens:
Eine effektive Kühlung erfordert die Umströmung der wärmeabgebenden Bauteile mit Kaltluft. Dazu führt man die zwangsumgewälzte Schaltschrankinnenluft so, dass eine Zirkulationsströmung um den Verdrahtungsrahmen entsteht. Steht nicht die gesamte Schaltschrankhöhe für die Zirkulationsströmung zur Verfügung, beispielsweise wegen einer Kabelzufuhr im unteren Schaltschrankbereich, kann zur Aufrechterhaltung der Zirkulationsströmung ein Trennblech als Strömungsführung und Zonierung eingezogen werden.
Achtens:
Dachklimageräte sind zweckmässig, wenn deren Kaltluftauslässe und die Warmluftabsaugung so angeordnet sind, dass die Strömung etwa von hinten nach vorne um den Montagerahmen zirkuliert. Mit Frontanbauklimageräten sind ebenfalls gute thermische Verhältnisse im Schaltschrankinneren erzielbar, wenn auf die Bauteilanordnung geachtet wird. Dach- und Frontanbau sind einem Seitenanbau vorzuziehen, sofern sich die Bauteilkompaktheit nicht ändern lässt.
Neuntens:
Zirkulationsströmungen sollten durchgehend um den Montagerahmen herum ermöglicht werden. Luftleitbleche vermeiden Hotspots, indem sie Teilströme kalter Luft von hinten nach vorne in thermisch kritische Bauteilzwischenräume leiten.
Zehntens:
Einsatz von Kabelführungen und Kammdeckeln. Empfohlen wird grundsätzlich die Verkabelung hinter den Montagestegen seitlich nach unten. Sollte die Bauteilinstallation es zulassen, empfiehlt sich der Schaltschrankbetrieb ohne Kammdeckel.
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