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Industrielle Automation 1/2017

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Industrielle Automation 1/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Clever kühlen Dachlüfter bieten beste Wärmeabführung und Strömungsverteilung im Schaltschrank Eine effiziente Schaltschrank- Entwärmung ist in vielen Anlagen unabdingbar. Jedoch gilt es dabei einige Details beim Aufbau von Steuerungs- und Schaltanlagen zu beachten: die richtige Auswahl der Klimatisierungskomponente und die Einhaltung der Schutzart des Schaltschranks. Worauf Anlagenbauer und Betreiber achten sollten, um einen sicheren Anlagenbetrieb zu gewährleisten, zeigt der folgende Beitrag. verbessern die Wärmeverteilung im Schaltschrank und an den Schaltschrankwänden. Wärmeabführung durch Filterlüfter Reicht die Eigenkonvektion nicht aus, um die Verlustleistung der Elektronikkomponenten aus dem Schaltschrank abzuführen und damit einen hitzebedingten Ausfall von Komponenten zu vermeiden, muss mit aktiver Klimatisierung nachgeholfen werden. Eine kostengünstige und einfach umsetzbare Variante ist beispielsweise die Dachlüfter gewährleisten im Vergleich zu Filterlüftern eine wesentlich gleichmäßigere Temperaturverteilung an den Schaltschrankkomponenten Ob eine aktive Schaltschrank-Klimatisierung notwendig ist, hängt neben der Wärmelast im Schaltschrank und der maximal zulässigen Schaltschrankinnentemperatur auch von der maximalen Umgebungstemperatur am Aufstellort des Schaltschranks ab. Bei einer positiven Temperaturdifferenz, d. h. bei einer Umgebungstemperatur die unter der maximal zulässigen Schaltschrankinnentemperatur liegt, wird bereits durch Eigenkonvektion Wärme aus dem Schaltschrank abgeführt. Dieser Prozess, bei dem Wärme über die Schaltschrankwände nach außen abgegeben wird, kann durch den Einsatz von Innenlüftern unterstützt werden. Diese wälzen die Luft im Schaltschrank um und Judith Kötzsch ist Abteilungsleiterin Business Development International Service bei der Rittal GmbH & Co. KG in Herborn Wärmeabführung mittels Filterlüftern. Dabei wird die kühlere Umgebungsluft über den Lüfter gefiltert in den Schaltschrank eingeblasen und die wärmere Innenluft über einen Austrittsfilter aus dem Schaltschrank abgeführt. Wahlweise lassen sich auch Filterlüfter einsetzen, um warme Luft aus dem Schaltschrank herauszusaugen. In beiden Fällen besteht die Herausforderung darin, die Schutzart des Schaltschrankes nicht herabzusetzen und gleichzeitig einen maximal hohen Luftvolumenstrom zu erreichen, um so die eingebauten Elektronikkomponenten im Schaltschrank optimal zu entwärmen und der Entstehung von Hotspots vorzubeugen. Vorteile durch die Entwärmung mit Dachlüftern Neben traditionellen Filterlüftern, die in die Schaltschranktür oder die Seitenwand eingebaut werden, kommen oft auch Dachlüfter zum Einsatz. Diese werden dann bevorzugt im Steuerungs- und Schaltanlagenbau genutzt, wenn aus Platzgründen – beispielsweise bei angereihten Schaltschränken – eine Montage in die Schaltschrankwand oder -tür nicht möglich ist. Dachlüfter haben den Vorteil, dass sie sich platzsparend auf dem Schaltschrankdach installieren lassen und die ohnehin nach oben steigende Warmluft aus dem Schaltschrank absaugen und nach außen ausblasen. Der Einsatz von Dachlüftern gewährleistet – bedingt durch den günstigeren Strömungsverlauf – eine wesentlich gleichmäßigere Temperaturverteilung an den Schaltschrankkomponenten. Ergebnisse aus CFD-Analysen (computational fluid dynamics) zeigen, dass der Schrank beim Einsatz von Dachlüftern vor allem im oberen Drittel deutlich homogener durchströmt und entwärmt wird. Ausgeklügeltes Labyrinth- System gewährleistet Schutzart In der Vergangenheit konnten Dachlüfter raueren industriellen Anforderungen nicht standhalten, da sie über keine ausreichend hohe Schutzart verfügten. Um die Komponenten im Schaltschrank ausreichend gegen Staub und Spritzwasser zu schützen, ist aber genau dies notwendig. Mit einer neuen Dachlüfter-Generation bringt Rittal aktuell eine Lösung auf den Markt, die ohne zusätzliches Zubehör die Schutzart IP55 erreicht und die Elektronikkomponenten im Schaltschrank nicht nur optimal entwärmt, sondern auch sicher schützt. 38 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2017

01 Die Montage der Dachlüfter lässt sich bequem umsetzen; die Klemmbefestigung gewährleistet dabei ausreichend Anpressdruck 02 Der Strömungsverlauf beim Dachlüfter (li.) ist im Vergleich zum Filterlüfter (re.) erheblich homogener und damit günstiger für die Entwärmung der Komponenten Der Hersteller stellt diese Schutzart durch ein ausgeklügeltes Labyrinth-System und der Verwendung von hochwertig aufgeschäumten Dichtungen sicher. Aber auch der Einsatz von speziellen Filtermatten trägt zur Einhaltung der hohen Schutzart bei. Rittal setzt für eine zuverlässige Ausfilterung nahezu sämtlicher Staubarten ab einer Korngröße von 10 µm auf ein bewährtes Wirrfaservlies. Staubluftseitig weist es eine offene und auf der Reinluftseite eine geschlossene Gewebestruktur auf. Das Filtermedium schützt somit vor allem gegen Staub- und Schmutzpartikel, aber auch vor Flüssigkeiten, die andernfalls von oben in schädigenden Mengen in den Schaltschrank eindringen könnten. Zusätzlich unterstützt die neuartige Klemmbefestigung den Dachlüfter dabei, die hohe Schutzart zu erreichen. Damit wird ausreichend Anpressdruck für jede Blechstärke gewährleistet und das Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten verhindert. Hoher Luftvolumenstrom zur optimalen Entwärmung Welche Luftleistung ein Filterlüfter zur optimalen Entwärmung einer Anwendung haben muss, ergibt sich aus der Verlustleistung der Elektronikkomponenten und der Differenz zwischen maximal zulässiger Innen- und Außentemperatur. Eine hohe Luftleistung und große Druckstabilität des eingesetzten Ventilators sind vorteilhaft, wenn hohe Wärmelasten abgeführt werden müssen. Es empfiehlt sich, auf die Herstellerangabe zur Luftleistung mit eingesetzter Filtermatte zu achten, da dies dem Einsatz in der Praxis entspricht. Die Angabe zur Luftleistung geben Hersteller in der Regel in sogenannten Kenn-linienfeldern an, in denen der Strömungswiderstand des Luftfilters und der daraus resultierende Druckverlust berücksichtigt werden. Neben einer Passiv-Variante zur Unterstützung der Eigenkonvektion bietet Rittal daher Dachlüfter in drei Leistungsklassen zwischen 500 bis 1 000 m³/h an. Dabei sorgen leistungsstarke Radial ventilatoren dafür, dass die Lüfter auch mit eingesetzter Filtermatte besonders druckstabil laufen. Die Luftleistung kann noch erhöht werden, wenn anstelle eines Lufteintrittfilters zwei verwendet werden. Effizienz und Sicherheit im Betrieb Da das Thema Energieeffizienz in den letzten Jahren immer stärker in den Fokus gerückt ist, hat Rittal bei der Entwicklung besonderes Augen merk auf ausgefeilte Luftführung mit geringen Druckverlusten gelegt. Der Hersteller bietet da rüber hinaus den Dachlüfter in der größten Leistungsklasse 1 000 m³/h) mit EC-Ventilator an. Damit ergibt sich eine Reduktion der Leistungsaufnahme gegenüber den Vorgängermodellen von bis zu 50 %. Der Einsatz von Ventilatoren mit EC-Technologie bietet aber noch weitere Vorteile. Neben einem geringeren Stromverbrauch besteht die Möglichkeit, mittels der standardmäßig integrierten Steuerschnittstelle den Lüfter über ein 0 –10 V oder PWM- Signal (PWM = Pulsweitenmodulation) anzusteuern sowie die Lüfterdrehzahl und -funktion zu überwachen. Dies ermöglicht dem Anwender eine schnelle und einfache Ausfallerkennung der Lüfter und somit eine höhere Betriebssicherheit seiner Anlagen und kann die Lebensdauer des Lüfter - motors deutlich verlängern. Einfache Montage und Wartung Die Montage von Klimatisierungskomponenten auf dem Schaltschrankdach wird häufig als aufwändig wahrgenommen. Einen deutlichen Vorteil bieten hierbei modulare Schaltschränke, bei denen das Dachblech abgenommen und mit den Dachaufbaukomponenten bestückt werden kann. Um dem Anwender eine flexible und zugleich schnelle Installation zu ermöglichen, ist bei den Rittal- Dachlüftern die Befestigung wahlweise von innen oder außen möglich. Der Dachlüfter wird durch Einrasten von vier Rastnasen in den für alle Leistungsklassen identischen Montageausbruch gesetzt. Auch der Elektroanschluss lässt sich komfortabel über eine Steckerklemme vornehmen und ermöglicht dadurch eine zügige Verdrahtung. Aber nicht nur die Montage, sondern auch die Wartung kann je nach Lüfter-Design zeitsparend durchgeführt werden. Fotos: Rittal www.rittal.de Anpassungsfähig müssen sie sein... Der Spezialist für industrielle Kabelverschraubungen und Kabelkanäle Baugruppen Komplette, individuelle Kanal-Baugruppen – alles aus einer Hand www.pflitsch.de