Eckdaten

Philip Morris will seine CO2-Emissionen permanent verringern. Auch bei der Schaltschrank-Klimatisierung will man alle Effizienzpotenziale ausschöpfen. Aus diesem Grund prüfte das Unternehmen, inwieweit sich der Austausch von Schaltschrank-Kühlgeräten durch neue Technik von Rittal lohnt.

An zwei identisch ausgelasteten Verpackungslinien testete Philip Morris das neue Kühlgerät Blue e+  von Rittal mit einer Kälteleistung von 1,5 kW sowie ein Wettbewerbsgerät mit 1,1 kW. Geprüft wurden die beiden Vergleichsgeräte an identisch ausgebauten Schaltschränken. In den Steuerungs- und Schaltschränken sind vergleichbare Einbauten wie Frequenzumrichter, PCs, Trafos und Netzteile installiert. Obwohl die Teststellung für ein Jahr angesetzt war, zeigten sich bereits nach kurzer Zeit deutliche Unterschiede bei den Geräten. Verbrauchte in dem zurückgelegten Zeitraum das bereits im Betrieb befindliche Kühlgerät 171 kWh, überzeugte Blue e+ mit einem Verbrauch von 34,7 kWh, was einer Einsparung von 79 % entspricht.

Hybridtechnik macht den Effizienz-Unterschied

Um die Energieeffizienz deutlich zu erhöhen, setzt Rittal bei seiner neuen Kühlgeräte-Generation Blue e+ erstmals auf ein innovatives, patentiertes Hybridverfahren.

Um die Energieeffizienz deutlich zu erhöhen, setzt Rittal bei seiner neuen Kühlgeräte-Generation Blue e+ erstmals auf ein innovatives, patentiertes Hybridverfahren. Rittal

Grund für die hohe Energieeffizienz der neuen Kühlgerätegeneration ist ein erstmals eingesetztes, patentiertes Hybridverfahren. Dieses arbeitet mit einer Kombination aus einem klassischen Kompressorkühlgerät und einer Heat Pipe. Letztere basiert auf der Verdampfung eines Arbeitsmediums in einem evakuierten Rohr. Der Transport des Dampfes einerseits und der kondensierten Flüssigkeit andererseits geschieht ohne aktive Komponenten und basiert rein auf physikalischen Prinzipien wie Schwerkraft und Kapillarkräften. Da weder ein Kompressor noch eine Pumpe notwendig ist, beschränkt sich der Energieverbrauch auf die Lüfter. Eine Heat Pipe ist besonders dann interessant, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen Schaltschrankinnenraum und Umgebung besteht. Eine Schaltschrankinnentemperatur von 35 °C und eine Hallentemperatur von 25 °C ist ideal für eine Heat Pipe. Mit einem Delta T von 10 K ließ sich allein über die Heat Pipe eine Verlustleistung von 600 W ohne den Einsatz des Kompressors abführen. Der Verdichter musste im Testzeitraum nicht einmal anlaufen. Um den Schaltschrank innen ausreichend zu kühlen, reichte die erbrachte Kühlleistung über die Heat Pipe aus.

Das neue grafische Touchdisplay bietet alle relevanten Informationen auf einen Blick.

Das neue grafische Touchdisplay bietet alle relevanten Informationen auf einen Blick. Rittal

Erhöhen sich im Laufe des Jahres die Außentemperaturen, schaltet sich die Kompressortechnik mit ein, aber auch deren Energieeffizienz ist sehr hoch. Denn die neuen Geräte sind mit DC-Motoren sowohl bei den Lüftern als auch beim Kompressor ausgerüstet. Mit der Inverter-Technologie, bei der über eine Spannungsregelung die Drehzahl von Kompressor und Lüfter eingestellt werden kann, lässt sich exakt die aktuell benötigte Kühlleistung bereitstellen. Der Energieverbrauch sinkt dadurch gegenüber herkömmlichen zweipunktgeregelten Lösungen deutlich. Dort schaltet die Kühlung beim eingestellten Maximalwert ein, meist 35 °C, und kühlt mit 100 Prozent der Leistung bis zum Erreichen der eingestellten unteren Temperaturschwelle. Das ist wenig energieeffizient und führt zu hohen Temperaturunterschieden im Schaltschrank. Innerhalb weniger Monate amortisierte sich so die Investition durch die eingesparten Kosten für elektrische Energie.

Lebensdauer erhöhen und Energiekosten senken

Mit der leistungsgeregelten Kühlung verlängert sich auch die Lebensdauer des Kompressors, da diese in erster Linie von der Anzahl der Einschaltvorgänge abhängt. Diese sind durch die Drehzahlregelung sehr selten, und demzufolge ist der Verschleiß minimal. Auch für die Komponenten im Schaltschrank ist diese Regelung, bei der die Temperatur konstant gehalten wird, besser. Die ständigen Temperaturschwankungen bei der klassischen Zwei-Punkt-Regelung dagegen verursachen thermischen Stress in den Komponenten. Mit den Blue-e+-Kühlgeräten spart Philip Morris insgesamt 55.000 Euro an Energiekosten pro Jahr. Man will die Geräte den Maschinenlieferanten verbindlich für die 38 internationalen Werke vorschreiben.

Durch die leistungsgeregelte Kühlung entfällt für alle Komponenten im Schaltschrank der thermische Stress.

Durch die leistungsgeregelte Kühlung entfällt für alle Komponenten im Schaltschrank der thermische Stress. Rittal

Ein weiterer Vorteil der Geräte ist die Mehrspannungsfähigkeit. Sie lassen sich praktisch mit allen weltweit üblichen Netzspannungen und Frequenzen betreiben. Der mögliche Eingangsspannungsbereich reicht von 110 (einphasig) bis 480 V (dreiphasig) bei Netzfrequenzen von 50 oder 60 Hz. Möglich wird diese Mehrspannungsfähigkeit durch die eingesetzte Inverter-Technologie. Es ist somit nur ein Kühlgerät auf Lager zu legen und einzusetzen, egal ob die Maschine nach Japan oder in die USA geht oder innerhalb Europas bleibt. Andererseits lassen sich bereits installierte, defekte Kühlgeräte an den Schaltschränken problemlos durch Blue-e+-Geräte ersetzen, ohne dass aufwendige Modifikationen am vorhandenen Schaltschrankequipment aufgrund einer anderen Netzspannung erforderlich sind.

Hohe Verfügbarkeit gewährleisten

Schnelle Geräteanalyse per Software Ri-Diag via USB-Schnittstelle.

Schnelle Geräteanalyse per Software Ri-Diag via USB-Schnittstelle. Rittal

Produktionsgeschwindigkeiten im Hochgeschwindigkeitsbereich machen eine erhöhte Verfügbarkeit der Anlagen zwingend notwendig. So muss im Servicefall ein Geräteaustausch schnell erfolgen – auch dann, wenn Kühlgeräte höherer Leistungsklassen zu installieren sind. Bei den neuen Rittal-Kühlgeräten können die Ausschnitte in der Seitenwand oder Tür des Schaltschranks für alle Geräte gleich bleiben, in jeder Montagevariante, ob Einbau, Teileinbau oder Anbau. Dadurch muss an der Anlage keine aufwendige Anpassung erfolgen, wenn beispielsweise ein Kühlgerät mit einer größeren Leistung notwendig ist. Auch bei der Montage an sich gibt es Neuerungen: Praktische Montageklipse vereinfachen das Handling und die Fixierung der Geräte am Schaltschrank. Beim Teileinbau, der in rund 30 Prozent der Fälle vorkommt, müssen Lüfter und Erdungskabel nicht mehr abgeklemmt werden. Fehler bei der Montage, die dann während der Inbetriebnahme zu einer kostenintensiven Fehlersuche führen können, sind damit wesentlich unwahrscheinlicher. Diese Neuerungen vereinfachen Logistik und Lagerhaltung und sorgen für kürzere Arbeitszeiten beim Engineering und in der Montage.

Effizienz- und TCO-Rechner für Schaltschrank-Kühlgeräte

Die Near-Field-Communication-Schnittstelle (NFC) ermöglicht eine einfache Parametrierung mehrerer Kühlgeräte über ein NFC-fähiges mobiles Endgerät.

Die Near-Field-Communication-Schnittstelle (NFC) ermöglicht eine einfache Parametrierung mehrerer Kühlgeräte über ein NFC-fähiges mobiles Endgerät. Rittal

Schaltschrankklimatisierung verursacht Energiekosten. Je länger die Lebensdauer von Kühlgeräten, desto höher sind die Betriebskosten. Wer wissen will, ob sich die Anschaffung neuer Produkte lohnt, kann jetzt auf den Energieeffizienz- und TCO-Rechner von Rittal zurückgreifen. Das Online-Tool zeigt die Einsparpotenziale in nur vier Schritten schnell, einfach und kostenfrei auf. Energieverbrauchskosten von Kühlgeräten jeglicher Art beziffert und visualisiert der Rechner in den ersten drei Schritten. Er zeigt auch mögliche Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Blue-e+-Kühlgeräten auf. Im vierten Schritt geht aus der Berechnung des Total-Cost-of-Ownership (TCO) hervor, welche Gesamtbetriebskosten entstehen und über welchen Zeitraum sich die Investition amortisiert.

Klimadiagramm entsprechend ausgewählter Klimazone und SEER.

Klimadiagramm entsprechend ausgewählter Klimazone und SEER. Rittal

Im ersten Schritt berechnen Nutzer zunächst das Seasonal-Energy-Efficiency-Ratio (SEER) als Maß für die Energieeffizienz der Kühlung für das ganze Jahr. Dazu sind die jeweiligen geografischen Einsatzbedingungen der Kühlgeräte auszuwählen. Das geschieht entweder über die hinterlegten internationalen Temperaturprofile oder mit einem durch die Eingabe eigener Parameter erzeugten individuellen Profil. In Schritt zwei sind bestimmte Charakteristika des bereits eingesetzten Kühlgeräts festzulegen. Hierzu zählen das aktuell verbaute Modell (Dachaufbau, Wandanbau), die Betriebszeiten (Ein-, Zwei- oder Dreischicht-Betrieb, Fünf-, Sechs-, oder Sieben-Tage-Woche), der aktuelle Strompreis pro Kilowattstunde und die Geräteanzahl. Einen Klick später erhalten Anwender in Schritt drei eine Übersicht der Einsparmöglichkeiten. Anhand der angezeigten Balkendiagramme ist auf einen Blick erkennbar, wieviel Energiekosten die Kühlgeräte der Blue-e+- und Blue-e-Generation gegenüber älteren Modellen sparen können. Darüber hinaus lassen sich die Rittal-Kühlgeräte auch mit aktuell eingesetzten Lösungen vergleichen. Durch die Anpassung der Anzahl der Geräte lässt sich die Berechnung sogar auf eine ganze Produktion ausweiten und zeigt dann sowohl die gesamten Energiekosten als auch das absolute Einsparpotenzial auf.

Energieeffizienz-Rechner: Vergleich der Kühlgeräte.

Energieeffizienz-Rechner: Vergleich der Kühlgeräte. Rittal

Optional können Nutzer basierend auf den Energiekosten in Schritt vier eine umfassende Berechnung der eigenen Betriebskosten durchführen. Der TCO stellt die Basis einer präzisen Amortisationsrechnung dar. Neben Stromkosten sind auch Faktoren wie Anschaffungspreis, Installation und Wartungskosten neuer Kühlgeräte einbezogen. Ähnlich wie beim Effizienzrechner besteht auch hier die Wahl zwischen voreingestellten, standardisierten Werten und persönlich angepassten Parametern. Mit nur einem Klick erzeugen Anwender ein Pdf-Dokument mit sämtliche Informationen und erhalten so Schwarz auf Weiß die optimale Entscheidungsvorlage.

Balkendiagramm mit Kosten und TCO-Vergleich.

Balkendiagramm mit Kosten und TCO-Vergleich. Rittal