Hochleistungskühlkörper sorgen kombiniert mit einem Lüfter für eine leistungsstarke Kühlung. (Bild: CTX)
Eine Sparte von Elmeko befasst sich mit der Schaltschrankklimatisierung, also dem Kühlen, Heizen, Lüften oder Entfeuchten von Schaltschränken. Entwickelt und produziert werden hierfür unter anderem Peltier-Kühlgeräte für den Einsatz in klimatisierten Schaltschränken. Welche Art von Klimatisierung dabei zum Einsatz kommt, hängt von vielen Faktoren ab, wie der Einbausituation sowie der Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Sonneneinstrahlung am Aufstellort. Zur Entwärmung der Peltier-Elemente in den Entfeuchtern kommen Hochleistungskühler von CTX zum Einsatz.
Für niedrige Leistungen sind Peltier-Kühlgeräte prädestiniert
Das geeignete Gerät für den Schaltschrank wird durch die benötigte Kühl- bzw. Wärmeleistung und die besonderen Anforderungen der Umgebung bestimmt. Sind Leistungen von mehr als 300 W gefordert, kommt in der Regel die Kompressortechnik zum Einsatz. Für niedrigere Leistungen sind die Peltier-Kühlgeräte prädestiniert. Die Geräte sind mit Schutzart bis IP67 für widrige Umgebungsbedingungen geeignet und können lageunabhängig eingesetzt werden. Besonderer Vorteil neben der hohen Lebensdauer von 60.000 h ist, dass sie sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet werden können. Die Geräte sind generell mit Edelstahlgehäusen ausgeführt und damit auch für Outdooranwendungen geeignet.
Heizen und Kühlen mit Peltier-Geräten
Peltier-Kühlgeräte arbeiten nach dem thermoelektrischen Prinzip. Sie benötigen also kein Kältemittel und keine Filtermatte. Das Peltier-Element transportiert mithilfe eines thermoelektrischen Wärmestroms die Energie von der Kalt- auf die Warmseite des Elementes. Die Wärmeübertragung erfolgt durch den Fluss von elektrischem Strom durch thermoelektrische Module, die die Hauptbestandteile des Systems sind. Wird am Peltier-Element eine Gleichspannung angelegt, so kühlt eine Seite ab, während sich gleichzeitig die gegenüberliegende Seite erwärmt.
Dieser Effekt lässt sich zum Klimatisieren nutzen. Um auf der kalten Seite ein Maximum an Kühlleistung zu generieren, wurden die Kühlkörper von CTX und die eingebauten Lüfter aufeinander abgestimmt und sorgen für eine sehr gute Abfuhr der Wärme- bzw. Kälteenergie. Die Wärme wird von der Kaltseite des Geräts absorbiert, wodurch die Temperatur sinkt. Die Warmseite gibt ihre Energie in Form von Wärmestrahlung an die Umgebung ab.
Der Prozess lässt sich durch einfache Umpolung umkehren. Dadurch wird der Stromfluss umgedreht und Kalt- und Warmseite sind vertauscht. Diese Konstruktionsweise bedingt es, dass jeweils ein CTX-Kühlkörper für die Kaltseite und einer für die warme Seite benötigt werden. Dabei muss über die 160 mm × 100 mm und 130 mm × 80 mm großen Kühlkörper jeweils eine Verlustleistung von 45 W abgeführt werden.
Eigenschaften der Peltier-Geräte
Bei der Konstruktion der Klimatisierungsgeräte wird neben dem robusten und nahezu wartungsfreien Betrieb auch besonderer Wert auf eine optisch ästhetische Integration der V2A- bzw. V4A-Gehäuse in die Applikation gelegt. Dies beinhaltet eine schnelle, flexible und lageunabhängige Montage. Durch den Lüfter mit vergossener Elektronik sind hohe Schutzarten bis IP67 bzw. NEMA 4X realisierbar. Somit können die Geräte auch harten Umgebungsbedingungen über die gesamte Lebensdauer von 60.000 h widerstehen.
Die Peltier-Geräte stehen standardmäßig für Kühlleistungen von 30 bis 280 W zur Verfügung. Optional können auch Sondergeräte für Anwendungen in Hygiene- oder explosionsgefährdeten Gasbereichen sowie Aufbaugehäuse (mit geringer Einbautiefe) für die Montage in die Schaltschrank-Seitenwand realisiert werden.
Zusammengefasst lauten die Vorteile der Peltier-Geräte:
- Kühlen und Heizen ist möglich.
- keine beweglichen mechanischen Teile (außer Ventilatoren)
- V2A- bzw. V4A-Gehäuse
- zuverlässig, wartungsarm und lange Lebensdauer bis 60.000 h
- unempfindlich gegenüber Vibrationen
- kompakte Bauweise und geringes Gewicht
- enthalten keine Schadstoffe wie FCKW oder andere Gase, welche die Umwelt schädigen
- IP-Schutzart vom Schaltschrankgehäuse bleibt erhalten
- Ideale Anordnung der Luftein- und Luftaustrittsöffnungen, wodurch eine optimale Luftumwälzung im Schaltschrankinnenbereich gewährleistet wird.
- Sondergeräte sind realisierbar.
Nachdem 2021 die ersten Prototypen getestet wurden, liefert CTX heute pro Jahr Kühlkörper im vierstelligen Bereich für die Warm- und Kaltseite der Peltier-Kühlgeräte. Die Kühlkörper werden nach Zeichnungsvorlage durch Elmeko mit spezifischem Bohrbild und blanker Oberfläche gefertigt.
Für Anwender, die entweder wie Elmeko nicht das Know-how in der Konzeption von Kühllösungen besitzen oder nicht über die personellen Kapazitäten verfügen, bietet CTX Beratung und Neuentwicklung passgenauer Kühllösungen an. Je nach Anwendung kommen dabei unterschiedliche Fertigungsverfahren (z. B. Bonding, Druckguss, Extrusion, Skived oder Reibrührschweißen) zum Einsatz. Auf Wunsch sind auch CNC-Bearbeitung und Oberflächenveredlung der Kühlkörper durch Eloxieren, Chromatieren, Lackieren, Bedrucken etc. möglich. Individuelle Lager- und Logistikservices auf Basis optimierter Lieferketten gehören ebenso dazu. Durch ein großes Reservelager wird ein unterbrechungsfreier Warenfluss gewährleistet. Auf Wunsch wird die Bevorratung der Kühlkörper und die gesamte logistische Abwicklung übernommen. (neu)
